JPS6192126A

JPS6192126A - 電力系統安定化装置

Info

Publication number: JPS6192126A
Application number: JP59211403A
Authority: JP
Inventors: 俊雄下田; 茂佐藤; 薫小柳
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-10-11
Filing date: 1984-10-11
Publication date: 1986-05-10

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】〔発明の技術分野〕本発明は、電力系統安定化装置、特に電力系統のルート
事故発生などに伴って生じた単独系統を対東とし、その
周波数変動量を所定内に維持すべく、電源制御および負
荷制御を実施する電力系統安定化装置に関するものであ
る。

〔、発明の技術的背景とその問題点〕−最近の電力系統
は電力需要の増大に伴い大規模化しており、また電源立
地条件の制約から電源およば負荷が偏在するなど、系統
安定度の維持の面からみて困＃ｔの変容を増している。

更に、短絡容喰対策などから系統内釜地域の連けいルー
ト数の制限によって、系統構成−は放射状の傾向をとり
つつある。従ってルート事故が発生−した場合、電力系
統が複数に分離され、いわゆる単独系統を構成する類度
は今後益々増えるものと考えられる。

そして単独系統が構成された場合、当該□系統内の周波
数を定格周波数に維持すべく、電力の需給状態に応じて
電源制御および負荷制御を実施する電力系統安定化装置
（Ｓｙｓｔｅｍ　８ｔａｂｉｌｉｚｌｎｇ　Ｃｏｎｔｒ
ｏｌｌｅｒ。

以下ＳＳＣと云う）が動作する。この場合、制御量とし
ての電源制御量や負荷制御量を算出する際には、従来は
ルート事故発生前のルート潮流に基づいていたー。

即ち、潮流が外部系統へ送り出しであれば、単独系統移
行後はその分だけ負荷量が減少したのと同じであるから
等量の電源制御を行う。また、逆に潮流が外部系統より
受は入れであれば発電量が減少したのと同じであるから
等量の負荷制御を行う。このように従来のＳＳＣでは事
前のルート潮流と等量の電源制限あるいは負荷制限を行
うのが一般的であった。

上記従来方式ではルート事故のような大外乱の発生によ
り系統の電圧が大幅に低下する場合、一般の需要家の誘
導電動機負荷などが解列されることがある。この現象は
系統運用面からみて負荷脱落と呼ばれるもので、最近の
実測例では変電所端でみて、事ｎ；１負荷荒の約２０％
にも達している。

この負荷脱落量は単独系全体の総量でみればかなりの量
であり、当然ＳＳＣによる周波数制御の仕上りにも大き
な影響を与える。即ち、負荷脱落量に対応する分の周波
数整定誤差が生じることになる。

したがって、ＳＳＣによる単独系統の周波数制御を考え
る場合、この負荷脱落による影響は無視でキス、何らか
の改善策が期待されていた。

〔発明の目的〕

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、高精度の周波数制御を可能とした電力系統安定化装
置を提供することを目的としている。

〔発明の概要〕

本発明では事故時の単独系統の電圧値から単独系統全体
の負荷脱落量を演算し、この演算した負荷脱落量と分離
される前に″本系統と単独系統間に流れていた事前のル
ート潮流から制御量を演算して、この制御量に基づいた
電源制御および負荷制御を行おうとするものである。

即ち、本発明は本系統から分離された単独系統内の周波
数変動量を所定値内に維持するために電源制御および負
荷制御を行う゛電力系統安定化装置において、事故時の
単独系統の電圧値から単独系統全体の負荷脱落量を演算
し、この演算した負荷脱落量と分離される。前に本系統
と単独系統間に流れていたルート潮流から電源制御およ
び負荷制御の制御量を演算して、この制御量に基づいた
電源制御および負荷制御を行うことを特徴とした電力系
統安定化装置である。

〔発明の実施例〕

次に本発明の詳細な説明する。第１図は本系統１にルー
ト送′屯線３を介して連けいされた単独系統２と、単独
系統２及び本系統１の連けいを分離又は接続するために
ルート送電線３に設置された送電線用の遮断器１ａと°
、ルート送電線３に流れる交流電流を計測する変流器５
ａと、単独系統２に接続されて電力を供給する発電機７
と、単独系統２に接続された負荷９の回路を開閉する遮
断器１０と、変流器５ｇの２次回路に接続されてルート
送電線３に流れる交流電流の潮流を計測する潮流検出器
５と、単独系統２に接続されて交流重圧を計測する電圧
検出器６と、電圧検出器及び潮流検出器５に接続されて
、遮断器１ａの閉状態に於ける潮流及び遮断器１ｇの８
１４状態に於ける交流電圧とから負荷９の脱落量を演算
し、遮断器１０に開閉指令９ａを出力する８８Ｃ４とを
具備してなる電力系統安定化装置を示している。

