JPS6013437A - 分離系統安定化方法 - Google Patents

分離系統安定化方法

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JPS6013437A
JPS6013437A JP58119625A JP11962583A JPS6013437A JP S6013437 A JPS6013437 A JP S6013437A JP 58119625 A JP58119625 A JP 58119625A JP 11962583 A JP11962583 A JP 11962583A JP S6013437 A JPS6013437 A JP S6013437A
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耕二 前田
合田 忠弘
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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】 本発明は、発電所及び負荷を有するローカル電力系統が
1例えば連系線事故や母線事故などにより、本系統から
分離されたとき負荷電圧、周波数の両面で安定な単独運
転を可能にするための有効無効電力制御による分離系統
安定化装置に関するものである。
従来1分離されたローカル電力系統を安定化させる方式
としては1周波数低下リレー(UFR)と過電圧リレー
(OVR)を組み合わせたものがあった。前者は1分離
系統内の需給アンバランスによって生じた周波数低下を
検出し、その低下値と継続時間がある整定値を満足した
とき、負荷しゃ断の指令信号を出力して、分離系統内の
需給バランスを整えていく装置である。後者は系統分離
や負荷しゃ断によって生じた過電圧を検出して、その値
と継続時間がある整定値を満足したとき。
並列リアクトルの投入、ケーブルしゃ断等の指令信号を
出力し、無効電力制御により分離系統の過電圧を抑制す
るものである。
しかし乍ら、従来の周波数低下リレー(UFR)と過電
圧リレー(OVR)を組み合わせた方式には、次のよう
な問題点があった。
1)ローカル電力系統が本系統から分離されたとき、ロ
ーカル系統の周波数が必ずしも低下するとは限らないの
で1周波数低下リレー(UFR)が動作せず、分離によ
って低下した系統電圧が回復しないで、誘導機負荷など
の脱落量が多くなる。
ll)周波数低下リレー(UF’R)は各負荷個別に設
置されているので、ローカル系統全体の需給バランスを
整えるという点から見ると、精度がかなり悪くなる。
111)過電圧リレー(ovrt)は、過電圧が生じて
初めて動作するので、過電圧による機器損傷。
トランス保護用比率差動リレーなどの誤動作等が起こる
可能性がある。
本発明は、以上の様な従来方式の問題点を解決・するた
めになされたもので、分離が検出されたならば周波数の
上昇、低下のいかんかかわらず、ローカル電力系統内の
需給バランスを整えるだけの負荷しゃ断を行い、同時に
負荷しゃ断によって生ずる過電圧現象を未然に予測、防
止する機能を備えた有効無効電力制御による分離系統安
定化装置を提供することを目的としている。以下、本発
明の基本的な原理及び一実施例について説明していく。
まず、有効電力制御量、すなわちしゃ断すべき負荷量の
決定手順から説明する。分離された後。
ローカル電力系統内における有効電力のアンバランス分
は、全負荷有効電力量から発電機有効電力出力量を引い
たものである。これは、線路損失を無視すれば、分離前
に本系統から供給されていた有効電力量にほぼ等しい。
したがって、しゃ断すべき負荷量は1分離点で計測して
いた有効電力量と等しくなるように決めることになる。
一方負荷は有効電力分だけでなく無効電力分も持ってい
るのが普通である為、有効電力バランスにのみ着目した
負荷のしゃ断制御を行うと、無効電力バランスが(ずれ
ることがある。例えば都市部の電力系統の様にケーブル
の充電容量が大きな場合には、過電圧現象が生じること
がある。
本実施例の特徴的な機能は、この負荷しゃ断による過電
圧現象を未然に予測し、これを防止するのに必要な無効
電力制御を負荷しゃ断と同時に実行することである。
次に、この無効電力制御量を決定する為の決定手順の基
本原理を説明していく。なお、説明における各制御量は
すべて単位法表現によるものとする。
第1図に示したような1発電所Gと2変電所A。
Bからなるローカル電力系統が、本系統Mから分離され
た場合の電力系統について説明する。第1図において、
gは発電機、Cb1〜Cb1゜はしゃ断器、!、〜16
は負荷、r、〜r3は並列リアクトルである。
まずこのように構成された電力系統に対する過渡領域の
現象について考える。この領域においては発電機gの制
