JPH0261221B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は電力系統の協調制御方式に係り、特に
原子力エネルギを電力に交換し直流のみで送電す
る場合に原子力発電所と直流系との協調を取るこ
とにより原子力発電所を安全に保護するに好適な
電力系統の協調制御方式に関するものである。

〔従来技術〕

電力需要の増大に対応して電力系統は、拡大強
化されていく一方、電源は遠隔化、大規模化し、
系統運用の複雑化と共に立地環境上の制約など種
種の問題が生じてきている。これら電力系統の問
題に対処するため、電力需要地から隔つた地点に
原子力発電所を設けると共にこの原子力発電所に
おいて原子力エネルギを電力に交換し、これを直
流に変換して送電線を介して電力需要地点まで送
電し、受電側で再び交流に交換して電旅需要地の
交流系統に供給する直流系を設け、これを制御系
で制御するという構成を有する電力系統をもつて
運用する方法が考えられている。

上述のような電力系統によれば、原子力発電
所、直流系及び電力需要地の交流系統の事故に対
して十分に保護がなされるように構成されている
ことはいうまでもない。例えば電力需要地の交流
系統が事故が発生した場合でも、原子力発電所は
スクラムされようになつている。ところで、電力
需要点の交流系統における事故の場合には、交流
系の制御保護装置により、通常、それの主保護動
作時間（50〔ｍＳ〕乃至100〔ｍＳ〕）以内に事故が
除去できるのであるが、上記電力系統は、このよ
うな瞬時の事故に対しても原子力発電所がスクラ
ムされているようになつている。しかしながら、
このような交流系統の瞬時の事故に対してまでも
原子力発電所がスクラムされることは、電力の持
つ公共性という性質を鑑みるに好ましくない。

〔発明の目的〕

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、
その目的は原子力発電所を安定に運転することの
できる電力系統の協調制御方式を提供するにあ
る。

〔発明の概要〕

本発明は、上記目的を達成するために、電力需
要地の交流系の事故に対して交流系統の主保護動
作の時間に協調をとり一定時間以上の事故に対し
てのみ原子力発電所をスクラムするようにしたも
のである。

〔発明の実施例〕

第１図は原子力エネルギを電力に変換し、これ
を直流で送電する場合の電力系統を示す系統図で
ある。第１図に従つて説明すると、１１は原子力
発電所１の発電機、２１乃至２４は変換用変圧
器、３１及び３２は交流を直流に変換する交直変
換器、３３及び３４は直流を交流に変換する交直
変換器、４１及び４４は交直変換器３１乃至３４
の直流側をバイパスするバイパススイツチ（これ
は、バイパスできるものであれば何でもよく、三
相ブリツジのうちの一相の正負のアームをオンさ
せることによつてバイスするバイパスペアでもよ
いものである。）、５１乃至５４は直流回路の電流
を平滑する直流リアクトル、６１乃至６４は直流
送電線、７１及び７２は交流系統２の受電源、８
１及び８２は交直変換器３１乃至３４の安定運転
のために無効電力を補償する無効電力補償装置、
９０は原子力発電所１の発電機１１及び直流系３
の運転状態を監視制御する中央制御装置、９１は
原子力発電機の制御保護装置、９２及び９３は直
流系３の端子制御装置、１０１は発電機の出力電
流の大きさ及び増減の割合を検出するための電流
検出器である。

しかして、電力系統は、上記各要素により以下
のように構成されている。

すなわち、電旅系統は、発電機１１を含む原子
力発電所１と、この発電所１の発電機１１から出
力される交流電力を変圧器２１及び２２で昇圧し
これを交直変換器３１及び３２により直流に変換
し、この直流を直流リアクトル５１乃至５４を含
む送電線６１乃至６４を介して電力需要地点まで
送電し、その地点に設置した交直変換器３３及び
３４で再び交流に変換し、受電源７１及び７２を
含む電力需要地の交流系２に供給する直流系統３
と、発電機１１から出力される電流を検出する電
流検出器１０１からの信号を取り込むと共に、所
定の運転指令により前記原子力発電所及び前記直
流系を制御し保護する制御系４とから構成されて
いる。

さらに、詳述すれば、制御系４は、中央制御装
置９０と、制御保護装置９１と、直流系の端子制
御装置９２及び９３とから構成されている。尚、
図示していないが、各交流系及び直流系３には、
それぞれ制御保護装置が設けられており、これら
各制御保護装置で制御し、保護している。

このような電力系統を安定に運転するため、常
時発電機１１の出力と直流系３の送電電力とを合
わせた協調運転が行われている。しかし、受電側
の交流系統２、例えば図中Ｆ点で地絡事故が発生
した場合を考えると、通常直流系３では交流電圧
が仮りに50％以下に低下したとすると、変換器３
３及び３４の転流動作が満足に行えないという理
由や、交流系２の事故時に変換器３３及び３４に
かかる電圧が不明になるという理由により、変換
器３３及び３４の直流側はバイパススイツチ４３
及び４４またはバイパスペアによつて短絡され
る。このため直流電圧は零電圧近くになり、送電
端の交直変換器３１及び３２の必要とする無効電
力が増加する。

