JPS5854727B2 - 交直連系々統の運転制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交直連系々統の制御方法に係り、特に系統事故
発生時の過度安定度改善の為に有効な交直連系々統の運
転方法に関する。

電力系統事故時に交直連系点の電圧低下が著しく生ずる
と、交直変換装置は停止され、交直変換装置を介しての
潮流は一時的に中断を余儀なくされる。

その後、交流事故除去に伴ない交直連系点の電圧が回復
してくると交直変換装置は再起動されることになるが、
このときの交直変換装置の制御方式は従来ソフトスター
トにより系統事故前の交直変換装置の電力の設定値へ復
帰させるだけであるため、交直連系々統の過渡安定度に
悪い影響を及ぼすことがある。

このため系統事故発生直後の交直変換装置の電力を発電
機の相差角が小さくなる方向に一時的に変化し、系統の
過渡安定度の改善を図ることが考えられているが、この
際、交直変換装置の電力設定値をむやみに増加すると交
直連系点の電圧が低下し、かえって送電電力は減少する
こととなり、系統の安定度は悪くなる。

第１図はこのための対策として考えられている一方法を
示した交直連系々統の概略図である。

図において１は発電機、２は変圧器、３，５は遮断器、
４は交流送電線、６は後述する変換器６０と制御装置６
４とからなり交流を直流（順変換）または直流を交流（
逆変換）に変換する交直変換装置、７は直流送電線８を
流れる電流を平滑するための直流リアクトル、９は交直
変換装置６から発生する高調波電流をＰ波しかつ変換装
置の運転に必要な無効電力を供給するためのフィルター
、１０はフィルター９で供給できなかった無効電力を補
償するための予備のコンデンサー１１を開閉するための
スイッチ、１２は負荷側の交流系統、６０は三相サイリ
スクブリッジで横取される変換器、６１は直流系の運転
を指令するための運転指令回路、６２は直流系の電流指
令値を作る電流指◆作成回路、６３はこの運転指令回路
６１と電流指令作成回路６２の出力を受け、前記変換器
６０のサイリスクの位相制御用ゲートパルスを作る制御
回路である。

図には詳細に記入しなかったがこのような制御装置が他
の直流系にも備わっているものとする。

今、図において潮流が発電機１から交流系統１２の方向
であるとし、交流系のたとえば図中Ｆ点で重大事故が発
生し、交直連系点の電圧Ｅ□が定格値の５０〜６０％以
下に低下した場合を考えると、この場合直流系において
は従来変換装置６，６′等を一旦停止し、事故が除去さ
れ電圧が回復するとある時限をおいて直流系を再び起動
する方法をとっている。

しかし、直流系が起動され送電が行なわれるまでの時間
が長いと、この間発電機は加速され、系統の安定度が悪
くなる。

このため直流系をできるだけ早く再起動し、更にこのと
き直流系の送電電力を増して事故期間中発電機に貯えら
れた余剰エネルギーを急速に直流系で吸収できれば系統
の安定度は向上する。

この際直流系の電力の増加に合わせてコンデンサーを交
直連系点に接続し電圧の安定度を向上させることが効果
的であるが、このコンデンサーにスタティックコンデン
サーを用いると投入のための時間がかかること、またロ
ータリーコンデンサーを用いると応答が遅いこと、保守
点検が必要である等の欠点がある。

本発明の目的は上述したスタティックコンデンサー、ロ
ータリーコンデンサー等による不都合を除き、迅速に無
効分の調整ができ、交直連系点の電圧の安定度を向上さ
せることのできる交直連系々統の運転制御方法を提供す
るにある。