御系は応動できない為1発電機gの過渡りアクタンス背
後電圧は一定とみなせる。
この為第1図の電力系統は第2図の様な等何回路にモデ
ル化できる。
第2図において%G 、 BO,XL’は、それぞれ次
の様な物理的意味を持つ。
G:ローカル電力系統内の負荷を定インピーダンス特性
として、その有効電力分の合計を対地コンダクタンスと
して表現したもの。
BO:ローカル電力系統内の負荷を定インピーダンス特
性として、その無効電力分の合計及び線路またはケーブ
ルの対比キャパシタンス、その他並列リアクトル等を加
え合わせたものを対地サセプタンスとして表現したもの
廟l:発電機過渡リアクタンスも含めて1代表ノードと
して選んだA変電所母線までの線路またはケーブルのリ
アクタンスを並列合成したもの。
なお、一般的には代表ノードとして、発電所Gからなる
べく離れた比較的バンク容量の大きな変電所母線を選べ
ばよい。
第2図の系統等価回路図において、発電機過渡りアクタ
ンス背後電圧旬と負荷点電圧※もの関係は、次式によっ
て表わされる。
発電機過渡りアクタンス背後電圧vg′の大きさは、系
統分離や負荷しゃ断などの外乱が生じてもほとんど変化
しないので、その絶対値を負荷点での過電圧を評価する
基準に選ぶ。すなわちなる量を定義して、このに′を以
後過渡過電圧係数と呼ぶことにする。(2)式より過渡
過電圧係数k“をは次の様に与えられる。
そこで(4)式を変形すると、 が得られる。この(5)式は、過渡過電圧係数に°の−
定領域が、Gを横軸、 Boを縦軸としたときのG−し
てに′=1の時、この円は原点を通ることになる。
第3図はこの円軌跡の様子を示す軌跡図である。
一方、負荷を定インピーダンス特性と仮定すると、負荷
しゃ断の軌跡はQ −Bo平面上において直線AB で
表現される。したがって、この負荷しゃ断の軌跡と(5
)式によって規定される過渡過電圧領域とにより、過電
圧現象の予測及びそれを抑制するのに必要な無効電力1
ム制御量の決定を行うことができる。
すなわち、負荷しゃ断の軌跡かに°〉1の領域に入る場
合には、負荷しゃ断時に1 p、u以上のはねあがり電
圧が生じると予測し、軌跡かに1≦1の領域にくる様に
無効電力の制御を行うのである。この無効電力制御量の
具体的な決め方乞次に説明する。
第3図において、負荷しゃ断のみの軌跡が直線AB の
様になったと仮定する。ここでGo、 BCOは、定常
運転時におけるローカル電力系統のA点での負荷状態で
あって、並列リアクトル、ケーブルの対比キャパシタン
ス等も含む場合の対地コンダクタンス、対地サセプタン
スを表わす。今、負荷をすべて誘導性負荷と仮定し、そ
の平均力率角な一θLとし、有効電力の制御量すなわち
ローカル電力系統内の有効電力アンバランス量をPcと
すると、B点の座標は、第3図から明らかな通り。
(Go−Pc、Bco+Pc*−θL)となる。一方、
負荷しゃ断によって生ずるはねあがり電圧を1 p、u
以内に抑える為には% G=Go −Pcの直線と過渡
過電圧係数に’=kcの円が交わる0点までB点から軌
跡を移動させる必要がある。
すなわち新たな軌跡ACは、負荷しゃ断と無効電力制御
の両方を考慮した軌跡となる。ここでkcは制御目標を
与える過電圧係数で、通常この基準となる発電機過渡り
アクタンス背後電圧vg′が1p、uより大きくなるの
で、過電圧係数kcの値としては、1よりやや小さめの
0.8〜0.9ぐらいの値を選ぶことになる。(5)式
より0点の座標は次の様に与えられる。
(Go −Pc 、 −、l、面=五5[i;7庁+1
/Xr、’)したがって、負荷しゃ断のみの軌跡ABを
軌跡ACまで移動させるのに必要な無効電力制御量Qc
1は、次式より決定できる。
Qc1=Bco−)−Pc@鋤も+、/i石蚕票彊奮コ
下−1/XL’・−・・・・(6) 第4図は、ローカル電力系統が本系統から分離した際の
負荷電圧Vr、の時間変化に対する様子を示す特性図で
ある。第4図において、t8は本系統の分離発生時点t
、またt、は負荷しゃ断時点を、さらにVLOは時点t
、の直後の負荷電圧値を示す。
これまでは過渡領域の状態について検討したが。
しかし過渡過電圧係数に1は第4図に示す負荷しゃ断面
径の負荷電圧V+−のはねあがりビ示す係数であり、最
終的な負荷電圧の仕上り状態即ち発電機gに付加されて
いる図示しないAVRなとの制御系が作動した後の状態
(第4図では定態領域としている)において、負荷電圧
が最適になっている事を保障しているわけではない。こ
の為、定態領域の電圧状態を更に下記の様に予想する必
要がある。
即ちこの領域ではAVRなどの制御系が作動し電圧機の
出力電圧は、出力端子で規定値に保たれている。それ故
に第1図のモデル系統は、第2図の等価回路から第5図
の等価回路となる。第5図において、Xgは発電機リア
