JPH02193530A - 受電端逆送防止制御装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、受配電系統中に商用電源と自家発電設備が接
続され、この両者を併用運転する際に、自家発電設備か
ら商用電源側に逆に電力が供給されるいわゆる逆送を防
止する受電端逆送防止制御装置に関する。

（従来の技術） 一般に、電力多消費型の産業分野において、電力会社か
らの商用電源の他に、自家発電設備を備えている。近年
、このような産業分野において、電力コストの低減を図
るため、自家発電設備を増強し、商用電源からの受電電
力（以下単に受電電力と称す）を極力抑える動きが顕著
である。

このため、受電電力が常時、例えば数千ＫＷと小さくな
り、工場内の大きな電力負荷設備が停止する際に、この
電力負荷設備の使用電力が受電電力を上まわっている場
合には、商用電源の受電端側に逆に電力を送り出す、い
わゆる逆送状態が発生することが増えてきた。

この逆送状態は、電力使用者側と電力会社側との契約上
、禁止されており、これを防止する意味で受電端には、
逆送防止リレーが設けられている。この逆送防止リレー
は、通常逆送状態が発生してから、タイマーの設定時間
例えば４〜５秒経過後にも逆送防止リレーの動作が継続
していれば、受電端を解列させる構成になっている。こ
の受電端の解列は、使用者側の電力系統が自家発電設備
のみ単独運転となることを意味し、これにより電源周波
数や電源電圧が不安定となることがある。

第６図は、以上述べたことを具体的に説明するための一
般的な使用者側の電力系統図であり、電力を供給すべき
電力母線Ｐには、電力会社からの商用電力が受電線Ｒを
介して供給される受電電力と、自家発電設備の発電機Ｉ
Ｇ、２Ｇ、・・・ｎＧから接続線Ｗを介して供給される
自家発電電力とが供給されるようになっている。そして
、電力母線ＰはフィーダＩＦ、２Ｆ、・・・ｍＦをそれ
ぞれ介して電力負荷設備ＩＬ、２Ｌ・・・ｍＬが接続さ
れ、各負荷設備ＩＬ−ｍＬに対してそれぞれ所望の電力
が供給されるようになっている。なお、受電線Ｒとフィ
ーダＩＦ−ｍＦと、発電機Ｉ　Ｇ　−ｎ　Ｇと電力母線
Ｐにはそれぞれしゃ断器ＣＢが接続されている。

第６図において、電力の需要と供給の関係がバランスし
ている状態で、ある負荷設備例えばｍＬが突然に停止す
ると、負荷設備ＩＬ−ｍＬ側の系統内の電力が余った状
態となり、このとき瞬時に受電電力量の減少として吸収
されるようになる。この場合、停止した負荷設備ｍＬの
使用していた使用電力量が、受電電力量より大きかった
ときに、商用電源側の受電端に電力が逆に送られて逆送
状態となる。

第７図はこの関係を説明するためのもので、（ａ）は受
電電力と時間の関係を示すもので、現在受電＊ＢＮが受
電限界値（受電電力のある規定値）ＢＬＬを下まわった
時点で、逆送防止リレーのタイマーが動作し始める。こ
の逆送防止リレーに設定されている設定時間（通常４〜
５秒）内に受電電力が受電限界値ＢＬＬ以上に回復しな
いと、受電端は解列状態となる。

この受電端の解列状態は、使用者側の電力系統が自家発
電設備のみ単独運転となることを意味し、これにより電
源周波数や電源電圧が不安定となることがある。

そこで、受電端の解列を防止するには、以下のようにす
ることが考えられる。すなわち、逆送状態発生と同時に
、逆送防止リレーのタイマーのスタート信号を取出して
、各発電機Ｉ　Ｇ　−ｎ　Ｇの出力コントローラ（通常
はガバナ制御器）へ入力しておき、逆送発生をトリガー
として各発電機Ｉ　Ｇ　−ｎ　Ｇの出力を一斉に低下さ
せ、電力の需給バランスを取５ることである。

