JP2000341859A - 系統安定化制御装置と系統安定化制御方法 - Google Patents

系統安定化制御装置と系統安定化制御方法

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JP2000341859A JP11148976A JP14897699A JP2000341859A JP 2000341859 A JP2000341859 A JP 2000341859A JP 11148976 A JP11148976 A JP 11148976A JP 14897699 A JP14897699 A JP 14897699A JP 2000341859 A JP2000341859 A JP 2000341859A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電力系統に生じた事故の影響で発電機群が脱
調に至るのを未然に防止する系統安定化制御装置及び系
統安定化制御方法を提供する。 【解決手段】 センサ6で電圧及び電流を測定し、中央
演算部3の算出部32において電力系統を自端発電機及
び仮想相手端発電機に縮約したと仮定して、測定された
電圧及び電流を用いて、電力系統の事故発生から一定時
間後における、自端発電機から仮想相手端発電機間の位
相角を算出する。次に中央演算部3の判定部33におい
て、変電所端末装置5において検出・判別された電力系
統の事故種別と、算出された位相角とを、事前に設定し
た判定マトリクスと比較し、遮断対象の発電所1の遮断
量を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力系統に接続さ
れた発電機群が脱調に至るのを未然に防止する系統安定
化制御装置、及び系統安定化方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電力系統に事故が発生した場合に備え
て、通常、保護リレーにより事故を検出し、遮断機を引
き外し、事故が生じた区間を他の系統から切り離すとい
う系統安定化制御方法が採用されている。
【0003】系統安定化制御方法のひとつに、過渡安定
度制御方法が挙げられる。過渡安定度制御方法では、変
電所の母線電圧及び電流、遮断器信号のオン/オフを計
測し、電力系統の事故検出および事故種別の判別を行
い、発電機の電圧及び電流から発電機の電気的出力Pe
(後述する)の演算を行う。事故が発生すると、事故発
生前の電気的出力Peと、検出及び判別された事故種別
とを、事前に設定した判定マトリクスと比較し、電力系
統の安定化を図るために最適な発電機の遮断量を決定
し、発電機の遮断を行う。
【0004】図13は、従来の判定マトリクスの一例を
示す図である。図13のマトリクスは、3つの事故種
(1LG、2LG、3LGと表す)それぞれに対して、
Peの範囲がどの程度であれば安定なのか、また安定で
なければ、何台の発電機を遮断するのか、を示す。例え
ば、事故1LGは、Peが0〜2000のとき電力系統
は安定しているが、Peが2000〜3000になると
電力系統は安定しないので、発電機1台を遮断する。
【0005】以下、発電機の電気的出力Peの算出処理
について説明する。 Pe(t)={v(t)・i(t)+v(t−90°)・i(t−90°)}/2 ・・・(式1) 式中、v(t)は現在のサンプリング電圧を表し、i
(t)は現在のサンプリング電流(差分フィルタ)を表
し、v(t−90゜) は電気角90゜前のサンプリング電
圧を表し、i(t−90゜)は電気角90゜前のサンプリン
グ電流(差分フィルタ)を表す。
【0006】式1を用いて、交流の各3相(a、b、
c)の発電機の電気的出力Peを電気角90゜毎に算出
し、電気角270゜周期で移動平均を式2で行う。 Pea1(t)={Pea0(t)+Pea0(t−90゜)+Pea0(t−180゜) +Pea0(t−270゜)}/4 ・・・(式2) 式3で3相a、b、cの合計を取る。 Pe1(t)=Pea1(t)+Peb1(t)+Pec1(t) ・・・(式3)
【0007】発電所に設置された発電機が3台の場合、
式4にて発電機3台のPeの合計を取る。 Pe(t)=Pe1(t)+Pe2(t)+Pe3(t) ・・・(式4)
【0008】また、系統安定化制御方法の別の例とし
て、発電機内部の電圧の位相差を知って発電機の脱調を
判定する方法もある。位相差を用いた系統安定化制御方
法は、例えば特開平8−33208号公報、及び特開平
10−257674号公報に開示されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
系統安定化制御方法には、以下のような課題がある。す
なわち、 1)事故前の電源線潮流値と検出された事故種別とを、
予め設定されているマトリクスと比較することにより安
定/不安定を判定する方式であるため、事故後の時々刻
々と変化する系統状態に対応できない。 2)原理的に最も過酷な時間断面を想定してマトリクス
を設定するため、通常の安定した時間断面に最適な制御
量の決定に上記のマトリクスを用いることができない。 3)特開平8−33208号公報に開示されている系統
安定化制御方法では、位相差を用いて脱調するか否かを
判定するが、発電機の遮断台数を即座に設定することは