クタンスであり、Vgはその発電機リアクタンス背後電
圧であるが、この場合は発電機出力端子電圧VBが検討
の対象となる。XLは発電機出力端子から代表ノードと
して選んだA変電所母線までの線路及び変圧器リアクタ
ンスな合成した合成リアクタンスで、第2図のXLIと
の間には XL’ := Xg 十X” なる関係が存在する。
第5図の系統等価回路図において、負荷点電圧VLと発
電機出力端子電圧Vnとの関係をめると次式となる。
これは(2)式において合成リアクタンスXI、TをX
Lに、又背後電圧Vg′を出力端子電圧VBに置きかえ
た式である。この為定態過電圧係数なkとすると、と定
義でき、過渡過電圧係数に゛の場合と同様にG−f3a
平面上に定態過電圧係数kをパラメータとしたときに。
なる円群が描ける事になる。この場合の過電圧係数には
1?r、lとIVB +の比である為、制御目標はに=
1付近に選択すればよい。
今、仮にk = k+coを制御目標値とした場合は。
過渡領域の場合と同様にして必要な無効電力制御量Qc
oを ・・・・・・αO より計算できる。
ここでこれ等の無効電力制御量QC1及びQc oは、
ともに系統電圧安定化の為の無効電力制御量であるから
等しくなる。
即ち過渡過電圧係数に1及び定態過電圧係数kをある制
約範囲内で、無効電力制御量がQcz = ’Qc。
となる様な無効電力制御量QC1を計算すればこのQC
Lによって過渡的にも定態的にも安定な負荷電圧となる
様な無効電力制御量が得られた事になる。
この様に本系統Mから分離された分離系統の安定化のた
めには、本系統Mからの受電分に相当する有効電力のし
ゃ断制御と、さらに有効電力しや断によって脱落する無
効電力に加えて無効電力の制御量の総和がQCIになる
までシャントリアクトルの投入、キャパシターのしゃ断
及びケーブルしゃ断等の制御とを実施すればよい。ただ
し、有効電力及び無効電力の制御は同時に実施するもの
である。
次に本発明の一実施例による分離系統安定化装置を第6
図について説明する。第6図において、1は本系統側に
属する変電所であり、2は分離系統の中心となる変電所
、6は分離系統に属する発電所であり、各々送電線5,
6で連系されている。
分離系統安定化装置4は変電所2に設置されていて常時
センサ22及びセンサ25,25“により。
本系統1よりの潮流及び各負荷の潮流状態を夫々のコン
トロールケーブル26.26”及び28により入力して
いる。また1 2 、27及び29はしゃ断器状態の監
視用ケーブルである。さらに11゜12.23及び24
はしゃ断器又は断路器、61は発電機、33a〜63c
は調相設備、34a〜64Gは負荷である。
分離系統安定化装置4は、変換回路41.42と、ルー
ト断検出回路43と、処理装置44と、ストッパー45
と、出力回路46とから構成されている。変換回路41
ではセンサ22,25及び251よりの入力信号をもと
に有効電力、無効電力をそれぞれ算出する有効電力変換
器、無効電力変換器及びこれらの情報乞デジタル情報に
変換するアナログ/デジタル変換回路等で構成されてい
る。
処理装置44はこれ等の入力信号からの情報乞入力し、
常時送電線5がしゃ断されたと仮定して、センサ22で
計測されたと同量の負荷343〜34Cをしゃ断できる
様に負荷群の中からしゃ断すべき負荷と、先に述べた(
6)式によって算出される調相設備制御量に対応した制
御すべき調相設備333〜33Cケ調相設備群より遮択
して、制御イメージとして記憶しておく。この制御イメ
ージは常に更新される。これ等の調相設備33a〜33
C及び負荷34a〜34Cのしゃ断制御は出力回路46
からケーブル47を介して操作されろ。
この場合、負荷342〜34Cのしゃ断によって発生す
る無効電力分の変化1例えばケーブル充電容量の減少な
どは考慮しておく事は言うまでもない。そしてコントロ
ール・ケーブル29で送られてくる1所のしゃ断器又は
断路器21の状態情報及び例えば通信ケーブルで送られ
てくる本系統1側のしゃ断器又は断路器11の状態情報
や保獲リレーの動作情報乞もとにルート断検出回路43
により本系統からのルート断の発生を監視しておき、も
しルート断が発生すれば、出力回路46が前述の制御イ
メージをケーブル47を介して出力する事により調相設
備33a〜33Cのしゃ断器26及び負荷34a〜34
cのしゃ断器24を同時に大切制御する。なおこの制御
ルートに他の情報に基づいて制御イメージの供給を阻止
するストッパー45があってもよい。
この様にして、ローカル電力系統が本系統から分離され
た場合に分離系統安定化装置4によってローカル電力系
統内の需給バランスを整えるだけの有効電力及び無効電
力の調整が行われ、ローカル電力系統の負荷電圧及び周
波数の安定化が達成される。
以上のとおり本発明によれば、ローカル電力系統が本系
統から分離する前に本系統からの受電量を感知しておき
