JPH0226225A - 直流送電制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は直流送電制御装置に係り、特に発電機と直流送
電の干渉による発電機の軸ねじれを抑制するのに好適な
直流送電の制御装置に関する。

〔従来の技術〕

１９７７年アメリカのスケアビュート直流送電設備の順
変換層端近傍にある発電所において、発電機の軸ねじれ
が発生し、発電機と直流送電の干渉が問題となった。こ
れまでの検討結果によるとこの現象が直流送電の制御方
法に起因していることは明らかになりつつあるが、系統
状態による発生・不発生や軸ねじれ現象の時間的推移等
については今後の検討に待つところが多い、軸ねじれ抑
制方式に関しては文献ＨＵＤＣＳＹＳＴＥＭ　Ｃ０ＮＴ
Ｒ０Ｌ　ＦＯＲＤＡＭＰＩＮＧ　ＯＦ　５ＵＢＳＹＮＣ
ＨＲＯＮＯＯ５ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｓ（ＩＥＥＥ）
ＴＲＡＮＳ、　Ｖｏｌ、　ＰＡＳ−１０１Ｎｃｉ７．１
９８２）　（７）中に一つの方法で記載されている。こ
の抑制装置の概略を第３図を用いて説明する。第３図は
発電機の軸ねじれ振動が最も起り易いと考えられる発電
機の出力が直流送電のみで送電される直流単独送電系統
である。１は発電機、２は交流送電線、３１．３２は変
圧器、４１．４２は各々交流を直流または直流を交流に
変換する交直変換器、４１０〜４４０は軸ねじれ抑制の
ための制御回路を備えた交直変換器４１の制御装置で、
４１０は定電流または定電力制御回路、４１１は後述す
る軸ねじれ抑制のための制御回路の出力信号と該定電流
制御回路の出力を加算する加算回路、４１２は該加算回
路の出力の大きさに応じて位相制御されたパルスを出力
する位相制御回路で、前述の交直変換器４１の制御パル
スを作る。４４は受電端の交直変換器の制御装置である
が１本発明に直接関係がないので詳細は省略する。４２
０は交直連系点の電圧を検出する電圧変成器、４３０は
電圧変成４２０の電圧検出値から発電機の軸ねじれを抑
制するための制御角指令値（制御信号）を出力する軸ね
じれ抑制制御回路、６は負荷側の交流系統である。この
ような系統構成において系統の事故により発電機の軸ね
じれが発生したとする。発電機の軸は軸系の固有振動数
で不安定な振動をし、このため交直連系点の電圧の振幅
２位相及び周波数が振動する。軸ねじれ抑制制御回路４
３０では交直連系点の電圧検出値から軸ねじれを抑制す
るために必要な電力制御のための制御信号を出力する。

これにより直流電力が制御されて発電機の不安定な振動
は抑制される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述従来技術は軸ねじれ抑制回路の制御信号が常に直流
送電の基本制御回路である定電流制御回路の出力信号に
加算される構成であるため、直流送電の運転性能に最も
影響の大きい定電流制御回路の特性を悪くする可能性が
ある。これは定電流制御系の応答が１０〜５０Ｈｚの周
波数領域で動作するのに対して、軸ねじれ周波数が５〜
４０Ｈｚであり、この周波数に対して応答するように軸
ねじれ抑制回路の制御系が構成されているからである。

本発明の目的は直流送電の基本制御回路である定電流制
御回路の特性を悪くすることなく軸わじれ抑制の行える
直流送電の制御装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、従来の軸ねじれ抑制制御回路を備えた直流
送電制御装置に軸ねじれを検出するための検出回路と、
該軸ねじれ抑制制御回路の出力の制御信号を制御する回
路を設け、該軸ねじれ検出回路の検出信号の大きさに応
じて軸ねじれ抑制制御回路の制御信号を制御することに
より達成される。

〔作用〕

軸ねじれ検出回路は、交直連系点の電圧から発電機の角
速度変化を検出しさらにフィルタ回路を介して軸ねじれ
周波数の成分を検出しその大きさに相当する信号を出力
する。この検出値は軸ねじれ抑制制御回路の出力の制御
信号を制御する出力制御回路に導かれて、検出値の太さ
に応じて軸ねじれ抑制制御回路の出力の制御信号の大き
さを制御する。制御された信号は直流送電の基本制御回
路の出力に加算されて直流送電電力を制御する。

ここで出力制御回路の入力対する出力は上述の軸ねじれ
検出回路の検出値の太さに応じて変わる動作をするので
、常時は直流送電の基本制御性に悪影響と与えることな
く、軸ねじれ発生時は軸ねじれを抑制できる直流送電制
御装置が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。前回
と同じ番号のものは同じものを示しているので異った新
しいものについてのみ説明する。