しかしながら、各発電機には、第７図（ｂ）の各発電機
出力と時間の関係を示すように、それぞれ出力低下の限
界（出力下限値ＰＬ）がある。

すなわち、各発電機Ｉ　Ｇ　−ｎ　Ｇには、出力下限値
ＰＬがあり、これ以下に下げて運転することばできない
ため、自ずと制御量に限界がある。また、同時に各発電
機Ｉ　Ｇ　−ｎ　Ｇの動作特性の制限から、逆送防止リ
レーの設定時間内に低下できる出力幅（発電機による制
御量）にも限界がある。

これらの条件を満たす範囲内での各発電機ＩＧｘｎＧの
制御合計値に、現在受電量ＢＮと受電限界値ＢＬＬの差
である受電余力ΔＢを加えた電力量よりも、停止した負
荷設備ｍＬの電力負荷量が大きかった場合には、現在受
電量ＢＮを受電限界値ＢＬＬまで回復させることは不可
能であり、受電解列に至る。

（発明が解決しようとする課題） 以上述べたように、受電端の解列は、使用者側の電力系
統が自家発電設備のみの単独運転となることを意味し、
これにより電源周波数や電源電圧の安定性低下に継がる
ため、受電端の解列をなるべく避けることが望ましい。

ところが、従来は受電端の解列を防止するための装置は
開発されていなかった。

そこで、本発明は時々刻々の状況変化に応じた商用電源
の必要受電量と自家発電設備の発電量を管理することが
可能となり、受電端逆送状態の発生を防止できる受電端
逆送防止制御装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、前記目的を達成するため、本発明は商用電源
の受配電系統および複数の発電機を有する自家発電系統
からの電力を、電力母線を介して各フィーダにそれぞれ
接続された電力負荷設備に供給可能な電力系統において
、前記受配電系統の受電電力、前記各フィーダの負荷電
力、前記自家発電系統の各発電機出力をそれぞれ取り込
むプロセスφデータ取込み手段と、このプロセス・デー
タ取込み手段で取込まれた各フィーダの負荷電力のうち
最大負荷量を選定する最大負荷選定手段と、前記プロセ
ス・データ取込み手段で取込まれた受電電力のうち現在
受電量と受電限界値の差から受電電力余力を算出する受
電電力余力算出手段と、前記プロセス・データ取込み手
段で取込まれた各発電機出力のうち各発電機現在出力と
各発電機の出力下限値の差から各発電機制御余力を算出
する発電機制御余力算出手段と、前記最大負荷量と、前
記受電電力余力および前記発電機制御余力の合計余力値
を比較し、この合計余力値が最大負荷量より大きいとき
、この最大負荷量から発電機制御可能量（前記受電電力
余力＋前記発電機制御余力、前記発電機出力上限値−発
電機出力下限値、発電機出力減限界量の内の最小の値）
を差し引いて受電最低目標値を算出する受電最低目標値
算出手段と、前記現在受電量が前記受電最低目標値より
大きいとき、この受電最低目標値を実現するための各発
電機出力値を算出し、また前記現在受電量が前記受電最
低目標値より小さいとき、前記発電機制御可能量に転化
されていない各発電機余力値に比例して配分する各発電
機出力値を算出する発電機出力値算出手段と、この発電
機出力値算出手段からの各発電機出力値に基づいて前記
各発電機出力を制御する発電機制御手段とを具備したも
のである。

（作用） 本発明によれば、受電電力余力および発電機制御余力の
合計余力値が最大負荷量より大きいとき、この最大負荷
量から発電機制御可能量（受電電力余力十発電機制御余
力、発電機出力上限値−発電機出力下限値、発電機出力
減限界量の内の最小の値）を差し引いて受電最低目標値
を算出し、かつ現在受電量が受電最低目標値より大きい
とき、この受電最低目標値を実現するための各発電機出
力値を算出し、また現在受電量が受電最低目標値より小
さいとき、発電機制御可能量に転化されていない各発電
機余力値に比例して配分する各発電機出力値を算出し、
この各発電機出力値に基づいて前記各発電機出力を制御
するようにしたものである。

このようにすることにより、時々刻々の状況変化に応じ
た商用電源の必要受電量と自家発電設備の発電量を管理
することが可能となり、使用者側の電力系統運用上、何
時、いかなる電力使用設備が停止しても、受電端逆送状
態の発生を防止できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第１図は本発明の構成を示すブロック図であり、これ
は次のような構成を備えている。