即ち、第１図において、ｌは本系統、２は安定化制御の
対象となる単独系統であって常時はルート送電線３によ
って連系されており、ルート送電線３の事故に伴い本系
統１から分離される。４は電力系統安定化装置（ＳＳＣ
）で、ルート送電線３の事前潮流を潮流検出器５によっ
て常時監視するとともに、単独系統２の電圧変動を電圧
検出器６によって検出する６７は単独系統に接続された
電源制御の対象となる発７に機、８はｓｓｃ　４の制御
信号によって開放される発電機の遮断器、９は単独系統
に接続された負荷制御の対象となる負荷、１０はｓｓｃ
　４の制御信号によって開放される負荷９の遮断器であ
る。なお第１図では発電機７と負荷９を夫々１台のみ描
いであるが、単独系統２の規模に応じて複数台とするこ
ともある。

第２図は動作説明のためのフローチャート図である。ル
ート送電線３にルート事故が発生して単独系統２が構成
されると、まずステップ１１においてルート送電線３の
ルート事故発生前のルート潮流ＩＣＩを検出する。一方
、ステップ２１において事故中の単独系統２のルート送
電線端の電圧２１１を測定し、事故中の最低電圧値を検
出する。次にステップ２２において、事故中の最低電圧
値をもとに単独系統２の負荷脱落量を演算する。ステッ
プ３１ではステップ１１で検出した事前ルート潮流とス
テップ２２で演算した負荷脱落量をもとに、ルート事故
発生に伴い単独系統２で制御しなければならな・　　い
制御量を演算する。ステップ３２ではステップ３１で演
算した制御量をもとこ制御対象を選択し、ステップ３３
で選択された制御対象に対して電源制御または負荷制御
の制御指令を出力する。

次に各ステップでの動作の詳細を説明する。

ステップ１１のルート送電線３の事前ルート潮流検出は
潮流検出器５から８８Ｃ４に入力されたルート潮流を一
定間りで入力して記憶し、ルー、ト事故発生時には新し
いルート潮流は入力せず、ルート事故発生前に記憶した
ルート潮流を事前ルート潮流としてそのまま記憶するこ
とにより事前ルート潮流を検出する。この事前ルート潮
流なＰｏとする。

ステップ２１の単独系統２の事故中の最低電圧値の検出
は単独系統２のルート送電端に設けられた電圧検出器６
からｓｓｃ　４に入力された電圧値を順次記憶しておき
、ルート事故発生中の電圧値の最も低い値をルート事故
中の最低電圧値として検出する。なお、事故中の最低電
圧値は事故様相、事故点により変化する。

ステップ２２の負荷脱落量の演算は次のように行う。

第３図は単独系統２のルート送電線端から電源端までの
インピーダンスｘ（ＰＵ）　　（ルート送電線端０、電
源端ｌ）を横軸に、ルート送電線端の電圧Ｖｌ”ＰＵ）
　　を縦軸としている。単独系統２内のＮ個所の変電所
のルート送電線端から見た、各変電所までのインピーダ
ンスＸは”ｌｅ　”ｔ・・・Ｘ、・・・Ｘ、で表わすこ
とができる。いま、ルート事故が発生して単独系統２の
ルート送電線端の最低電圧値がＶになったとすると各変
電所の最低電圧値ｖ、は電圧Ｖと電源端の電圧値１　［
”ＰＵ）とを結んだ直線大玉のインピーダンスｘ１に対
応した値となる。ルート送電線端の電圧がＯになった場
合は直線Ｂ上の値となる。これらの関係を次式に示す。

ｖｌ＝（１−ｖ）ｘ、＋ｖ　　（Ｏくｖ＜１）　・（１
）また、各変電所の電圧低下Δｖ１〔ＰＵ］は次式とな
る。

ΔＶ、　＝　ｌ　−ｖ。

＝（１−Ｘ、）（１−ｖ）　　　（０くＶく１）・（２
）なお、各変電所までのインピーダンスｘ１は単独系統
２の送電線インピーダンス、各＃！器インピーダンス等
から算出することができる。