第１２図は直流系を流れる電流に対する交直連系点の電
圧と直流系の電力を描いた図である。

図において破線は連系点にコンデンサＳＣを投入した場
合、実線は投入しない場合の図である。

図かられかるように連系点にコンデンサＳＣを投入する
と連系点の電圧が上がり、直流系が出し得る最大の電力
を大きくすることができる。

これは連系点における遅れの無効電力がコンデンサＳＣ
の投入により補償されるためである。

本発明はこのことに注目し、これを系統の事故回復時に
適用することにより、系統の過渡安定度の向上をはかる
ようにしたものである。

このため、本発明では、常時コンデンサＳＣを連系点に
接続しておき、これにより供給できる進みの無効電力を
変換装置で打ち消す、すなわち変換装置の制御角を通常
運転時よりも大きくし運転することにより変換装置が必
要とする遅れの無効電力とバランスをとり、連系点の電
圧の上昇を防ぐようにしておく。

一方、系統で事故が発生した場合は、事故除去により事
故が回復した時点でこの変換装置の制御角を通常運転時
の大きさにする、すなわち従来の例でコンデンサ１１が
投入された状態にすることにより必要とする無効電力を
小さくシ、連系点の電圧を上げる。

このことは同時に直流系の送電々力を増大することにな
るので、事故期間中発電機に貯えられたエネルギーは急
速に送電線に吸収される。

従って、発電機の相差角の増加は徐々に小さくなり、相
差角の変動がピークに達した後減少しはじめる。

この時点での直流系の電力の増加は発電機にとっては逆
に減速のエネルギーとなり、相差角減少への振動を助長
することになるので、本発明では第１波目の相差角の変
動が最大値に達したことを検出する信号を用いて直流系
の送電々力の増加をやめるようにした。

それと同時に相差角の変動が小さくなると連系点の電圧
が高くなるので、変換装置の制御角を再び大きいところ
に戻して運転するようにした。

第２図は本発明による交直連系に統の運転制御方法の一
実施例を示した図である。

第１図と同じ番号のものは同じものを表わしているので
、異なったものについてのみ説明すると、６０１は直流
系の直流電圧を検出し、これに比Ｆ１ルた大きさの電圧
を出力する直流電圧変成器、６０２は直流線路８を流れ
る電流を検出し、これに比例した大きさの電圧値を出力
する直流電流変成器、６０３はこの直流電圧変成器６０
１と直流電流変成器６０２を入力とし、該直流系の電力
値の大きさに比例した電圧値を出力する直流電力検出器
、６０４は後で詳細を述べる前記運転指令回路６１から
の指令をうけ、変換器６０が順変換運転のとき零、逆変
換運転のときＪＩｄ←電流マージン分）なる値を出力す
る電流マージン指令回路、６０５はこの電流マージン指
令回路６０４の出力と前記電流指令作成回路６２の出力
と前記直流電流変成器６０２の出力とを図示の極性で加
算するための加算器、６０６はこの加算器６０５の出力
を増幅するための電流偏差増巾器で前記加算器６０５と
この電流偏差増幅器とで定電流制御系（ＡＣＲ）を構成
する。

６０７は交直連系点の交流電圧Ｅ□を検出し、この大き
さに比例した電圧値を出力する交流電圧変成器、６０８
は前記直流電流変成器６０２の出力とこの交流電圧変成
器６０７の出力を入力とし、変換器６０が逆変換運転の
とき変換器を構成するサイリスターの余裕角を制御する
定余裕角制御回路（ＡγＲ）、６０９は前記電流偏差増
幅器６０６の出力とこの定余裕角制御回路６０８の出力
を入力とし、二つの入力のうち制御角の小さい方に対応
する電圧値（自動パルス位相器の特性として第３図のも
のを使用した場合は電圧値の低い方）を検出するための
最低電圧検出回路、６１２は通常運転時、直流系の直流
電圧を指定する制御角設定器、６１３は前記運転指令回
路６１の指令により、この制御角設定器６１２の出力を
オン・オフするスイッチ、６１４はこのスイッチ６１３
のステップ状出力を指数関数状に変換し切換えをスムー
ズに行なうための１次遅れ回路（尚ここでは１次遅れ回
路を例にとったが、積分回路等の遅れ回路を用いてもよ
い）、６１０はダイオードで前記最低電圧検出回路６０
９の出力とこの１次遅れ回削１４の出力のうち、制御角
の大きい方に対応した出力値（この場合電圧値の高い方
）を出力するオアー回路を構成する。

