JPS588655B2 - 交直並列送電系統の制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交直並列送電系統の制御に係り、特に交流線路
で事故が発生したときに系統の過渡安定度を向上させる
に有効な制御方式に関する。

直流送電は系統の安定度の問題がないので大容量長距離
送電に適している。

しかし、直流多端子送電技術や大容量の直流しゃ断器が
開発途上であるため交流送電に比べ系統の融通性に乏し
い。

したがって今後の大容量の長距離送電には直流と交流と
の特徴を生かした第１図に示すような交直並列送電系統
が有望な送電方式の一つと考えられている。

図において、Ｇは発電機、ＡＣＬは交流系統のりアクタ
ンス、ＣＢは遮断器、ＡＬは交流線路、ＴＲ１，ＴＲ２
は変換器用変圧器、ＣＯＮは変換装置でこの場合ＣＯＮ
１は順変換装置、ＣＯＮ２は逆変換装置である。

ＤＬは直流線路、ＤＣＬは直流リアクトル、Ｆはフィル
ター、ＢＵＳは無限大母線である。

このような送電系統の交流線路の例えばｆ点で事故（三
線地絡等）が発生し交直連系点Ａの電圧が定格値の５０
〜６０％以下に低下した場合を考えると、従来の直流系
では、一旦変換装置を停止し、遮断器ＣＢ１’、ＣＢ２
’をトリップして故障区間を除去した後、交直連系点の
電圧が回復すると、ある時限をおいて再び直流系を起動
する方式をとっているが、この方式だと起動に時間がか
かり系統の安定度に悪い影響を与える。

この対策として、事故により交直連系点の電圧が低下し
ても所定の位相でゲートパルスを出し続け故障除去によ
り交直連系点電圧が回復すると直ちに交換装置の通常の
運転が開始できる方式をとり同時にこの際直流系の電力
を増加して系統の安定度を向上させる方式が発明されて
いる。

このことを第２図の相差角、電力特性図で詳しく説明す
ると、図中ｌ１は定常時、ｌ２は故障区間除去時、ｌ３
は故障時の相差角電力特性である。

今、交流送電のみの場合を考え動作点がｌ１上ａ点で運
転されているとする。

このとき順変換装置至近端のｆ点で三線地絡事故が発生
したとすると動作点はｌ８上ｂ点に移り時間と共にｌ８
に沿って相差角は開いていく。

相差角がθＣとなった時点で故障区間が除去されたとす
ると、動作点はｌ２上Ｃ点に移りｌ２に沿って相差角は
更に開き発電機の加速エネルギーＡ１が減速エネルギー
Ｂに等しくなった時点ｄで相差角の開きは止まり、最終
的に発電機の出力Ｐｉとｌ２上の交点ｅに落ちつく。

このときの直流系を考えると、故障期間中直流系の送電
電力はほぼ零となるのでこの面積Ａ２は発電機の加速エ
ネルギーとなる。

一方、故障区間が除去された後の直流電力の増加分Ｂ２
は減速エネルギーとなるので交流系を合わせて考え Ｂ２ ＞ＡＩ ＋Ａ２ −Ｂｌ となるように直流系を制御すれば系統の安定度が向上す
る。

この直流系の電力の増加量は太きければそれだけ安定度
が向上するが直流電力の増加には限界があり、系統の条
件にみあった電力以上増加することはできない。

第３図は直流電流増加時の交直連系点電圧と直流電力と
を表わしだ図で、このことを示している。

即ち、直流電力を増加するため直流電流を増加すると、
交直連系点の電圧が低下し、直流電流Ｉｄｃ以上ではか
えって直流電力が減少することになるので、直流電力の
増加による系統の安定度向上は望めなくなる。

このことは系統の短絡容量が変換装置の容量に比べて小
さくなる程顕著に現われてくる。

本発明の目的は上述の不都合な点を除き、直流電力の増
加により効果的に系統の安定度を向上させることのでき
る制御方式を提供するにある。

本発明の要点を第４図を参照して説明すると、第４図は
第３図に示した直流電流の増加に対して直流電力ｐｂが
増加する限界の直流電流の値Ｉｄｃを交直連系点に挿入
するキャパシタ容量に対して描いた図である。

