JPS61170667A - 電力系統の電圧、リアクタンス推定方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、発電機が接続される電力系統の等価電圧３
等価リアクタンスの推定方法、特に発電機の運転情報だ
けからこれらを求めることが可能な電力系統の電圧、リ
アクタンス推定方法に関する。

〔従来の技術〕

第３図は一般的な電力系統を示す系統図、第４図は第３
図における電圧、電流の関係を示すベクトル図である。

なお、第３図において、６は発電１（Ｇ）、１１は系統
リアクトル（リアクタンス；Ｘ、）、１２は無限大母線
である。

すなわち、発電機６側から電力系統側を眺めると、第３
図のように無限大母線１２と系統リアクトル１１とによ
って表現することができる。このとき、発電機６の安定
度は、その電力系統との結合度によって影響を受ける。

つまり、電力系統が充分に大きく安定であるものとする
と、発電機６がこの電力系統に密に結合されていれば、
すなわちリアクタンスＸ、が小さければ安定度は良く、
逆に疎に結合されていれば、すなわちリアクタンスＸ１
１が大きければ安定度は悪い。したがって、個々の発電
所において、無限大母線１２の等価電圧（系統電圧）ｖ
ｌとり７クトル１１の等価リアクタンスＸ＠とを推定し
、系統変化に応じて発電機の安定度を適応制御すれば、
個々の発電機の安定度ひいては電力系統全体の安定度を
向上させることができる。なお、このような適応制御を
行なうのが、いわゆる発電機多変数適応制御装置（ＴＡ
ＧＥＣ）と呼ばれるものである。

このように、安定度の制御を行なうためには、電力系統
の電圧ＶＢおよびリアクタンスＸ０を知ることが必要で
あるが、実際の電力系統は多数の発電機が複雑な電力系
統網につながっているため、これらの値を求めることは
必ずしも容易ではない。

例えば、第３図の電流、電圧の関係をベクトル表示すれ
ば第４図の如くなるが、この第４図において三角形ＯＡ
Ｂ、ＯＡＣは一義的に決まるのに対して、Ｄ点は線ＡＢ
上の延長線を含む線上のいずれに存在してもよいので、
一義的に決めることができない。つまり、発電機端にて
容易に計測し得る諸量を用いると、系統電圧ｖｌおよび
系統リアクタンスＸ０は不定となって一義的には定まら
ず、推定不可能となる。なお、第４図において、Ｖ。

は発電機内部電圧、■は発電機端子電圧、■は発電機電
流、δは電圧■、と■、との位相角、ω、は電圧■１の
角周波数、ωゎは電圧■、の角周波数をそれぞれ示して
いる。

このため、出願人は次の如き方法を提案している。これ
は、簡単に説明すると、第１の条件にて運転されている
発電機を所定の時間だけ故意に第２の運転状態に移し、
第１．第２運転時に得られる各種運転情報から所定の演
算をしてその推定を行なう方法である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記の如き方法では発電機の運転電圧や
電力を一時的に変更する操作が必要で、煩雑であるとい
う問題点を有している。

〔問題点を解決するための手段〕

発電機運転情報を監視し、発電機の過渡動揺期間中の２
つの時点における発電機運転情報をそれぞれ取り出し、
これに対して所定の演算を行なうことにより、特別の操
作を必要とせずに等価電圧Ｖ、と等価リアクタンスＸ０
を推定する。