できない。 4)特開平10−257674号公報に開示されている
系統安定化制御方法では、発電機が将来脱調すると判定
されると、遮断する発電機の台数をある値に設定し、設
定された台数の発電機を遮断した場合脱調するか否かを
判定し、脱調しないことが確認できてから、発電機の遮
断を行う。つまり、遮断台数の設定が適切な値になるま
で予測演算で確かめる必要があり、発電機の遮断までの
プロセスが複雑になってしまう。
【0010】本発明は上記のような課題を解決するため
になされたもので、時々刻々と変化する系統状態に対し
て最適制御量を算出し、電力系統に生じた事故の影響が
拡大・波及して発電機群が脱調に至るのを未然に防止す
る系統安定化制御装置及び系統安定化制御方法を得るこ
とを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る系統安定化制御装置は、 電力系統
を安定化する系統安定化制御装置であって、電力系統を
自端発電機及び仮想相手端発電機に縮約したと仮定し、
電力系統のうち遮断対象となる発電所で測定された電圧
及び電流を用いて、電力系統の事故発生から一定時間後
における、自端発電機から仮想相手端発電機間の位相角
を算出する算出部と、電力系統で発生した事故の種別
と、位相角とを、事前に設定した判定マトリクスと比較
し、遮断対象の発電所の発電遮断量を判定する判定部
と、を備え、電力系統の事故の発生は、電力系統内の変
電所で検出され、事故の種別は、該変電所で判別される
ことを特徴とするものである。
【0012】また、請求項2に係る系統安定化制御装置
は、電力系統を安定化する系統安定化制御装置であっ
て、電力系統のうち発電遮断対象となる発電所で測定さ
れた電圧及び電流より潮流値の変化量を算出し、潮流値
の変化量を、予め設定された閾値と比較し、電力系統に
事故が発生したか否かを判定する事故発生判定部と、電
力系統を自端発電機及び仮想相手端発電機に縮約したと
仮定し、発電遮断対象となる発電所で測定された電圧及
び電流を用いて、電力系統の事故発生から一定時間後に
おける、自端発電機から仮想相手端発電機間の位相角を
算出する算出部と、電力系統の事故発生時の潮流値の変
化量と、位相角とを、事前に設定した判定マトリクスと
比較し、遮断対象の発電所の発電遮断量を判定する判定
部と、を備えることを特徴とするものである。
【0013】また、請求項3に係る系統安定化制御装置
は、電力系統を安定化する系統安定化制御装置であっ
て、電力系統のうち発電遮断対象となる発電所で測定さ
れた電圧の変化量を算出し、電圧の変化量を、予め設定
された閾値と比較し、電力系統に事故が発生したか否か
を判定する事故発生判定部と、電力系統を自端発電機及
び仮想相手端発電機に縮約したと仮定し、発電遮断対象
となる発電所で測定された電圧及び電流を用いて、電力
系統の事故発生から一定時間後における、自端発電機か
ら仮想相手端発電機間の位相角を算出する算出部と、電
力系統の事故発生時の電圧の変化量と、位相角とを、事
前に設定した判定マトリクスと比較し、遮断対象の発電
所の発電遮断量を判定する判定部と、を備えることを特
徴とするものである。
【0014】また、請求項4に係る系統安定化制御装置
は、電力系統を安定化する系統安定化制御装置であっ
て、電力系統のうち発電遮断対象となる発電所で測定さ
れた電圧及び電流より、電力系統で事故が発生してから
一定時間後の運動エネルギーを算出し、運動エネルギー
を、予め設定された閾値と比較し、電力系統に事故が発
生したか否かを判定する事故発生判定部と、電力系統を
自端発電機及び仮想相手端発電機に縮約したと仮定し、
発電遮断対象となる発電所で測定された電圧及び電流を
用いて、電力系統の事故発生から一定時間後における、
自端発電機から仮想相手端発電機間の位相角を算出する
算出部と、運動エネルギーの変化量と、位相角とを、事
前に設定した判定マトリクスと比較し、遮断対象の発電
所の発電遮断量を判定する判定部と、を備えることを特
徴とするものである。
【0015】また、請求項5に係る系統安定化制御方法
は、電力系統を安定化する系統安定化制御方法であっ
て、電力系統内の変電所で事故の発生を検出し、変電所
で事故の種別を判別し、電力系統のうち遮断対象となる
発電所で電圧及び電流を測定し、電力系統を自端発電機
及び仮想相手端発電機に縮約したと仮定して、測定され
た電圧及び電流を用いて、検出された事故発生から一定
時間後における、自端発電機から該仮想相手端発電機間
の位相角を算出し、判別された事故の種別と、位相角と
を、事前に設定した判定マトリクスと比較し、遮断対象
の発電所の発電遮断量を判定する、ことを特徴とするも
のである。
【0016】また、請求項6に係る系統安定化制御方法
は、電力系統を安定化する系統安定化制御方法であっ
て、電力系統のうち発電遮断対象となる発電所で電圧及
び電流を測定し、測定された電圧及び電流より潮流値の
変化量を算出し、潮流値の変化量を、予め設定された閾
値と比較し、電力系統に事故が発生したか否かを判定
し、電力系統を自端発電機及び仮想相手端発電機に縮約
したと仮定し、発電遮断対象となる発電所で測定された
電圧及び電流を用いて、判定された電力系統の事故発生
から一定時間後における、自端発電機から仮想相手端発
電機間の位相角を算出し、電力系統の事故発生時の潮流
値の変化量と、位相角とを、事前に設定した判定マトリ