図からキャパシタ容量を増加することによってこの直流
電流の限界となる値を高くとることができるので限界の
直流電力を大きくすることができる。

故障区間が除去された後はできるだけ直流による送電々
力を大きくすれば、第２図に示したＢ２の部分が大きく
なるので系統の過渡安定度は向上することになる。

このためには直流による送電々力を大きくとれるように
することが必要で、上述のＩｄｃが大きくとれればとれ
る程良い。

即ち、故障区間が除去され交流電圧が回復した時点で直
流電力を増加する際一時的にキャパシタを投入すれば更
に大きな直流電力を安定確実に送電することができる。

したがってそれだけ系統の安定度を向上させることがで
きる。

尚、電流増加の終った時点でこのキャパシタを入れ続け
ておくことは交直連系点の電圧の上昇をまねき、これに
接続された周辺機器の絶縁をおびやかすので、直流電力
の増加の終った時点でキャパシタをはずす必要がある。

このためここを流れる電流が零近くになった最適な位相
でこれをはずすようにした。

本発明の実施例を第５図に、この動作を第６図に示す。

第５図において第１図と同じ記号のものは同じ働きをす
るので新しいものについのみ説明すると、Ｉｐｉは電力
増加時の電流増加分の設定値、ＳＷ１は後述するタイマ
ーＴ１の指令信号によりこの信号が高いレヘル“１”の
ときオン、低レヘル“０”のときオフなる動作をし、こ
の電流増力ロ分の設定値■ｐｉをオン・オフするスイッ
チ、Ｉｐは直流系を流れる電流を指定するため電流設定
値、ＳＵＭＩは前記スイッチＳＷ１の出力信号とこの電
流設定値Ｉｐの値を図の極性で加算するだめの加算器、
ＤＣＣＴは直流線路を流れる電流を検出し、この大きさ
に比例した大きさの電圧を出力する直流電流変成器、Ｓ
ＵＭ２は前記加算器ＳＵＭ１の出力信号とこの直流電流
変成器ＤＣＣＴの出力信号を図示の極性で加算するだめ
の加算器ＡＭ１はこの加算器ＳＵＭ２の出力信号を増加
するだめの電流偏差増巾器で加算器ＳＵＭ２と電流偏差
増巾器ＡＭ１により定電流制御系を構成する。

ＡＰはこの電流偏差増巾器ＡＭＩの出力信号をうけ、該
信号の大きさに応じて系統の電圧の基準の同期点より移
相したゲートパルスを出力する自動パルス移相器、ＧＡ
はこの自動パルス移相器ＡＰの出力であるゲートパルス
を増巾するゲートアンプである。

ＴＲ３は交直連系点の電圧の大きさに比例した電圧をと
り出すための変圧器、ＲＥ１はこの変圧器ＴＲ３により
導ひかれた交流電圧を整流するための整流器、ＣＯＭ１
はこの整流器ＲＥＩの出力を入力とし、この値の大きさ
がある値よりも高いとき高レベル“１”、低いとき低レ
ベル“０”なる信号を出力する比較器、ＴＩはこの比較
器ＣＯＭＩの立下がり部でセットし、ある時限Ｔ経過の
後リセットするタイマー、ＳＣはキャパシタＳＷ２はこ
のキャパシタを交直連系点に接続、断路を行なうスイッ
チ、ＡＣＣＴはキャパシタが交直連系点に接続時キャパ
ジタに流れ込む電流を検出し、これに比例した大きさの
電圧を出力する交流電流変成器、ＲＥ２はこの交流電流
変成器ＡＣＣＴの出力信号を受け、該信号を整流するた
めの整流器ＣＯＭ２はこの整流器ＲＥ２の出力をうけ、
該出力の値がある値よりも高いとき高レベル“１”、低
いとき低レベル“０”なる信号を出力する比較器、ＡＮ
Ｄはこの比較器ＣＯＭ２の出力信号と前記タイマーＴＩ
との出力信号をうけ、両信号の符号反転した信号が各レ
ベル“ｌ”のときのみ“１”なる信号を出力するアンド
回路、ＦＦ’は前記タイマーＴＩの出力信号の立上がり
部でセットし、このアンド回路ＡＮＤの出力信号の立上
がり部でリセットするフリツプフロツプで、フリツプフ
ロツプの出力が高レベル“１”のとき前記スイッチＳＷ
２をオン（接続）シ、低レベルのときオフ（断路）する
。

この回路の動作は第６図に示すように電力増加指令（Ｓ
ＵＭ１出力）と同時にキャパシタ投入指令（ＦＦ出力）
がはいり、電力増加指令の終った時点で、キャパシタへ
流れ込む電流（ＲＥ２出力）が最も早く零近くなる時点
でキャパシタを切り離すようになっている。