６１１はこのオアー回路の出力を入力とし、入力に対し
て例えば第３図に示す如き位相特性をもつ交流電圧に同
期したパルスを出力する自動パルス移相器である。

なお、変換器６０に接続された交流系統が一系統の場合
、事故時から系統回復まで連系点電圧が一時的に零とな
る。

したがって、このような場合は交流電圧の位相を一時的
に記憶し事故前と同様なパルスを出力する自動パルス移
相器、例えばＰＬＯループを有する自動パルス移相器な
どを備える必要がある。

この回路の動作を説明する前に、運転指令回路、電流指
令作成回路等の詳細を説明する。

第４図は第２図に示した運転指令回路の詳細の実施例を
示すブロック線図である。

図番号に従って説明すると、６３０は交直連系点の電圧
を入力とし、事故区間除去により交流電圧が回復したこ
とを検出して高レベル″１”から低レベル″０”となる
信号を出力する電圧回復検出回路、６３１は直流系の両
端の交直連系点の交流電圧を入力として該二つの交流電
圧の相差角（位相差）の瞬時瞬時の値を出力する相差角
検出回路、６３２はこの相差角検出回路６３１の出力を
うけ、事故等により相差角が増大し始めた時点でセット
（”Ｏｎから′１″の状態となる）され、第１波目の最
大値に達した時点を検出してリセット（” ｉ ”から
ＯＩ＋の状態となる）される信号を出力する相差角減少
検出回路、６３３は前記電圧回復検出回路６３０の出力
信号とこの相差角減少検出回路６３２の出力信号を入力
とし、前者信号でセットし後者信号でリセットするフリ
ップ・フロップ回路、６３４は事故除去時、直流系の電
力増加を指令するための電力増加量設定器、６３５は前
記フリップ・フロップ回路６３３の出力信号により電力
増加量設定器６３４の出力をオン・オフするスイッチで
、フリップフロップ回路６３３がｔｌ １１１のときオ
ン、′Ｏ″のときオフとなる。

（尚、スイッチ６１３も同様の状態でオンオフ動作する
ものとする。

）６３６は通常運転時の直流系の電力を指令する電力指
令設定器、６３７はこの電力指令設定器６３６の出力と
前記スイッチ６３５の出力を図示の極性で加算するため
の加算器で、この出力信号が直流系の電力指令値となる
、この運転指令回路６１のうち電圧回復検出回路６３０
と相差角減少検出回路６３２とフリップ・フロップ回路
６３３の具体的な回路を第５図に示す、図において、６
４０は整流器、Ｒ１，Ｒ２は負荷用分圧抵抗である。

電圧回復の検出レベルは電圧設定４月により、相差角変
動の減少の検出は入力抵抗Ｒ０，Ｒ１□及び時定数ＲＩ
Ｏ、ｃ４により任意に選ぶことができる。

第６図は第２図中の電流指令作成回路６２の具体的な回
路を示した図である。

図において６２１は前記運転指令回路６１の電力指令値
と前記電力検出回路６０３の出力Ｐ１（他系統の電力検
出値Ｐ２・・・・・・）を図示の極性で加算するための
加算器、６２２はこの加算器６２１の出力を増幅する電
力偏差増幅器でこの出力が直流系の電流指令値となる。

次にこれらの回路を使って運転したときの動作を第７図
と第８図を使って説明すると、今、順変換運転側の交流
系で事故が発生し、交直連系点の電圧が低下すると、両
変換装置間の電圧の相差角（位相差）が時間とともに開
き、この開きは事故が除去され交直連系点の電圧が回復
しても事故期間中発電機に貯えられたエネルギーが系統
に吸収されたエネルギーに等しくなるまで続く。