４５０は前記交流電圧変成器４２０の出力から発電機の
角速度変化を検出し、軸ねじれ周波数成分が規定値より
大きくなったときハイレベル“１”の信号を出力する軸
ねじれ信号検出回路で、この詳細回路を第２図に示す１
図（ａ）中の４５１は前記交流電圧変成器４２０の交流
電圧検出値から発電機の角速度変化を検出する角速度変
化検出回路、４５２はこの角速度変化検出値から発電機
の持続性の不安定な軸ねじれ振動周波数次頁文挿入。

４５３はこの検出値と前もって設定された規準値Ｅｏと
を比較し、該検出値が規準値よりも大きくなったときハ
イレベル“１″、それ以外のときはローレベル＋ｉ　Ｏ
ｆｆを出力する比較器である。４６０前記軸ねじれ抑制
制御回路４３０の出力を該軸ねじれ信号検出回路の出力
信号に応じて、これがハイレベル“１”のときオン、ロ
ーレベル“０″のときオフとなる動作をする出力制御回
路で、成分（５〜４０　Ｈｚ　）の大きさを検出するバ
ンドパスフィルタで、この詳細ブロック線図を第２図（
ｂ）に示す。図中ＡＦはバンドパスのアクティブフィル
タ、ＩＮＣはアクティブフィルタの出力が増加したとき
にハイレベルｒｔ　１　ｕとなる増加検出回路で、この
ときフリップフロップＦＦをセットする。

ＣＯＭは比較器でアクティブフィルタの出力が大きい値
から基準値Ｐｏ以下となったときハイレベル“１″とな
り、このときフリップフロップＦＦをリセットする。Ａ
Ｇはアナログゲート回路でフリップフロップがセットさ
れたときオン、リセットのときオフとなる動作をする。

この回路により発電機の持続性の不安定な軸ねじれ周波
数成分の大きさを検出できる。該出力は前記加算回路４
１１に導かれる。

この回路の動作を説明すると、通常運転状態では軸ねじ
れ検出装置４５０の出力はｉｔ　Ｏ１１であり。

従って出力制御回路４６０がオフ状態のため交直変換装
置４１は直流送電の基本制御である定電流制御回路によ
って制御される。一方、系統事故等がきっかけとなり、
発電機の軸ねじれ振動が起こると軸ねじれ信号検出回路
４５０の出力がＲ１＃）となり出力制御回路がオン状態
となるので、軸ねじれ抑制制御回路４３０の出力が定電
流制御回路４１０の出力に加算され、この信号に基づい
て直流電力が発電機の軸ねじれを抑制するように制御さ
れる。軸ねじれが抑制されると軸ねじれ信号検出回路４
５０の出力が＃　ＯＩ＋となり、交直変換器は通常の定
電流制御回路による制御となる。従って通常運転時に軸
ねじれ抑制制御回路が直流送電の基本制御である定電流
制御回路の応答に悪影響を与えることはなく、かつ軸ね
じれ発生時は軸ねじれ抑制制御回路が動作して軸ねじれ
が抑制される。

第４図に本発明のもう１つの実施例を示す。この実施例
では軸ねじれ抑制制御回路４４０が定電流制御回路の指
令値ＩＰの補正信号を作るもので、作られた信号が加算
器４９０を介して電流指令値に加算されて軸ねじれが抑
制される構成のものに本発明を適用した場合を示してい
る。

第４図において本発明の実施例の回路がない場合、軸ね
じれ抑制制御回路が直流送電の基本制御である定電流制
御回路に悪影響を与えることは、第３図の軸ねじれ抑制
制御回路４３０を定電流制御回路４１０の制御特性を考
えて指令値Ｉｐの補正信号を得るようにしたのが第４図
の軸ねじれ抑制制御回路であると考えることができるこ
とから明らかである。回路の動作は第１図と同様で、通
常の軸ねじれかない場合は軸ねじれ抑制制御回路４４０
の出力は出力制御回路４６０の動作によって指令値Ｉｐ
には加算されず、悪影響をうけることはない。一方、軸
ねじれ発生時は出力制御回路４６０の動作によって軸ね
じれ抑制制御信号の出力が定電流制御回路４１０の指令
値Ｉｐの補正値として加算され、直流電力を制御して軸
ねじれを抑制するといった動作をする。