クスと比較し、遮断対象の発電所の発電遮断量を判定す
る、ことを特徴とするものである。
【0017】また、請求項7に係る系統安定化制御方法
は、電力系統を安定化する系統安定化制御方法であっ
て、電力系統のうち発電遮断対象となる発電所で電圧及
び電流を測定し、測定された電圧の変化量を、予め設定
された閾値と比較し、電力系統に事故が発生したか否か
を判定し、電力系統を自端発電機及び仮想相手端発電機
に縮約したと仮定し、発電遮断対象となる発電所で測定
された電圧及び電流を用いて、判定された電力系統の事
故発生から一定時間後における、自端発電機から仮想相
手端発電機間の位相角を算出し、電力系統の事故発生時
の電圧の変化量と、位相角とを、事前に設定した判定マ
トリクスと比較し、遮断対象の発電所の発電遮断量を判
定する、ことを特徴とするものである。
【0018】また、請求項8に係る系統安定化制御方法
は、電力系統を安定化する系統安定化制御方法であっ
て、電力系統のうち発電遮断対象となる発電所で電圧及
び電流を測定し、電力系統のうち発電遮断対象となる発
電所で測定された電圧及び電流より、電力系統で事故が
発生してから一定時間後の運動エネルギーを算出し、運
動エネルギーを、予め設定された閾値と比較し、電力系
統に事故が発生したか否かを判定し、電力系統を自端発
電機及び仮想相手端発電機に縮約したと仮定し、発電遮
断対象となる発電所で測定された電圧及び電流を用い
て、判定された電力系統の事故発生から一定時間後にお
ける、自端発電機から該仮想相手端発電機間の位相角を
算出し、運動エネルギーの変化量と、位相角とを、事前
に設定した判定マトリクスと比較し、遮断対象の発電所
の発電遮断量を判定する、ことを特徴とするものであ
る。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
された図面に基づいて説明する。 実施の形態1.まず、実施の形態1に基づく系統安定化
制御方法が適用される系統安定化システムの構成につい
て説明する。図1は、実施の形態1による系統安定化制
御方法を実現した系統安定化システムを説明するための
ブロック図である。系統安定化システムは、遮断対象
(電源制限)となる発電所1と、発電所1に設置された
発電所端末装置2と、系統安定化制御装置である中央演
算装置3と、変電所4と、変電所4に設置された変電所
端末装置5と、発電所1と変電所4間に設けられ、電圧
データ、電流データを計測するセンサ6と、発電所1と
変電所4以外の電力系統10とを基本構成とする。変電
所端末装置5と中央演算装置3とは、情報伝送路21N
によって接続され、発電所端末装置2と中央演算装置3
とは情報伝走路21Aによって接続される。センサ6に
よる計測データは、発電所1に送信される。
【0020】発電所端末装置2は、センサ6で計測され
た発電機100の電圧データ、電流データを入力し、後
述する方法で発電機100の電気的出力Pe、Qeの演
算を行い、演算結果を中央演算装置3に出力する。ま
た、中央演算装置3から受けた遮断指令を発電所1の遮
断器(図示せず)に出力する。
【0021】中央演算装置3は、発電所端末装置2及び
変電所端末装置5からのデータを収集するデータ収集部
31と、データ収集部31のデータに基づいて後述する
方法で、電力系統の事故発生から一定時間後における、
自端発電機から仮想相手端発電機間の位相角を算出する
算出部32と、発生した事故の種別と、位相角とを、図
5に例示するような事前に設定した判定マトリクスと比
較し、遮断対象の発電機の遮断量を判定する判定部33
と、を備える。
【0022】変電所端末装置5は、変電所4の母線電圧
データ、電流データ、遮断器信号のオン/オフを計測
し、電力系統10の事故の発生を検出し、発生した事故
の種別を判別する。
【0023】次に図1及び図2を用いて、実施の形態1
による系統安定化制御方法について説明する。図2は、
中央演算装置3の動作の流れを示すフローチャートであ
る。中央演算装置3のデータ収集部31は、ステップS
1で発電所端末装置2から発電機100の電気的出力P
e、Qeを受信する。
【0024】ステップS2で、データ収集部31が変電
所端末装置5から事故発生と事故種別の通知を受けると
(YES)、ステップS3へすすみ、通知を受けなけれ
ば、ステップS1及びS2を繰り返す。
【0025】ステップS3では、算出部32が、データ
収集部31が受信した、系統事故発生前に受信した発電
所100の電気的出力Pe、Qeを用いて後述する方法
で位相角δを算出する。
【0026】ステップS4では、判定部33が、ステッ
プS2で受信した事故種別と、ステップS3で算出され
た位相角δとを、事前に設定した判定マトリクスと比較
し、電力系統が安定か否かを判定し、安定であればステ
ップS1へ戻り、安定でなければ、判定マトリクスによ
り電力系統の安定化を図るために最適な発電機の遮断量
を決定し、発電所端末装置2に対し発電機遮断指令を送
信する(ステップS5)。
【0027】遮断指令を受けた発電所端末101は発電
所1の遮断器(図示せず)に遮断指令を出力する。
【0028】なお、上述の説明では、発電所100は1
つであるが、複数であってもよい。また、発電所100
に設置されている発電機も1機であっても、複数であっ
てもよい。
【0029】図3は、実施の形態1による系統安定化制