この相差角の開きはできるだけ小さいことが望ましく、
このため事故が除去され交直連系点の電圧が回復した時
点で直流系の電力を一時的に増大する方法が考えられて
いる。

この際、常時制御角の太きいところで運転していた変換
装置の制御角を小さくすれば、他の変換装置の電力増加
に伴なう交直連系点の電圧の低下が抑制でき、変換器の
制御の応答の速さによって敏速かつ効率よく発電機に貯
えられた加速エネルギーを送電系にて吸収することがで
きる。

このような運転を行なう変換装置の制御角の様子を第７
図ＥＣに示す。

常時は制御角設定器により制御角の太きいところに制御
角が固定され運転される。

先に述べたように変換装置の制御角を通常運転時よりも
大きくするのは、本発明カ常時コンデンサ１１を連系点
に接続しているため、これによる進みの無効電力とのバ
ランスをとるためである。

したがって、この場合の制御角の大きさは、コンデンサ
１１を含め変換装置に供給される無効電力の大きさによ
り決まる。

事故除去により電圧が回復し相差角が増大しはじめてか
ら最大値に達するまでの間は（第７図参照）運転指令回
路６１の指令によってオンオフするスイッチ６１３によ
って制御角の固定がはずされ制御角の小さいところで運
転される。

すなわち、変換装置による無効電力のバランスが解かれ
、第１図におけるコンデンサ１１が投入されたと同じ状
態になる。

このときの動作点を第８図で説明すると、常時は順変換
運転側で直流系の電圧を決定し逆変換運転側で定電流制
御を行ない、動作点はＢ点となる。

一方、事故除去時はちょうど今とは逆となって動作点は
Ｃ点（Ａ点は直流電力の増加を行なわない場合）となる
。

尚この際逆変換運転を行なう変換器６０′においても順
変換運転を行なう変換器６０の制御回路６３と同じ制御
回路が備わっているものとする。

以上述べた如く事故除去後、制御角の小さいところで運
転することにより直流電力の増加に伴って増えた無効電
力は補償され、交直連系点の電圧の低下は抑制される。

従って、事故期間発電機に貯えられた加速エネルギーは
事故が除去された後急速に送電系に吸収されることにｉ
ｌす、系統の過渡安定度の改善が行なえる。

このように、本発明によれば簡単な操作により交直連系
点の電圧の低下を迅速に抑制でき、交直連系々統の安定
化の効果を増進させることができるので、電力系統の供
給信頼度の向上を図ることができる。

次に他の実施例を示す。

第２図の実施例においては順変換運転を行なう変換装置
で常時制御角の大きいところで運転し、直流系の電圧を
指定する運転方法について述べたが、これを逆変換運転
を行なう変換装置で行なうとその制御回路は第９図に示
すものとなる。

前図と同じ番号のものは同じものを示すので、新しいも
のについてのみ説明すると、６１５は入力信号の極性を
反転する極性反転器、６１６はダイオードでこの場合は
前記最低電圧検出回路６０９の極性を反転した信号と前
記−次おくれ回路６１４の出力信号のうち制御角の小さ
い方（電圧値の低い方）に対応する電圧値を出力するオ
アー回路を構成する。

この制御囲路を用いたときの動作点を第８図で説明する
と、常時は逆変換運転を行なう変換装置が制御角の大き
いところで運転され、直流系の電圧を指定し、順変換運
転を行なう変換装置が定電流制御を行ない動作点は図中
Ｂ′点となる。

一方、事故が除去された時点では制御角の設定器がはず
され動作点はＣ１点（直流電力の増加を行なわない場合
はＡ点）で運転され、第２図同様、この制ｔｉ４１回路
を用いた運転によっても過渡安定度の改善を図ることが
できる。