これにより安定、確実に電力の増加が行なえるので系統
の安定度を向上させることができる。

尚、直流電力の増加量に関しては系統の条件により異な
るので詳しく述べないが、直流電力の増加により系統の
運転が不安定とならない範囲の増加を行なうものとする
。

以上のように本発明によれば、直流電力増加の際、一時
的にキャパシタを投入し、安定確実に直流系の送電電力
を増すことができるので、系統の過渡安定度が向上する
。

次に本発明の他の実施例を示す。

第７図は横軸に発電機端子電圧、横軸に限界となる直流
電流の値を描いた図である。

図から分かるように限界となる直流電流Ｉｄｃの値は発
電機Ｇの端子電圧を上げることによっても大きくするこ
とができる。

図８はこのことを実施するための具体的な回路図で前図
と同じ記号のものは同じ働きをするので異なるものにつ
いてのみ説明すると、ＦＬは前記発電機Ｇの界磁巻線、
ＥＸはこの界磁巻線ＦＬを励磁する励磁機、ＣＯＮ３は
後述する定電圧制御回路の出力信号によりこの界磁巻線
ＦＬを流れる電流を制御して発電機の端子電圧を一定に
保つための順変換装置、Ｖｐｉは発電機の端子電圧の増
加量を設定する電圧増加設定値、ＳＷ３は前記タイマＴ
Ｉの指令によりこの電圧増加設定値をオン、オフするス
イッチ、Ｖｐは発電機定常運転時の端子電圧を指定する
電圧設定値、ＳＵＭ３はこの電圧設定値Ｖｐと前記スイ
ッチＳＷ３の出力信号値を図示の極性で加算するための
加算器、ＴＲ４は発電機の端子電圧に比例した大きさの
電圧を検出する変圧器、ＲＥ２はこの変圧器ＴＲ４の出
力を整流するための整流器、ＳＵＭ４は前記加算器ＳＵ
Ｍ３の出力信号を図示の極性で加算するための加算器、
ＡＭ２はこの加算器ＳＵＭ４の出力信号を増巾するため
の電圧偏差増巾器で、この加算器ＳＵＭ４とこの電圧偏
差増巾器とで定電圧制御回路を構成する。

この回路により直流電力増加の際同時に発電機の端子電
圧を上げることができることは明らかであり、これによ
り安定、確実に直流系の電力増加が行なえ、系統の安定
度を向上させることができる。

この際先に述べたキャパシタ投入とを併用すれば更に直
流電力の増加を行なうことができるので、更に系統の安
定度を向上させることができることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の対象となる交直並列送電系統の系統図
、第２図は第１図の相差角一電力特性図第３図は直流電
流に対する直流電力と交直連系点電圧を表わす図、第４
図はキャパシタ容量に対する直流電流の限界を表わす図
、第５図は本発明の１実施例を示す図、第６図は第５図
の回路動作を説明するための図、第７図は発電機端子電
圧に対する直流電流の限界を表わす図、第８図は本発明
による他の実施例を示す図である。 符号の説明、ＴＲ３・・・・・・変圧器、ＲＥ１．ＲＥ
２・・・・・・整流器、ＣＯＭＩ・・・・・比較器、Ｃ
ＯＭ２・・・・・・比較器、ＴＩ・・・・・・タイマー
、ＡＮＤ・・・・・・アンド回路、ＦＦ・・・・・・フ
リツプフロツプ、ＳＷ１．ＳＷ２・・・スイッチ、ＳＣ
・・・・・・スタコン、Ｉｐ・・・・・・電流設定値、
Ｉｐｉ・・・・・・電流増加設定値、ＳＵＭＩ・・・・
・・加算器、ＳＵＭ２・・・・・・加算器、ＡＭ１・・
・・・・電流偏差増巾器、ＡＰ・・・・・・自動パルス
移相器、ＧＡ・・・・・・ゲートアンプ、ＤＣＣＴ・・
・・・・直流電流変成器、ＡＣＣＴ・・・・・・交流電
流変成器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流と直流とを並列に送電する交直並列送電系統の
   交流系統事故時において、該交流系統事故除去後、直流
   送電々力を増大させるとともに、交直連系点電圧を一時
   的に事故発生前の状態よりも大きくすることを特徴とす
   る交直並列送電系統の制御方式。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の交直連系点電圧を一時
   的に大きくするために、一般的にキャパシタを入れるこ
   とを特徴とする交直並列送電系統の制御方式。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の交直連系点電圧を一時
   的に大きくするために、発電機の端子電圧を上げること
   を特徴とする交直並列送電系統の制御方式。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の交直連系点電圧を一時
   的に大きくするために、一時的にキャパシタを入れると
   同時に発電機の端子電圧を上げることを特徴とする交直
   並列送電系統の制御方式。