御方法に適用される、中央演算装置3による位相角δの
算出原理を説明するための説明図である。
【0030】制御対象となる電源系統の基本的な構成
を、遮断対象となる発電機すなわち自端発電機(G1)
20と、自端発電機20以外の本系統21との2系統に
モデル化し、さらに、本系統21を、1機の仮想の発電
機(すなわち仮想相手端発電機23)と、自端発電機2
0と仮想相手端発電機23の間に介在する、線路リアク
タンスXGの回路網24とを構成要素としてもつ縮約系
統22に縮約する。なお、自端発電機20は、遮断対象
となる発電機を並列インピーダンス法で合成したもので
あり、仮想相手端発電機23は、自端発電機以外の全発
電機を並列インピーダンス法で1機の仮想の発電機に合
成したものである。
【0031】計測点A1において、自端発電機20の電
圧Vと電流Iとを計測し、自端発電機20の電気的出力
Peを上述の式1〜4を用いて算出し、後述する方法で
自端発電機20の電気的出力Qeを求める。
【0032】次に、系統事故が発生(時刻0とする)し
てから一定時間(t0)後の自端発電機20(遮断対象
となる発電機を並列インピーダンス法で合成したもの)
と仮想相手端(自端以外の全発電機を並列インピーダン
ス法で1機の仮想の発電機に合成したもの)間の位相角
δを算出する。
【0033】以下、上記の発電機電気的出力Qeの算出
処理について説明する。 Qe(t)={v(t−90゜)・i(t)+v(t)・i(t−90゜)}/2 ・・・(式5) 式中、v(t−90゜)は、電気角90゜前のサンプリング
電圧であり、i(t)は現在のサンプリング電流(差分
フィルタ)であり、v(t)は、現在のサンプリング電圧
であり、i(t−90゜)は、電気角90゜前のサンプリン
グ電流(差分フィルタ)である。
【0034】式5にて、交流の3相(a、b、c)毎の
発電機の電気的出力Qeを電気角90゜毎に算出し、電
気角270゜周期で移動平均を下記の式6で行う。 Qea1(t)={Qea0(t)+Qea0(t−90゜)+Qea0(t−180゜) +Qea0(t−270゜)}/4 ・・・(式6)
【0035】式7で3相の合計を取る。 Qe1(t)=Qea1(t)+Qeb1(t)+Qec1(t) ・・・(式7)
【0036】また、発電所内に発電機が複数台ある場合
は、発電機毎に式7によるQeを算出し、算出されたQ
eの合計を取る。3台ある場合、式8に従い、3台の発
電機の合計を取る。 Qe(t)=Qe1(t)+Qe2(t)+Qe3(t) ・・・(式8)
【0037】なお、図3は対象となる電源系統を並列イ
ンピーダンス法で等価2機の発電機系統に縮約したもの
であり、電気的出力Pe、Qe、慣性定数Mは運転中の
遮断対象発電機の合計値となる。また、リアクタンスX
Gは運転中の遮断対象発電機の並列合成値となる。
【0038】次に図3及び図4を用いて、自端発電機2
0から仮想相手端発電機23間の位相角δの算出方法を
説明する。図4は、実施の形態1に適用される位相角δ
の算出方法における位相角δの関係を示す図である。
【0039】自端発電機20の電気的係数EG1を式9
より得る。
【数1】 式中の自端発電機電圧Vは式10、電流Iは式11より
得る。
【数2】
【数3】 式中v(t)は現在のサンプリング電圧であり、i
(t)は現在のサンプリング電流(差分フィルタ)であ
り、v(t−90゜)は電気角90゜前のサンプリング
電圧であり、i(t−90゜)は電気角90゜前のサン
プリング電流(差分フィルタ)である。
【0040】図4に示すように、自端発電機20から仮
想相手端発電機23間の位相角δは、自端発電機20か
ら電気的中心Vc間の位相角αと、仮想相手端発電機2
3から電気的中心Vc間の位相角βとの和になる。ここ
で、Vc=Pe/I、自端発電機位相角δ1=−δ、仮
想相手端位相角δ2=0とし、EG2は事前にシュミレ
ーションによる決定しておく。αの算出は下記の式で行
う。 α(t)=cos-1{|Pe(t)|/(EG1(t)・I(t))} ・・・(式12)
【0041】また、βの算出は仮想相手端の電気的係数
EG2(=シミュレーションにより事前に決定した値)
を用いて下記の式で行う。 β(t)=cos-1{|Pe(t)|/(EG2(t)・I(t))} ・・・(式13) 上記αとβの和を取る。 δ(t)=α(t)+β(t) ・・・(式14)
【0042】図5は、変電所端末装置5から受信した事
故種別(例えば1LG、2LG、3LG)と、上述の算
出方法によって得られた位相角δとから、判定部33が
発電機の最適制御量(例えば、遮断する発電機の台数)
を判定するために用いる判定マトリクスの一例である。
例えば、δ=0°〜50°のとき、事故が1LDあるい
は2LDであれば、電力系統は安定しているので発電機
を遮断する必要はないが、事故が3LDのとき電力系統
は不安定となり、発電機を1台遮断する必要がある。以
上のように判定マトリクスは、位相角δの範囲と事故種
別とから判定できるので、最過酷な時間断面だけでな
く、通常の安定した時間断面に最適な制御量を決定する
際にも用いることができる。
【0043】以上説明したように、実施の形態1によれ
ば、事故後の位相角δと事故種別とを予め設定されてい
る判定マトリクスと比較することにより、電力系統が安
定するのか、脱調するのかを判断できるだけでなく、最