〔作用〕

第４図のベクトル図を発電機の有効電力Ｐ、無効電力Ｑ
に着目して書き替えると、第５図の如くなる。以下、第
５図を参照しながら、その作用について説明する。

第５図から明らかなように、 ＯＢ”　＝ＯＤ”−ＤＢ”冨ＱＣ”　−ＣＢ”であるか
ら、 ＯＤ＝Ｖｇ　Ｉ、ＤＢ＝Ｑ−Ｉ２Ｘ。

０Ｃ＝ＶＩ、ＣＢ＝Ｑ を代入すると、 Ｖａ”１２　　（Ｑ　　Ｉ”　Ｘ−）”　−Ｖ”　　Ｉ
”　　Ｑ”・・・・・・（１） が成立する。

いま、互いに異なる時点におけるＩ、Ｖ、Ｑの各値をそ
れぞれＩｔ　、Ｉ２、Ｖ＋　、Ｖｚ　、Ｑｌ　。

Ｑ２とし、この間にＶｌｌ、Ｘ、は不変であるとすると
、 ＶｓｔＩ＋”　　（Ｑｌ　　１＋”Ｘ−）”＝Ｖ＋”ｌ
ｉ”　　Ｑｌ”・・・・・・（２） Ｖｍ”Ｉｇ”−（Ｑｔ　　Ｉｚ”Ｘ、）”＝Ｖｚ”ｌｚ
”　　Ｑｔ”・・・・・・＜３） が導かれる。（２１，（３１式の括弧内を展開して両辺
をそれぞれＩＩｊ＋　　１．２で割ると、ＶＢ”　＋　
２Ｑｒ　Ｘｍ　−１ｔ”　Ｘｓ”　＝Ｖ　１”・・・・
・・（２）′ Ｖｍ”　＋　２　Ｑｌ　Ｘｍ　−１ｚ”　Ｘｓ”　＝　
Ｖｉ”・・・・・・（３）′ が得られるので、両式の差をとって整理すると、（ｉｔ
”　−１１”）Ｘ、”　−２（Ｑｚ　−Ｑｌ）Ｘ。

”［ｖｚ”　　Ｖ＋”　）　＝Ｏ・・・・・・（４）の
如きＸ、に関する２次方程式が得られる。

したがって、これを解くとＸｏは、 Ｉ、！−■、！ ・・・・・・（５） として求められる。Ｘ、が求められれば、ｖ６は（３）
′式から、 ＶＢ　　＝　　Ｖｚ”　　２　Ｑｚ　　Ｘｓ”　Ｉ　２
”　　Ｘｏ２・・・・・・（６） として求めることができる。

ここで、（５１，（６１式からＸ、、ＶＳを推定する場
合の条件について考える。

（５）式からも明らかなように、その分母である、（Ｉ
ｔ”−７％） なる量が小さいときは、 （Ｑｚ　　Ｑｌ）、（Ｖｚ”　　Ｖｔ”）なる容量も小
さく　、（５）式の分母１分子とも小さな値となり、Ｑ
、Ｖ、Ｉの計測ノイズによる誤差で推定値に誤差が生じ
るので、Ｉｔ”−Ｉ−の値、すなわちＩｔ　　　Ｉ＋の
差が所定値よりも大きい領域、換言すれば定常状態では
なく過渡動揺状態で推定を行なう。これが第１の条件で
ある。また、（Ｉ　ｔ”　　　Ｉ　＋”　）（Ｖｚ”　
　Ｖｔ”　）　＞　０なる場合は、（５）式の根号内が
負の値となる場合があってＸ、が求められなくなるので
、 （１，”　−１，”　）（Ｖｔ２−Ｖ−）＜Ｑなる場合
、すなわち電流■、電圧Ｖのいずれか一方は減少傾向に
あり他方は増加傾向にある場合に限定するとともに、リ
アクタンスＸ、は通常は誘導性であることから、 Ｘ、〉０ であり、したがって第（５）式の（±）負号の（＋）だ
けに限定する。これが第２の条件ということになる。こ
のようにすればＸ、は、 １．２　　１．２ ・・・・・・（５）゛ として一義的に定められることになる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の実施例を示すブロック図である。同
図において、１は発電機電流Ｉ、電圧Ｖおよびこれらか
ら発電機出力（有効電力）Ｐならびに無効電力Ｑを検出
する検出部、２はこれらの諸量をサンプリングするサン
プリング部、３はこれらのサンプリング値を記憶するメ
モリ部、４は判断部、５は演算部、６は発電機である。

すなわち、検出部ｌでは各計測時の位相誤差を無くすた
め、３相の瞬時電流’１１＋　　１１．、　１ｃ、瞬時
電圧ｖｍ　＊　　ｖｂ　ｒ　　ＶＣを計測し、位相誤差
の無い各種運転情報（Ｐ、Ｑ、Ｖ、Ｉ）を検出し、これ
をサンプリング部２によって所定時間τ毎にサンプリン
グし、順次メモリ部３へ格納する。判定部４では、電流
と電圧の前回値、今回値■、とＶ、、Ｉ、とｖ２にもと
づいて先に説明した第１゜第２の条件を満たすか否かを
判別し、 ｌｒｚ　　　１．１＞ε （Ｉ　ｚ”　　Ｉ　Ｉ”　）（Ｖｔ”　　Ｖｔ”　）　
＜　０なる条件が満たされたとき、演算部５にて先の第
（５）゛および（６）式の演算をし、Ｘ、、Ｖ、を求め
る。