一方、電圧低下心Ｖ（ＰＵ）と負荷脱落率ΔＬ（ＰＵ）
の関係は次式で示すことができる。

ムＬ：ｆ（ΔＶ）　　　　　　　　　　　　　、・・・
（３）この電圧低下ΔＶと負荷脱落率ΔＬ（７）−例を
第４図に示す。この関係は電圧低下がある値ａ、までは
負荷脱落は発生せず、電圧低下が１を超えるとａ、にな
るまで電圧低下と負荷脱落率は比例し、次に電圧低下が
％を超えると負荷脱落率は一定の値やとなり、それ以上
増えないという関係である。

各変電所の負荷脱落量はその変電所の負荷量Ｐ。

と負荷脱落率ΔＬを掛けた値であるから、単独系統全体
の負荷脱落量Ｐｄは次式となる。

この式の各変電所の負荷量Ｐいは各変電所や給電指令所
等から情報伝送装置を介してｓｓｃ　４に入力したり、
８８０４で設定することにより入力することができる。

また、各変電所の電圧低下Δｖ１は単独系統ルート送フ
ル線端の最低電圧値Ｖをもと（２）式から算出できる。

これらの値をもとに（４）式から単独系統全体の負荷脱
落°；１″Ｐｄが求まる。

ステップ３１の卸制御量のびｐは次のように行う。

ステップ１１で検出した事前ルート潮流Ｐｏとステップ
２２で演算した単独系統全体の狛荷脱落量Ｐｄをもとに
制御量を演算する。

電源制御、負荷制御とも事前ルート潮流Ｐｏと負荷脱落
量Ｐｄに等しく側割する等量制御の場合は次となる。

重焼制御量＝　ｐｏ＋　ｐｄ−（５１（注）Ｐ−文木系持向けの送電甥。

負荷制御量：　Ｐｏ−Ｐｄ　　　　　・・・（６）（注
）Ｐｏは本系統からの受電量上記では等量制御として制御量を算出したが、この制御
量の演算方式には従来電力系統安定化装置で採用されて
いた種々の方式がある。−例として電気、学会雑誌Ｖｏ
ｌ、　８９−９　’中部電力の系統安定運用装置（ＳＳ
Ｃ）の開発と運用について“に記載されている制御量演
算式％式％））） λ＝事故後の系統容ｔａｘ（ＭＷ）ｐ＝規定商用周波数（５ＱＨｚｏｒ６０°Ｈｚ）ｆｏ＝
周波周波数上杭連続運転許容限度ｚ）ｆｕ＝周波数低下
連続運転許容限度（Ｈｚ）の場合、電源制御の場合は上
記制御（ｆ　ｓに負荷脱落量Ｐｄを加えた値、負荷制御
の場合は上記制御量Ｓから負荷脱落量Ｐｄを差し引いた
値が制ａ量となる。

ステップ３２はステップ３１で求めた制御量をもとこ制
御対象の発電機や負荷を選択する。

ステップ３３はステップ３２で選択された制御対果発電
機に電源制御指令を、選択された制御対象負荷に負荷制
御指令を出力する。

本発明の他の実施例について説明する。

動作説明のためのフローチャートは第２図と同じである
。ステップ２２の負荷脱落量の演算は（４）式に示すよ
うに、各変電所の負荷量Ｐ１．を各変電所や給電指令所
等から情報伝送装置を介して入力するか、ｓｓｃ　４で
設定して入力しなければならない。

また、各変電所ごとに負荷脱落率ΔＬ、を演算して各変
電所ごとの負荷脱落量を算出し、その合計が単独系統全
体の負荷脱落１（Ｐａとなる。これらの演算を簡略化し
たのがこの実施例である。

単独系統内の各変電所の平均的な距離すなわちインピー
ダンスＸを次式で求める。ここで係数ＣＩが１であれば
全変電所のインピーダンスの単純平均となる。

（７）式で求めたインピーダンスＸの地点に単独系統内
の全ての負荷が接続されていると見なして（４）式の負
荷脱落量Ｐｄは次のようになる。

Ｐｄ＝ΣＰＬＩ−ｆ（ΔＬ）＝ΣＰｔ、ｒ−ｆ（Δｖｘ）独系統の系統容量であるから、給電指令所から情報伝送
装置を介してｌｌｉ入カすれば良いし、ｓｓｃ　４の設
定でも１景入力すれば良い。

従って、ルート事故発生時、ルート送電線端の最低電圧
値Ｖから電圧低下Δ■８を求め、さらに負荷脱落率ｆ（
＾ＶＸ）を求めれば１回の演算で単独系統全体の負荷脱
落量Ｐｄを求めることができる。