適制御量(例えば遮断する発電機の台数)も即座に決定
できるので、事故後の時々刻々と変化する系統状態に対
応でき、発電機の遮断までのプロセスも容易になり、事
故の影響による発電機群の脱調を未然に防止することが
できる。
【0044】実施の形態2.実施の形態1では、発電所
端末装置2と変電所端末装置5とからのデータに基づい
て中央演算装置3が電力系統の安定化を制御していた
が、実施の形態2では、発電所設置の端末装置が、事故
種別の代わりに電源線の潮流値の変化量を用いて、最適
制御量を算出する系統安定化制御装置及び系統安定化制
御方法である。
【0045】図6は、実施の形態2による系統安定化制
御方法を実現した系統安定化システムを説明するための
ブロック図である。実施の形態2による系統安定化シス
テムは、遮断対象(電源制限)となる発電所50と、発
電所50に設置された系統安定化制御装置である演算装
置51と、発電所50以外の電力系統52と、発電所5
0の電圧データ及び電流データを計測するセンサ53と
を基本構成とする。
【0046】演算装置51は、センサ53により測定さ
れた電圧及び電流より、事故発生時の潮流値の変化量を
算出し、潮流値の変化量を、予め設定された閾値と比較
して電力系統に事故が発生したか否かを判定する事故発
生判定部54と、実施の形態1で説明した方法に従い、
電力系統の事故発生から一定時間後における自端発電機
から仮想相手端発電機間の位相角を算出する算出部55
と、潮流値の変化量及び位相角を、事前に設定した判定
マトリクスと比較し、遮断対象の発電機の遮断量を判定
する遮断量判定部56と、を備える。
【0047】次に図6及び図7を用いて実施の形態2に
よる系統安定化制御方法について説明する。図7は、演
算装置51の動作の流れを示すフローチャートである。
ステップS20では、演算装置51の算出部55は、セ
ンサ53で計測される電圧データ及び電流データを受信
し、実施の形態1と同様の位相角δの算出方法に従っ
て、自端発電機から仮想相手端発電機間の位相角δを算
出する。なお、位相角δの算出方法は、実施の形態1と
同様であるので、ここでは、その説明を省略する。
【0048】ステップS21で、事故発生判定部54
は、後述する方法に従い、電源線の潮流値の変化量であ
る、電気的出力Peの変化量△Peを算出する。なお、
ステップS20とステップS21の順序は逆でも同時で
あってもよい。
【0049】ステップS22で、事故発生判定部54
は、ΔPeが、予め設定されている閾値ΔPL以上か否
かを判断し、ΔPL以上であれば事故発生と判断し(Y
ES)、ステップS23へすすみ、ΔPL未満であれば
(NO)ステップS20へ戻る。
【0050】ステップS23では、ステップS21で算
出されたΔPeと、ステップS20で算出された位相角
δとを、事前に設定した判定マトリクス(図10に例示
する)と比較し、電力系統が安定か否かを判定し、安定
であればステップS20へ戻り、安定でなければ、判定
マトリクスにより電力系統の安定化を図るために最適な
発電機の遮断量を決定し、発電所50に対し発電機遮断
指令を送信する(ステップS24)。
【0051】上記電気的出力Peの変化量△Peの算出
方法について説明する。変電所設置の変電所端末装置の
削除に伴い、演算装置51で式15によりΔPeを算出
し、ΔPeが事前に設定した閾値を上回った場合に事故
発生と判断する。 △Pe(t)=Pe(t−720゜)−Pe(t) ・・・(式15)
【0052】図8は、△Peが閾値ΔPLを下回る場合
を説明する説明図である。時間t1のときPe=Pet
1で、時間t2のときPe=Pet2とすると、図8で
はΔPe=Pet1−Pet2<ΔPLであるので、事
故発生判定部54は、系統事故なしと判断する。
【0053】図9は、△Peが閾値ΔPLを上回る場合
を説明する説明図である。時間t1のときPe=Pet
1で、時間t2のときPe=Pet2とすると、図9で
はΔPe=Pet1−Pet2>ΔPLであるので、事
故発生判定部54は、系統事故ありと判断する。
【0054】図10は、ΔPeと、上述の算出方法によ
って得られた位相角δとから、発電機の最適制御量(例
えば、遮断する発電機の台数)を判定するための判定マ
トリクスの一例である。例えば、δ=0°〜50°のと
き、ΔPeが300未満(あるいは以下)であれば、電
力系統は安定しているので発電機を遮断する必要はない
が、ΔPeが300以上の(あるいは300を超える)
場合、電力系統は不安定となり、発電機を1台遮断する
必要がある。
【0055】以上のように、実施の形態2によれば、発
電所設置の演算装置51により、電源線の潮流値の変化
量で最適制御量を算出できるので、変電所端末装置を各
変電所毎に接地する費用や、それに伴う情報伝送路の設
置費用を削減することができ、変電所に変電所端末装置
の設置スペースがない場合でも、系統安定化制御を行う
ことができる。
【0056】実施の形態3.実施の形態2では、ΔPe
を用いて事故発生の判断を行ったが、実施の形態3は、
ΔPeの代わりに自端発電機の電圧Vの変化量△Vを用
いて、最適制御量を決定する。
【0057】実施の形態3による系統安定化制御方法を
実現した系統安定化システムの構成は、実施の形態2
(図6)と基本的に同様であり、ここでは、実施の形態
2と異なる点について説明する。