すなわち、プロセス・データ取込み手段１０は、計算に
必要なプロセスφデータ例えば第６図の電力会社からの
受電電力（商用電力）、各発電機Ｉ　Ｃ−ｎ　Ｇの出力
、各負荷設備ＩＬ−ｍＬに供給される各フィーダ負荷電
力を取りこむようになっている。

また、最大負荷電力選定手段２０は、前記プロセス・デ
ータ取込み手段１０で取込まれた各フィーダ負荷電力の
うち、次の（１）式を満足する最・大負荷量を選定する
ものである。

最大負荷量： Ｌｍａｘ　−ｍａ　ｘ　（ＬＬ、Ｌ２．−、　Ｌｍ）　
　−（１）ここで、ｍａ　ｘ　（ｘｌ　、　　ｘ２、−
ｘｋ　）は、ｘｌ、ｘ２．・・・ｘｋ中の最大の値を取
出す関数を意味する。

Ｌｉ：第１番目の負荷設備の電力負荷量（ＫＶ）　　（
１−１，２，−ｍ”）　・＝計測値更に、受電電力余力
算出手段３０は、前記プロセス・データ取込み手段１０
により取込まれたプロセス・データから次の（２）式に
より現在の受電量の受電限界値に対する受電電力余力を
算出するものである。

受電電力糸カニΔＢ−ＢＮ−ＢＬＬ　　　・・・（２）
ここで、 ＢＮ：現在受電ｊｌ（ＫＷ）・・・計測値ＢＬＬ：受電
限界値（ＫＶ）・・・予め定まっている固定値 各発電機制御余力算出手段４０は、前記プロセス・デー
タ取込み手段１０により取込まれたプロセス・データか
ら次の（３）式により、各発電機ＩＧ−ｎＧの出力下限
値ＰＬに対する制御余力を算出するものである。

各発電機制御糸カニ ΔＰｉ　　ＰＮｌ−ＰＬｉ　　　　　・・・（３）ここ
で、 ｉ：発電機Ｎｏ（ｉ−１，２，−ｎ） Ｐ　Ｎｉ　：各発電機現在出力（ｋＷ）・・・計測値Ｐ
ＬＩ：各発電各自電機出力下限値Ｗ）・・・予め定まっ
ている固定値 発電機制御余力合計値： ΔＰ−ΣΔＰｉ　　　　　　　　・・・（４）又、受電
最低目標値算出手段５０は、前記最大負荷電力選定手段
２０と、受電電力余力算出手段３０と、各発電機制御余
力算出手段４０からの各種データを入力し、必要な受電
電力余力ΔＢ＋発電機制御可能量を確保するための受電
最低目標値を次のようにして算出するものである。

この受電最低目標値算出手段５０としては次の２つの算
出ケースがある。

ａ）Ｌｍａｘ≦ΔＢ＋ΔＰの場合（逆送発生時に受電限
界値への回復が可能なケース）受電最低目標値（必ず確
保すべき受電量）：Ｂｏ　−ｍ　ａ　ｘ　＜　ＢＬＬ　
Ｉ　ＢＬＬ＋　ＬＩＩａｘ−Σｍ　ｉ　ｎ　［ＰＴｌ、
　（ＰＨＩ−ＰＬＩ）］ｌ）　　　　　　　−（５）こ
こで、 ＢＬＬ：受電限界値（ｋｗ） ・・・予め定まっている固定値 ＰＴｌ：各発電機の逆送防止リレーの許容時間内に変化
可能な出力域限界量 （ＫＶ）・・・予め定まっている固定値Ｐ旧：各発電機
出力上限値（ＫＷ） ｍｉｎ　（ｘｉ、ｘ２．−ｘｋ）はＸｌ〜ｘｋ中の最小
値を取出す関数を意味する。