なお、εは設定値である。

ところで、Ｘ、、Ｖ、を時々刻々推定すると、これらの
値は通常は変動するため、所定のフィルタ等により平滑
化することが必要となる。しかしながら、例えば成る時
点にで推定したＸ、の値Ｘ。

（ｋ）を、次のに＋１時点におけるＸ、の値Ｘ　、　（
ｋ＋１）の推定に利用し、 Ｘ、（ｋ＋１）　＝Ｘａ（ｋ）＋ｃｒ　［Ｖｔ２（ｋ）
−Ｖｔ”（ｋ）−２（Ｑｌ（ｋ）　−Ｑｌ（ｋ））　Ｘ
、（ｋ）＋（Ｉｚ”（ｋ）−＋＋”（ｋ））ｘ、”（ｋ
）］・・・・・・（７） Ｖｍ（ｋ＋１）　＝（Ｖｚ”（ｋ）　　２Ｑｚ（ｋ）Ｘ
−（ｋ＋１）＋　Ｉ　ｚ”（ｋ）　Ｘｓ”（ｋ＋１））
””・・・・・・（８） の如くしてＸ−、Ｖｓを推定するようにすれば、計測ノ
イズを自動的にフィルタリングした形で、Ｘ、、Ｖ、を
求めることができる。なお、第（７）式の［］内の値は
先の（４）式の左辺の計算値であり、また、第（８）式
の（）内の値は先の（６）式の右辺の計算値であり、α
はフィルタゲインである。

以上の如き原理にもとづいて、系統リアクタンス値を推
定する方法例を示すのが第２図である。

ここに、７は遅延器、８はα倍の係数器、９は第（７）
式の［］内の演算を行なう演算器であり、これらによっ
て過去のＸｏから現在のＸｏを時々刻々推定することが
できる。このようにすれば、計測ノイズが自動的にフィ
ルタリングされた形でＸ　ｅ　＋Ｖ８を求めることがで
きるので、特別なフィルタが不要となるだけでなく、前
述の如き領域の限定も不要になる利点がもたらされる。

なお、第（７）式におけるゲインαは、運転状態に応じ
て時々刻々変化させることもできる。

以上では、発電機運転情報のうち有効電力Ｐは用いてい
ないが、これを用いることにすれば、例えば計測電流値
■のかわりに なる量を用いることができる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、発電機を含む系統運用または系統事
故により発生する発電機状態の過渡動揺期間中を利用し
て、発電機側から眺めた系統の等価電圧９等価リアクタ
ンスを推定することができるので、これを用いてその都
度の系統状況に合う最適ゲインにて発電機安定度を適応
制御することが可能となる利点がもたらされる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の実施例を示すブロック図、第２図は
系統リアクタンス推定方法の他の実施例を示すブロック
図、第３図は一般的な電力系統を示す系統図、第４図は
第３図における電流、電圧の関係を示すベクトル図、第
５図は発電機端子の電力と無効電力の関係を示すベクト
ル図である。 符号説明 １・・・検出部、２・・・サンプリング部、３・・・メ
モリ部、４・・・判断部、５・・・演算部、６・・・発
電機、７・・・遅延器、８・・・係数器、９・・・演算
器、１１・・・系統リアクタンス、１２・・・無限大母
線。 代理人　弁理士　並　木　昭　夫 代理人　弁理士　松　崎　　　清 ６　　　１図 １１２図 第５図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発電機を含む電力系統が無限大母線とリアクトルによっ
   て表わされる場合の該系統の等価電圧および等価リアク
   タンスを推定する推定方法であって、発電機電流、電圧
   を所定の周期をもってサンプリングし、該電流の今回値
   と前回値との差が所定値よりも大きくかつ電流、電圧値
   の一方は減少傾向で他方は増加傾向にあるとき、発電機
   側にて計測し得る各種運転情報の今回値および前回値か
   ら所定の演算をして電力系統の電圧およびリアクタンス
   を推定することを特徴とする電力系統の電圧、リアクタ
   ンス推定方法。