【0058】演算装置51の算出部55は、センサ53
で計測される電圧データ及び電流データに基づき、実施
の形態1と同様の位相角δの算出方法に従って、自端発
電機から仮想相手端発電機間の位相角δを算出する。な
お、位相角δの算出方法は、実施の形態1と同様である
ので、ここでは、その説明を省略する。
【0059】演算装置51の事故発生判定部54は、式
16に従い、事故発生時の自端発電機の電圧Vの変化量
△Vを算出し、ΔVを、予め設定された閾値と比較して
電力系統に事故が発生したか否かを判定する。なお、事
故発生の判定方法は、実施の形態2の判定方法のΔPe
をΔVに置き換えればよいので、ここでは、その説明を
省略する。 △V(t)=V(t−720゜)−V(t) ・・・(式16)
【0060】遮断量判定部56は、系統事故発生から一
定時間経過後(t0)のδと、△Vとを、図11に例示
するような、事前に設定した判定マトリクスと比較し、
安定化を図るために最適な遮断量を決定する。
【0061】図11は、ΔVと、上述の算出方法によっ
て得られた位相角δとから、発電機の最適制御量(例え
ば、遮断する発電機の台数)を判定するための判定マト
リクスの一例である。例えば、δ=0°〜50°のと
き、ΔVが40未満(あるいは以下)であれば、電力系
統は安定しているので発電機を遮断する必要はないが、
ΔVが40以上の(あるいは40を超える)場合、電力
系統は不安定となり、発電機を1台遮断する必要があ
る。
【0062】以上説明したように、実施の形態3では、
自端発電機の電圧Vの変化量ΔVを用いて最適制御量を
決定できる。特に、制御対象となる電源系統が高抵抗接
地系である場合、電気的出力Peの変化量(すなわち潮
流値変化量)の少ない系統事故が発生しやすくなるの
で、ΔVを用いて系統安定化制御する実施の形態3が有
効である。
【0063】実施の形態4.実施の形態4は、事故発生
から一定時間(t0)経過後に自端発電機に菩積されて
いる運動エネルギーVkを用いて、最適制御量を決定す
る。
【0064】実施の形態4による系統安定化制御方法を
実現した系統安定化システムの構成は、実施の形態2
(図6)と基本的に同様であり、ここでは、実施の形態
2と異なる点について説明する。
【0065】演算装置51の算出部55は、センサ53
で計測される電圧データ及び電流データに基づき、実施
の形態1と同様の位相角δの算出方法に従って、自端発
電機から仮想相手端発電機間の位相角δを算出する。な
お、位相角δの算出方法は、実施の形態1と同様である
ので、ここでは、その説明を省略する。
【0066】事故発生判定部54は、事故除去後の欠相
中の電力相差角曲線に基づいた式17に従い、運動エネ
ルギーVkを算出する。 Vk=M{△ω(t0)}2/2 ・・・(式17) 式中、Mは自端発電機の慣性定数であり、運転中の遮断
対象発電機の合計値となる。また、△ωは補正係数であ
り、式18で得られる。
【0067】
【数4】 式中、Pmは、自端発電機の機械的入力(運転中の遮断
対象発電機の合計値)であり、Peは、自端発電機の電
気的出力(運転中の遮断対象発電機の合計値)である。
【0068】遮断量判定部56は、系統事故発生から一
定時間経過後(t0)のδと、運動エネルギーVkと
を、図12に例示するような、事前に設定した判定マト
リクスと比較し、安定化を図るために最適な遮断量を決
定する。
【0069】図12は、Vkと、上述の算出方法によっ
て得られた位相角δとから、発電機の最適制御量(例え
ば、遮断する発電機の台数)を判定するための判定マト
リクスの一例である。例えば、δ=0°〜50°のと
き、Vkが0.0008未満(あるいは以下)であれ
ば、電力系統は安定しているので発電機を遮断する必要
はないが、ΔVが0.0008以上の(あるいは40を
超える)場合、電力系統は不安定となり、発電機を1台
遮断する必要がある。
【0070】実施の形態4によれば、自端発電機に蓄積
されている運動エネルギーVkを用いて最適制御量を決
定できるので、特に、系統事故中の系統状態の変化によ
る安定度の変化に対応しやすくなり、なおかつ、系統事
故の電源系統へのショックの大きさを正確に把握できる
ため、基本的安定断面における最適制御量が決定可能と
なる。
【0071】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による系統
安定化制御装置は、電力系統を自端発電機及び仮想相手
端発電機に縮約したと仮定し、電力系統のうち遮断対象
となる発電所で測定された電圧及び電流を用いて、電力
系統の事故発生から一定時間後における、自端発電機か
ら仮想相手端発電機間の位相角を算出する算出部と、電
力系統で発生した事故の種別と、位相角とを、事前に設
定した判定マトリクスと比較し、遮断対象の発電所の発
電遮断量を判定する判定部と、を備え、電力系統の事故
の発生は、電力系統内の変電所で検出され、事故の種別
は、該変電所で判別されることを特徴とする。
【0072】また、本発明による系統安定化制御方法
は、電力系統内の変電所で事故の発生を検出し、変電所
で事故の種別を判別し、電力系統のうち遮断対象となる
発電所で電圧及び電流を測定し、電力系統を自端発電機
及び仮想相手端発電機に縮約したと仮定して、測定され
た電圧及び電流を用いて、検出された事故発生から一定
時間後における、自端発電機から該仮想相手端発電機間