第２図（ａ）は前記（５）式の意味を説明するためのグ
ラフであり、第２図（ｂ）は第２図（ａ）の場合の、動
作シミュレーションを示している。

なお、（５）式では（ΔＢ＋ΔＰ）が含まれていないの
は、第２図（ａ）の状態では（ΔＢ＋ΔＰ）＞Ｌｍａｘ
の関係が成立っているためである。

ｂ）　ＬＬＩａｘ　＞ΔＢ＋ΔＰの場合（逆送発生時に
受電限界値ＢＬＬへの回復が不可能なケース）この場合
は、逆送状態の発生とこの対応が不可能な旨のメツセー
ジ出力を、ＣＲＴ等の表示手段に表示し、これをオペレ
ータに知らせるとともに、受電余力ΔＢ十発電機余力Δ
Ｐのすべてが、逆送発生時に制御可能量として生きる様
に、予め受電量を定めておく必要がある。

受電最低目標値： Ｂｏ　−ｍａｘ　（ＢＬＩ４ ＜ＢＮ−Σ　（ｍｉｎ［（ＰＬｉ＋ＰＴｉ）、ＰＭＩＩ
　−ＰＮｌｌ＞）　　　　・”（６）第３図（ａ）は（
６）式の意味を示すグラフであり、第３図（ｂ）は第３
図（ａ）の場合の動作シミュレーションを示すものであ
る。

更に、各発電機出力値算出手段６０は、前記受電最低目
標値算出手段５０で求められた受電最低目標値からこの
受電最低目標値を実現するため、次の゛ように算出する
ものである。すなわち、受電最低目標値算出手段５０で
求めた受電最低目標鎖部ＢＯが現在受電量：ＢＮに対し
、次のｃ）、ｄ）のように算出する。

ｃ）ＢＮ　＞Ｂｏの場合・・・既に目標値は実現されて
いる（各発電機は現存出力維持とする）。

ｄ）ＢＮ　＜Ｂｏの場合・・・目標値に至っていない。

ＢＮ→ＢＯ化するための変化量（ＢＯ ＢＮ）を各発電機ＩＧ−ｎＧに対して以下のように割振
る。

受電最低目標値維持のための各発電機目標出力； Ｐ’Ｎ１−ＰＮｌ　−（Ｂｏ　−ＢＮ　）すなわち、制
御可能量に転化されていない各発電機制御余力値に比例
して配分する。

各発電機制御手段８０は、例えばタービン発電機コント
ローラ（通常はガバナ制御器）からなり、これには前記
各発電機出力値算出手段６０からの各発電機出力値が入
力され、これにより各発電機Ｉ　Ｇ　−ｎ　Ｇの出力が
制御され、これにより電力の需給バランスを取ることが
できるようになっている。

第４図は本発明の一実施例を示すブロック図であり、対
象プロセスすなわち、前述の第６図のように構成された
商用電源、自家発電設備、負荷設備内にそれぞれ設置さ
れた複数個のセンサ１からの受電電力、各フィーダ負荷
電力、各発電機出力からなる各種信号を、プロセス入力
装置２を介して計算機３に入力されるようになっている
。そして、前述した本発明の機能手段１０，２０゜３０
．４０．５０．６０は、すべて前記計算機３内部のプロ
グラムとして実現されている。しかして、計算機３内で
算出された各種数値は、例えばＣＲＴ　（陰極線管）４
からなる表示装置上に表示され、オペレータに通知でき
るようになっている。

従って、オペレータは、ＣＲＴ４の表示内容を見て必要
があれば、発電機Ｉ　Ｇ　−ｎ　Ｇの出力の調整を行な
い、受電端逆送防止対策を施せるようになっている。

以下、第５図のフローチャートに従い、本発明の実施例
の動作について説明する。初めに、まず計算に必要な受
電電力、各フィーダ負荷電力、各発電機出力等のプロセ
スデータを読み込む（ＳＯ）。次に、前述の（１）式に
より最大負荷ｊｉＬ＊ａｘを選定しくｓ　１）　、前述
の（２）式により受電電力余力ΔＢを計算する（ｓ２）
。そして、前述の（３）式、（４）式により発電機制御
余力ΔＰを計算する（ｓ３）。そして、ｓｌで選定され
た最大負荷ｆｆｉＬｍａｘと、ｓ２で計算した受電電力
余力ΔＢ＋ｓ３で計算した発電機制御余力ΔＰの合計余
力を比較しく５４）Ｌ、合計余力値が大きい場合には、
前述の（５）式により受電最低目標値ＢＯを計算する（
ｓ５）。また、ｓ４において、最大負荷量の方が大きい
場合には、前述の（６）式により受電最低目標値ＢＯを
計算する（ｓ６）とともに、ＣＲＴ４へ逆送防止対応不
可能な旨のメツセージを出力表示する（ｓｌ）。次に、
現在受電ｊｌＢＮと、（ｓ５）、（ｓ６）において、計
算で得られた受電最低目標値を比較しくｓ８）、現在受
電量ＢＮの方が大きい場合には、目標発電機出力値は現
状出力のままとしくｓ９）、また受電最低目標値の大き
い場合には、現在受電量ＢＮを最低目標値まで引き上げ
るための各発電機目標出力１”Ｎｉを、前述の（７）式
により計算する（ｓｌＯ）。以上のようにして得られた
計算結果は、ＣＲＴ４に表示する（ｓ　１１）。