尚、以上の実施例では発電機の軸ねじれの検出を交直連
系点の電圧から検出した信号で行ったが、発電機の軸ね
じれ信号の検出は交流系統の電圧・電流、直流系統の電
圧・電流、交直変換器の制御角等によっても前述の実施
例で述べたと同様にして行える。また、発電機・タービ
ンの軸から直接軸ねじれ信号を検出することも当然行え
る。この実施例を第５図に示す。前回と直し番号のもの
は同じものを示すので異なる新しいものについて説明す
ると、１１は発電機軸１２に結合されたタービン、４７
０は軸１２の軸トルク（応力）を検出するトルクセンサ
、４８０は該トルクセンサの出力と前もって設定された
基準値Ｔｏとの比較を行い、前者が後者よりも大きいと
きハイレベル″１”となり、小さいときローレベル“０
”となる比較器である。この構成によっても前述の実施
例と同様の効果が得られることは明らかである。

以上の実施例では軸ねじれ抑制制御回路の出力を制御す
る出力制御回路４６０は軸ねじれ信号検出回路４５０の
検出信号に応じてオン・オフ動作するものを説明したが
、出力制御回路の入出力特性としては上記検出信号の検
出値に応じて入出力のゲインが変わる特性のものでも良
いことは明らかである。第６図にこの場合の１実施例を
示す。

軸ねじれ信号検出回路５００と掛算器で構成される出力
制御回路５１０が第１図と異なる。軸ねじれ信号検出回
路５００の詳細を第７図に示す。

４５１は前述の角速度変化検出回路、４５２は前述のバ
ンドパスフィルタ、４５４はバンドパスフィルタにより
検出された角速度の変化信号の中に含まれる持続性の不
安定な軸ねじれ周波数成分の大きさに応じて重みつけの
された値の信号を出力するゲイン変換回路で、この出力
は出力制御回路の掛算器に接続される。ここでゲイン変
換回路４５４の入出力特性を例えば、バンドパスフィル
タ４５２の出力がある規準値より小さいときは′Ｉ　Ｏ
”、これを越えたときは“１″とすれば第１図に示した
特性が得られる。また、バンドパスフィルタ４５２の出
力の大きさに比例するような重み値を出力するようにす
ることもできるし、バンドパスフィルタ４５２の出力が
ある規準値を越えると入力に比例した出力をもつ特性と
することもできる。後者の方法では規準値を越えたとき
の規準値と入力の差に比例した出力を出する特性とすれ
ば、軸ねじれ発生時に軸ねじれ抑制制御回路が動作する
とき徐々に軸ねじれ抑制信号が動作するようにできるの
で、前述の出力制御回路がオンオフのスイッチで構成さ
れる場合のように動作時に系統に外乱を与えるといった
不具合を防止できる特徴がある。

以上、いずれの場合も通常、軸ねじれの発生のないとき
は直流送電の基本制御である定電流制御のみが動作し５
軸ねじれ発生時は軸ねじれ抑制制御回路が動作して軸ね
じれを抑制でき、従来のように軸ねじれ抑制制御回路で
直流送電の基本制御特性に悪影響を及ぼすといった不都
合は生じない。

〔発明の効果〕

本発明によれば従来の直流送電制御装置に簡単な回路を
追加することにより、直流送電の通常の制御特性を悪く
することなく発電機の軸ねじれを抑制できる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の軸ねじれ抑制のための直流
送電制御装置を示す図、第２図は第１図の軸ねじれ信号
検出回路の詳細ブロック線図、第３図は本発明の従来技
術を説明するための直流送電制御装置を示す図、第４図
、第５図及び第６図は本発明の他の実施例の軸ねじれ抑
制のための直流送電制御装置を示す図、第７図は第６図
の軸ねじれ信号検出回路の詳細を示す図である。 １・・・発電機、２・・・交流送電線、５・・・直流送
電線、６・・・負荷交流系統、３１．３２・・・変換用
変圧器。 ４１．４２・・・交直変換器、４１０・・・定電流制御
回路、４１１，４９０・・・加算器、４１２・・・位相
制御回路、４２０・・・交流電圧変成器、４３０，４４
０・・・軸ねじれ抑制制御回路、４５０・・・軸ねじれ
信号検出回路、４５３，４８０・・・比較器、４６０・
・・出力制御回路、４７０・・・トルクセンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、発電機と直流系の干渉による発電機の軸ねじれを抑
   制するための制御回路とを備えた直流送電の制御装置に
   おいて、発電機の軸ねじれを検出する軸ねじれ信号検出
   回路と、該信号検出回路の出力信号に応じて前記軸ねじ
   れ抑制制御回路の出力信号を制御する出力制御回路とを
   備えたことを特徴とする直流送電制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載に於いて、上記軸ねじれ
   信号検出回路は系統の電圧・電流、タービン発電機の軸
   トルク等から発電機の角速度の変化に相当する信号を検
   出し、該検出値の不安定な軸ねじれ振動周波数成分から
   検出するようにしたことを特徴とする直流送電制御装置
   。