の位相角を算出し、判別された事故の種別と、位相角と
を、事前に設定した判定マトリクスと比較し、遮断対象
の発電所の発電遮断量を判定する、ことを特徴とする。
【0073】従って、事故後の位相角δと事故種別とを
予め設定されているマトリクスと比較することにより、
電力系統が安定するのか、脱調するのかを判断できるだ
けでなく、最適制御量(例えば遮断する発電機の台数)
も即座に決定できるので、事故後の時々刻々と変化する
系統状態に対応でき、発電機の遮断までのプロセスも容
易になり、事故の影響による発電機群の脱調を未然に防
止することができる。
【0074】また、判定マトリクスは、位相角δの範囲
に対して設定されているので、最過酷な時間断面だけで
なく、通常の安定した時間断面に最適な制御量決定にマ
トリクスを用いることができる。
【0075】また、電源線の潮流値の変化量で最適制御
量を算出することもできるので、変電所で変電所端末装
置を各変電所毎に接地する費用や、それに伴う情報伝送
路の設置費用を削減することができ、変電所に変電所端
末装置の設置スペースがない場合でも、系統安定化制御
を行うことができる。
【0076】さらに、自端発電機の電圧Vの変化量ΔV
を用いて最適制御量を決定することもできるので、特
に、電気的出力Peの変化量(すなわち潮流値変化量)
の少ない系統事故が発生しやすい高抵抗接地系の電源系
統でも、系統安定化制御を行うことができる。
【0077】さらに、自端発電機に菩積されている運動
エネルギーVkを用いて最適制御量を決定することもで
きるので、特に、系統事故中の系統状態の変化による安
定度の変化に対応しやすくなり、なおかつ、系統事故の
電源系統へのショックの大きさを正確に把握できるた
め、基本的安定断面における最適制御量が決定可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1による系統安定化制御方法を実
現した系統安定化システムを説明するためのブロック図
である。
【図2】 中央演算装置3の動作の流れを示すフローチ
ャートである。
【図3】 中央演算装置3による位相角δの算出原理を
説明するための説明図である。
【図4】 位相角δの関係を示す図である。
【図5】 実施の形態1による判定マトリクスの一例で
ある。
【図6】 実施の形態2による系統安定化制御方法を実
現した系統安定化システムを説明するためのブロック図
である。
【図7】 演算装置51の動作の流れを示すフローチャ
ートである。
【図8】 △Peが閾値ΔPLを下回る場合を説明する
説明図である。
【図9】 △Peが閾値ΔPLを上回る場合を説明する
説明図である。
【図10】 実施の形態2による判定マトリクスの一例
である。
【図11】 実施の形態3による判定マトリクスの一例
である。
【図12】 実施の形態4による判定マトリクスの一例
である。
【図13】 従来の判定マトリクスの一例を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 発電所、2 発電所端末装置、3 中央演算装置、
4 変電所、5 変電所端末装置、6 センサ、10
電力系統、31 データ収集部、32 算出部、 3
3 判定部。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力系統を安定化する系統安定化制御装
    置であって、 上記電力系統を自端発電機及び仮想相手端発電機に縮約
    したと仮定し、上記電力系統のうち遮断対象となる発電
    所で測定された電圧及び電流を用いて、該電力系統の事
    故発生から一定時間後における、該自端発電機から該仮
    想相手端発電機間の位相角を算出する算出部と、 上記電力系統で発生した事故の種別と、上記位相角と
    を、事前に設定した判定マトリクスと比較し、上記遮断
    対象の発電所の発電遮断量を判定する判定部と、を備
    え、 上記電力系統の事故の発生は、該電力系統内の変電所で
    検出され、該事故の種別は、該変電所で判別されること
    を特徴とする系統安定化制御装置。
  2. 【請求項2】 電力系統を安定化する系統安定化制御装
    置であって、 上記電力系統のうち発電遮断対象となる発電所で測定さ
    れた電圧及び電流より潮流値の変化量を算出し、該潮流
    値の変化量を、予め設定された閾値と比較し、該電力系
    統に事故が発生したか否かを判定する事故発生判定部
    と、 上記電力系統を自端発電機及び仮想相手端発電機に縮約
    したと仮定し、上記発電遮断対象となる発電所で測定さ
    れた電圧及び電流を用いて、該電力系統の事故発生から
    一定時間後における、該自端発電機から該仮想相手端発
    電機間の位相角を算出する算出部と、 上記電力系統の事故発生時の潮流値の変化量と、上記位
    相角とを、事前に設定した判定マトリクスと比較し、上
    記遮断対象の発電所の発電遮断量を判定する判定部と、
    を備えることを特徴とする系統安定化制御装置。
  3. 【請求項3】 電力系統を安定化する系統安定化制御装
    置であって、 上記電力系統のうち発電遮断対象となる発電所で測定さ
    れた電圧の変化量を算出し、該電圧の変化量を、予め設
    定された閾値と比較し、該電力系統に事故が発生したか