第５図のフローチャートに示す５ＴＡＲＴからＥＮＤに
至るまでの動作を、所望の周期例えば１分毎に繰返すこ
とにより、時々刻々の状況変化に対応した受電最低目標
値ＢＯおよび各発電機目標出力Ｐ゛旧を得ることができ
る。

このように求められた各発電機目標出力は、各発電機タ
ービンコントローラに入力され、これにより各発電機Ｉ
　Ｇ　＝　ｎ　Ｇの出力が制御され、電力の需給バラン
スを取ることができる。

［発明の効果］ 以上述べた本発明によれば、時々刻々の状況変化に応じ
た商用電源の必要受電量と自家発電設備の発電量を管理
することが可能となり、受電端逆送状態の発生を防止で
きる受電端逆送防止制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による受電端逆送防止制御装置の構成を
示すブロック図、第２図および第３図はそれぞれ第１図
の受電最低目標値算出手段の機能を説明するための図、
第４図は本発明の受電端・配電系統の一例を示す図、第
７図は従来の課題を説明するための受電電力および発電
機出力の時間的経緯を示す概念図である。 １０・・・プロセス・データ取込み手段、２０・・・最
大負荷電力選定手段、３０・・・受電電力余力算出手段
、４０・・・各発電機制御余力算出手段、５０・・・受
電最低目標値算出手段、６０・・・各発電機出力値算出
手段、８０・・・各発電機制御手段。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 二の円の最小の！五発を檄による宗田１可月Ｌｌｒある
。 第１図 第２図 （ＫＷ） 第 図 時間 第 ４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 商用電源の受配電系統および複数の発電機を有する自家
   発電系統からの電力を、電力母線を介して各フィーダに
   それぞれ接続された電力負荷設備に供給可能な電力系統
   において、 前記受配電系統の受電電力、前記各フィーダの負荷電力
   、前記自家発電系統の各発電機出力をそれぞれ取り込む
   プロセス・データ取込み手段と、このプロセス・データ
   取込み手段で取込まれた各フィーダの負荷電力のうち最
   大負荷量を選定する最大負荷選定手段と、 前記プロセス・データ取込み手段で取込まれた受電電力
   のうち現在受電量と受電限界値の差から受電電力余力を
   算出する受電電力余力算出手段と、 前記プロセス・データ取込み手段で取込まれた各発電機
   出力のうち各発電機現在出力と各発電機の出力下限値の
   差から各発電機制御余力を算出する発電機制御余力算出
   手段と、 前記最大負荷量と、前記受電電力余力および前記発電機
   制御余力の合計余力値を比較し、この合計余力値が最大
   負荷量より大きいとき、この最大負荷量から発電機制御
   可能量（前記受電電力余力＋前記発電機制御余力、前記
   発電機出力上限値−発電機出力下限値、発電機出力減限
   界量の内の最小の値）を差し引いて受電最低目標値を算
   出する受電最低目標値算出手段と、 前記現在受電量が前記受電最低目標値より大きいとき、
   この受電最低目標値を実現するための各発電機出力値を
   算出し、また前記現在受電量が前記受電最低目標値より
   小さいとき、前記発電機制御可能量に転化されていない
   各発電機余力値に比例して配分する各発電機出力値を算
   出する発電機出力値算出手段と、 この発電機出力値算出手段からの各発電機出力値に基づ
   いて前記各発電機出力を制御する発電機制御手段と、 を具備した受電端逆送防止制御装置。