本発明の他の実施例について説明する。

第２図の動作７ａ−チャートではルート事故発生後ステ
ップ２２で負荷脱落量を演算する。この実施例は単独系
統のルート送電線端の最低電圧値に対する負荷脱落量を
各ａｌｌ低電圧値に対して事前に演算して記憶しておき
、ルート事故発生時に、この記憶された負荷脱落量から
、検出した最低電圧値に対応する負荷脱落量を選択する
方法で、ルート事故発生後の演算を少なくしている。

第５図に動作説明のためのフローチャートである。ステ
ップｎとステップ２４以外は第２因の７０−チャートと
同じ動作をする。

ス　子　隼ソ　ゴ　リ’ＩＩ　’ｆ’　　Ｌ−）　　ｔ
１４　　＜＋ｈ　　−７ｚ、　　ｆ！　　Ｍ　　Ｉｌ−
Ｌ　　’！　　ｅ　＋ｌ’Ｊ　＃　　Ｍ　／Ｐ種層低電
圧値に対して負荷脱落量を事前に演算して記憶しておく
。この負荷脱落量の算出方法について第６図を用いて説
明する。第６図の横軸、縦軸は第３図と同じである。単
独系統ルート送電線端の最低電圧Ｖをｋ・Δｖ、（ｋ＝
０〜ｎ）として、各ｋ・ΔＶ、に対する各変電所の最低
電圧Ｖｌ（ｋ）を求める。この各変電所のｖ、（ｋ）に
対する負荷脱落量を計算し、その結果をもとに単独系統
全体の負荷脱落量を算出して記憶する。すなわち、最低
電圧なΔｖ０単位に区切り全ての最低電圧値に対して事
前演算で負荷脱落量を求め記憶しておく。

ステップ２４ではステップ２１で検出したルート事故時
の最低電圧値をもとに、この最低電圧値に対応する負荷
脱落量をステップ２３で記憶している負荷脱落量の東か
−ら′呼び出し、負荷脱落ｉ！！：Ｐｄとして使用する
。ステップ３１　、ステップ３２、ステップ３３は第２
図のフローチャートと同じ動作をする。′な、お、ル・
−ト少故時の最低電圧値Ｖがｋ・Δｖ、＜Ｖ＜（ｋ−＋
１）−ΔＶ、であれば、ｖ＝：に−ΔＶ、としてｋ・Δ
Ｖ、の負荷脱落量を使用する方、法、ｋ・ΔＶ、と（ｋ
＋１）・ΔＶ、の負荷脱落量から最低電圧値Ｖに対応す
る負荷脱落量を比例配分で算出する方法等様々の方法−
がある。

本発明の他の実施例について説明する。

今まで説明した実＃４例はルート、事故発−生後制御量
を演算して・制御対象を決める方法であ、る。負荷脱落
量はルート事故時の単独系統の最低電圧値によってその
値が変わるため、ルート事故時に負・荷脱落壊を演算ま
たは選択・しなければならないが、ルート潮流に対する
制御量制御対象は事前に演算しておき、ルート事故発、
生と同時に制御指令を出、力することができる。、゛本
実施例は、この特徴を利用して、ルート潮流をもとに制
御量、制御対象を事前に演算しておき、この事前演算し
た制御対象に対してルート事故と同時に９５１段制御を
行い、ルート事故時の単、独系統の最低電圧値をもとに
演算した負荷脱落量に対する制御対象に第２段制御を行
う方法である。５５、ユ第７図は、本実施例、の動作説明をするためのフローチ
ャートである。

ステップ１１ではルート送電線のルート潮流Ｐ、を常時
検出し、ステップ１２に出力する。ステップ１２人力し
たルート潮流Ｐ、に対しす制御量を常時演算しておく。

′すなわち、ルート事故に対して制御量な事前演算して
、おくことになる。ステップ１３はステップ１２で演算
された制御量をもとに制御対象を選択する。ステップ３
３ｍはステップ１３で選択した制御対象に対２してルー
ト事故発生時部１段制御として電源制御または負荷制御
として制御指令を出力する。゛一方、ルート事故が発生すると第２図のフローチャート
と同様にステップ２１で事故時の単独系統のルート送電
線端の最低電圧値を検出し、ステップ２２で負荷脱落量
を演算する。ステップ３１ａではステップ２２で演算し
た負荷脱落量をもとに制御量を演算する。ステップ３２
ａではステップ３１ａモ演算した制御量をもとに制御対
象を選択するが、このとき、第１段制御で制御した制御
対象を再度選択しないように、ステップ１３から第１段
制御の制御対象な入力しておく。ステップ３３ｂはステ
ップ３２ｍで選択した制御対象に対して第２段制御とし
て電源制御の制御指令を出力する。