    否かを判定する事故発生判定部と、 上記電力系統を自端発電機及び仮想相手端発電機に縮約
    したと仮定し、上記発電遮断対象となる発電所で測定さ
    れた電圧及び電流を用いて、該電力系統の事故発生から
    一定時間後における、該自端発電機から該仮想相手端発
    電機間の位相角を算出する算出部と、 上記電力系統の事故発生時の電圧の変化量と、上記位相
    角とを、事前に設定した判定マトリクスと比較し、上記
    遮断対象の発電所の発電遮断量を判定する判定部と、を
    備えることを特徴とする系統安定化制御装置。
  4. 【請求項4】 電力系統を安定化する系統安定化制御装
    置であって、 上記電力系統のうち発電遮断対象となる発電所で測定さ
    れた電圧及び電流より、該電力系統で事故が発生してか
    ら一定時間後の運動エネルギーを算出し、該運動エネル
    ギーを、予め設定された閾値と比較し、該電力系統に事
    故が発生したか否かを判定する事故発生判定部と、 上記電力系統を自端発電機及び仮想相手端発電機に縮約
    したと仮定し、上記発電遮断対象となる発電所で測定さ
    れた電圧及び電流を用いて、該電力系統の事故発生から
    一定時間後における、該自端発電機から該仮想相手端発
    電機間の位相角を算出する算出部と、 上記運動エネルギーの変化量と、上記位相角とを、事前
    に設定した判定マトリクスと比較し、上記遮断対象の発
    電所の発電遮断量を判定する判定部と、を備えることを
    特徴とする系統安定化制御装置。
  5. 【請求項5】 電力系統を安定化する系統安定化制御方
    法であって、 上記電力系統内の変電所で事故の発生を検出し、 上記変電所で上記事故の種別を判別し、 上記電力系統のうち遮断対象となる発電所で電圧及び電
    流を測定し、 上記電力系統を自端発電機及び仮想相手端発電機に縮約
    したと仮定して、上記測定された電圧及び電流を用い
    て、上記検出された事故発生から一定時間後における、
    該自端発電機から該仮想相手端発電機間の位相角を算出
    し、 上記判別された事故の種別と、上記位相角とを、事前に
    設定した判定マトリクスと比較し、上記遮断対象の発電
    所の発電遮断量を判定する、ことを特徴とする系統安定
    化制御方法。
  6. 【請求項6】 電力系統を安定化する系統安定化制御方
    法であって、 上記電力系統のうち発電遮断対象となる発電所で電圧及
    び電流を測定し、 上記測定された電圧及び電流より潮流値の変化量を算出
    し、 上記潮流値の変化量を、予め設定された閾値と比較し、
    上記電力系統に事故が発生したか否かを判定し、 上記電力系統を自端発電機及び仮想相手端発電機に縮約
    したと仮定し、上記発電遮断対象となる発電所で測定さ
    れた電圧及び電流を用いて、上記判定された電力系統の
    事故発生から一定時間後における、該自端発電機から該
    仮想相手端発電機間の位相角を算出し、 上記電力系統の事故発生時の潮流値の変化量と、上記位
    相角とを、事前に設定した判定マトリクスと比較し、上
    記遮断対象の発電所の発電遮断量を判定する、ことを特
    徴とする系統安定化制御方法。
  7. 【請求項7】 電力系統を安定化する系統安定化制御方
    法であって、 上記電力系統のうち発電遮断対象となる発電所で電圧及
    び電流を測定し、 上記測定された電圧の変化量を、予め設定された閾値と
    比較し、上記電力系統に事故が発生したか否かを判定
    し、 上記電力系統を自端発電機及び仮想相手端発電機に縮約
    したと仮定し、上記発電遮断対象となる発電所で測定さ
    れた電圧及び電流を用いて、上記判定された電力系統の
    事故発生から一定時間後における、該自端発電機から該
    仮想相手端発電機間の位相角を算出し、 上記電力系統の事故発生時の電圧の変化量と、上記位相
    角とを、事前に設定した判定マトリクスと比較し、上記
    遮断対象の発電所の発電遮断量を判定する、ことを特徴
    とする系統安定化制御方法。
  8. 【請求項8】 電力系統を安定化する系統安定化制御方
    法であって、 上記電力系統のうち発電遮断対象となる発電所で電圧及
    び電流を測定し、 上記電力系統のうち発電遮断対象となる発電所で測定さ
    れた電圧及び電流より、該電力系統で事故が発生してか
    ら一定時間後の運動エネルギーを算出し、 上記運動エネルギーを、予め設定された閾値と比較し、
    上記電力系統に事故が発生したか否かを判定し、 上記電力系統を自端発電機及び仮想相手端発電機に縮約
    したと仮定し、上記発電遮断対象となる発電所で測定さ
    れた電圧及び電流を用いて、上記判定された電力系統の
    事故発生から一定時間後における、該自端発電機から該
    仮想相手端発電機間の位相角を算出し、 上記運動エネルギーの変化量と、上記位相角とを、事前
    に設定した判定マトリクスと比較し、上記遮断対象の発
    電所の発電遮断量を判定する、ことを特徴とする系統安
    定化制御方法。
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