、本系統から分離されたときに所定の手順で算出される
有効・無効電力制御量に対応する制御を同時に実施する
ことにより、分離後のローカル電力系統内の需給バラン
スを整えてその系統周波数及び負荷電圧の安定化ン達成
し、しかも負荷のしゃ断制御による過電圧現象を確実に
防止できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の説明上例示的に示した電力
系統図、第2図は同電力系統の過渡領域における系統等
価回路図、第3図は本発明の基本原理を説明するための
軌跡図、第4図は第1図電力系統が本系統から分離時に
生ずる負荷電圧特性図、第5図は第1図電力系統の定態
領域における系統等価回路図、第6図は本発明の一実施
例を電力系統に適用した場合の構成図である。 A、B・−・変電所、G・・・発電所、M・・・本系統
。 cb、〜cb、o・−・しゃ断器又は断路器、11〜l
、・・・負荷。 r1〜r、・・・並列リアクトル、1,2・−・変電所
、6・−・発電所、4・−・分離系統安定化装置、5,
6・・・送電線、11,21,23,24・・・しゃ断
器又は断路器、12,26,26’、27,28,29
,47・・・コントロール・ケーブル、22,25.2
5’・・・センサ、61・・−発電機%53a〜53C
・・・調相設備、34 a 〜34 C−・負荷、41
.42−・変換回路、46・・・ルート断検出回路、4
4・−・処理装置。 45・−・ストッパー、46−・・出力回路。 代理人 大岩増雄 手続補正帯(自発) 16事件の表示 特願昭58−119625号21発明
の名称 分離系統安定化装置 3、補正をする者 代表者片山仁へ部 5、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 6、補正の内容 明細書第9頁第14行目「−θLとし、」とあるのを「
θ、とじ」と補正する。 以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 発電機及び負荷を有するローカル電力系統が本系統から
    分離されたときに、有効電力及び無効電力を制御するこ
    とによって負荷電圧及び周波数の安定化を図る分離系統
    安定化装置において、上記ローカル電力系統の有効電力
    制御量は分離前に上記本系統から供給されていたアンバ
    ランス分として計測することにより、また無効電力制御
    量は分離後の上記ローカル電力系統に対して過渡領域及
    び定態領域でのそれぞれのモデル系統を想定すると共に
    上記モデル系統に基づき負荷しゃ断を行った時に発生す
    る負荷電圧の過電圧現象の有無を。 発電機過渡りアクタンス背後電圧1発電機出力端子電圧
    及び負荷電圧から定めた過電圧係数を用いて判定し該過
    電圧係数が所定の大きさとなるような値として算出する
    ことにより、それぞれ上記有効電力制御量及び無効電力
    制御量を決定し、各制御量知対応する負荷しゃ断、調相
    設備の入力制御及びケーブルしゃ断を実施したことを特
    徴とする分離系統安定化装置。
JP58119625A 1983-06-29 1983-06-29 分離系統安定化方法 Granted JPS6013437A (ja)

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JP58119625A JPS6013437A (ja) 1983-06-29 1983-06-29 分離系統安定化方法

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JPH0429296B2 JPH0429296B2 (ja) 1992-05-18

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009236777A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Furukawa Electric Co Ltd:The 流速測定装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009236777A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Furukawa Electric Co Ltd:The 流速測定装置

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JPH0429296B2 (ja) 1992-05-18

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