第１０図は前記運転指令回路６１からの指令により順変
換運転、逆変換運転どちらにも切換えることのできる回
路を備えた場合である。

前と同じ番号のものは同じものを示しているので、新し
い番号のものについて説明すると、６１７は前記運転指
令回路６１の指４ｘにより該指令が“１″のとき逆変換
運転側、”０１１のとき順変換運転側に設置を可能とす
る切換回路である。

第１１図は本発明によるもう一つの他の実施例を示した
図である。

この場合は交直連系点の電圧が常時一定となるように変
換器の制御角を制御するものである。

前図と同じ番号のものは同じものを表わすので、新しい
番号のものについてのみ説明すると、６１８は常時、交
直連系点の電圧を設定するための電圧設定器、６１９は
この電圧設定器６１８の出力と前記交流電圧変成器６０
７の出力信号を図示の極性で加算するための加算器、６
２０はこの加算器６１９の出力をうけ増幅する電圧偏差
増巾器でこの加算器６１９と電圧偏差増巾器６２０とで
定電圧制御回路を構成する。

この回路の動作を説明すると、通常運転時の交直連系点
電圧の高いときは、制御仰角を大きくして該変換装置が
必要とする無効電力を太きくし交直連系点の電圧を一定
に保つ、一方、事故が除去され、直流系の電力が増加さ
れ交直連系点の電圧が低下した場合には制御角を小さく
して該変換装置が必要とする無効電力を小さくし、交直
連系点の電圧を一定に保つように動作する。

この場合の動作点は通常運転時は第８図上Ｂ（またはＢ
／）で、事故回復時はダイオード６１０（または６１６
）が横取するオアー回路によって１次おくれ回路６１４
と最低電圧検出回路６０９（または極性反転器６１６）
の出力のうち制御角の小さい方に対応する電圧が出力さ
れ動作点はＣとなる。

尚、説明は順変換運、転を行なう変換器の制御回路に該
定電圧制御回路を設けた場合について行なった。

また、上記（）内の説明は逆変換運転を行なう側に設け
た場合である。

この運転の切換は第１０図同様、前記運転指令回路６１
の指４＞Ｘにより、切換回路６１７により切換えること
ができる。

従って、前回同様、系統の過度安定度の改善を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の対象とする交直連系々読図、第２図は
本発明の１実施例を示す運転側（財）回路ブロック図、
第３図〜第８図は第２図を説明するための図、第９〜第
１１図は本発明の他の実施例を示す運転制御回路ブロッ
ク線図、第１２図は本発明の要点説明図である。 符号の説明、Ｒ・・・・・・抵抗、Ｃ・・・・・・コン
デンサーＤ・・・・・・ダイオード、ＯＰ・・・・・・
演算増巾器、ＡＮ・・・・・・アンドゲート、ＮＡ・・
・・・・ナントゲート、■ｃ。 ・・・・・・電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流系統と直流系統とが交直変換装置を介して連結
   された交直連系々統において、該交直連系点に遅れの無
   効電力を補償するためのコンデンサを常時接続し、交流
   系統正常時は該コンデンサによる進みの無効電力を打消
   すため上記変換装置の制御信号にバイアスを与え、交流
   系統事故発生時は該事故除去検出後に上記バイアスを取
   り除き、その後適宜上記バイアスを再び上記変換装置の
   制御信号に与えることを特徴とする交直連系々統の運転
   制御方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記バイアスを再
   び上記変換装置の制御信号に与える時期は、交流系統事
   故除去後、該交流系統に接続された発電機の相差角の変
   動の第１波目が最大値に達したときとすることを特徴と
   する交直連系々統の運転制御方法。 ３ 特許請求の範囲第１項において、上記バイアスを取
   り除いた後、該バイアスを時間的になめらかに与えるこ
   とを特徴とする交直連系々統の運転制御方法。