なお、第１段制御の制御対象をステップ３３ａからステ
ップ３２ｍに入力する方法もある。

本発明の他の実施例について説明する。

動作説明のためのフローチャートは図示しないが、第７
図で説明した卑施例と同様＆二第１段制御と第２段制御
を行う。ｆｆ１１段制御のルート潮流Ｐ。

をもとに事前演算した制御量と事前演算して選択した制
御対象の発電量または負荷量の合計が各発電機の出力ま
５たは各負荷１の関係で＝致しなかった場合、この参前
演騨の制御量と制御対象の発電量または負荷電の合計と
の差を第２段制御の制御量演算（第７図の場合ステップ
３１ａ）時に負荷脱落量に加えて演算する。即ち、第２
段制御の制御量演算は負荷脱落量に第１段制御の制御量
と制御対象の発電量または負荷ｈ１の合計との差を加え
た値をもとにｆｌ；１目１１１址を／ｉｌ算する。？Ｉ
ＩＪ１段制御の演算した制御値と実際に制御する制御量
の差を第２段制御で吸収することにより、精度の高い制
御ができる。

本発明の他の実施例について説明する。

動作説明のためのフローチャートは図示しないが、第７
図で説明した実、雄側と同様に！４１段制御と第２段制
御を行う。第２段制御の負荷脱落量に対する制御は電源
制御になるため、第１段制御が負荷制御の場合、第１段
制御で負荷制御を行い、第２段制御で一電源制御という
異なった制御を行うことになる。本実施例は第１段制御
で負荷制御を行う場合、負荷脱落量を想定して、あらか
じめ負荷制御の制御量をルート潮流Ｐ、に対して想定し
た負荷脱落量分だけ少な目にして負荷制御を行い、第２
段制御の制御量はルート事故時の最低電圧値より演算し
た負荷脱落量に第１段制御で想定した負荷脱落量を加味
した値を制御ＩＩ景とし、制御対象を演算する方法であ
る。この方法だと、第１段制御の負荷脱落量の想定が良
ければ、第２段制御で何も制御することが無く、また、
制御しても少な。

い制御量ですむ。

なお、本発明は上ｎＹシ実施例に限定されるものではな
く、その要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施し得
るものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば事故時の単独系統
の電［１値からｌｉｔ独系統全体の負荷脱落量を演算し
、このＮｉ　ｋｌ、　した負荷脱落量と分離される前に
本系統と単独系統間に流れていた事前ルート潮流から制
ａｌｌ　、ＩＩを１Ｌｆｉ算して、この制御量に基づい
た？ｌ：諒制御および負荷制御を実施するように構成し
たので、極めて高精度の周波数制御を可能とする電力系
統安定化装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す電力系統安定化装置の構
成図、第２図は動作説明のためのフローチャート図、第
３図は単独系統ルート送電線端から各変電所までのイン
ピーダンスと事故時の電圧値の関係を示す説明図、第４
図は電圧低下と負荷脱落率の関係を示す説明図、第５図
は他の実施例の動作説明をするためのフローチャート図
、第６図は単独系統ルート送電線端から各変電所までの
インピーダンスと事故時の電圧値の関係を示す説明図、
第７図は更に他の実施例の動作を示すための７０−チャ
ート図である。１・・・本系統　　　　　２・・・単独系統３・・・ル
ート送電線　　４・・・電力系統安定化装置５・・・潮
流検出器　　　６・・・電圧検出器７・・・発電機　　
　　　８．１０・・・遮断器９・・・負荷代理人　弁理士　則　近　憲佑　（はか１名）第１図ｓ　２　図（へ）一つ第３図第４図（１）υ〕第５図番Ｃ［Ｄ笥６図

Claims

【特許請求の範囲】

本系統にルート送電線を介して連けいされた単独系統と
、この単独系統及び前記本系統の連けいを分離又は接続
するために前記ルート送電線に設置された送電線用遮断
器と、前記ルート送電線に流れる交流電流を計測する変
流器と、前記単独系統に接続されて電力を供給する発電
機と、前記単独系統に接続された負荷の回路を開閉する
負荷遮断器と、前記変流器の２次回路に接続されて前記
ルート送電線に流れる交流電流の潮流を計測する潮流検
出器と、前記単独系統に接続されて交流電圧を計測する
電圧変成器と、この電圧変成器の２次回路及び前記潮流
検出器に接続されて、前記送電線用遮断器の閉状態に於
ける前記潮流及び前記送電線用遮断器の開状態に於ける
前記交流電圧とから前記負荷の脱落量を演算し、前記負
荷遮断器に開閉指令を出力する系統制御装置とを具備し
てなる電力系統安定化装置。