交流系統２の事故は、50〔ｍＳ〕〜100〔ｍＳ〕
を考えればよいため、変換器３１及び３２を停止
しない。したがつて、送電端では事故前と同様に
定電流制御運転されている。この場合送電端の無
効電力補償装置８１の補償容量が小さい場合は変
換器３１及び３２が必要とする無効電力の不足分
は原子力発電機１１からもらうことになるが、補
償容量が大きい場合は必要な無効電力のほとんど
は無効電力補償装置からもらうことになり、発電
機の出力電流は小さくなる。

第２図は、上述した動作を説明するために示す
タイムチヤートである。第２図において、横軸は
時間ｔを、縦軸は各部の波形をそれぞれ示してい
る。図中では時刻t₁で交流系事故が発生し、時刻
t₂で事故が除去された場合を示しており、発電機
１１からの出力電流Igの波形のうち実線は無効電
力補償装置８１の容量の大きい場合、破線は小さ
い場合を示している。

原子力発電所１の発電機１１ではこのような事
故に対して原子力発電所１を保護するため、制御
系４のパワーロードアンバランスリレー（以下、
単にPLU−Ryと称す）が備えつけられている。

このPLU−Ryの動作を、第３図に示す論理図
を参照しながら説明する。PLU−Ry２００は、
発電機１１の出力設定値I_Pと出力電流の大きさI_g
の差が60〔％〕を超える条件（｜I_P−I_g｜＞60％）
で発する信号S₁と、発電機１１の出力電流の時間
的変化が一定値を超えた条件（｜I_g／dt＞ａ）、
例えば40〔％〕／10〔ｍＳ〕となる条件で発する信
号S₂とを論理積（アンド）回路２０１でアンドを
とり動作して保護信号S_Sを出力し、この信号で原
子力発電所をスクラムにする。しかし上述の交流
系２の事故の場合には、交流系統２の制御保護装
置（図示せず）により、通常、50〔ｍＳ〕〜100
〔ｍＳ〕以内には事故は除去できるので、このと
きにPLU−Ryが動作するのは好ましくない。し
かしながら、無効電力補償装置８１の容量が大き
い場合には動作する可能性がある。一方、無効電
力補償装置８１の容量が小さい場合には、事故発
生直後にPLU−Ryが動作することはないが、交
流系統２の制御保護装置（図示せず）による保護
（主保護）が失敗し、故障を除去できないときは
直流系３の全体停止に至ることになる。その結
果、この場合には、逆にPLU−Ryの誤不動作と
なり、原子力発電所の保護がPLU−Ryではでき
ないことになる。この場合は原子力発電機１１の
機械系の保護によることになる。

このようなPLU−Ryの誤動作を防止するため
に本発明がなされたもので、以下に第４図以下の
図面を参照して説明する。

第４図は本発明に係る電力系統の協調制御方式
に用いる制御系の実施例を示す回路図である。第
４図は、交流系２の事故時にパワーロードアンバ
ランスリレー２００の誤動作を防止するために、
第３図に示したパワーロードアンバランスリレー
のアンド回路２０１からの保護信号S_Sと、前記信
号S₁とを取り込み、これに基づいて交流系統２の
主保護動作の時限T₀より所定の時限だけ長い時
限T₁の間、前記保護信号S_Sをロツクし、その時
限T₁経過後も信号S₁があるときに信号を出力す
る保護回路３００及び発電機１１の電流の時間的
変圧要素の信号S₂を保持しておく保護回路３０１
を付加したものである。

さらに、第４図に従つて説明すると、２００は
パワーロードアンバランスリレー、３０２はアン
ド回路２０１の出力をロツクするためのタイマ時
間T₁をもつタイマ、３０３は原子力発電機電流
の時間的変化の要素信号S₂を検出し、保持してお
くためのフリツプフロツプ３０４をリセツトする
ためにタイマ時間T₂をもつタイマ、３０５は前
記タイマ３０２の出力とパワーロードアンバラン
スリレーのもう１つの要素である発電機の出力指
令と発電機電流との差が規定値以上にとなる信号
S₁のアンドをとるアンド回路、３０６は同様にア
ンド回路３０５の出力と前記フリツプフロツプ３
０４とのアンドをとるアンド回路である。そし
て、保護回路３００は、タイマ３０２と、アンド
回路３０５とから構成されている。また、保護回
路３０１は、タイマ３０３と、フリツプフロツプ
３０４とで構成されている。

このように構成された実施例の動作を第５図に
示すタイムチヤートを参照しながら説明する。第
５図は第２図に示したと同じ事故における第４図
に示した動作を示した図である。したがつて、横
軸は時間ｔを縦軸は各部の波形を、それぞれ示し
たものである。

時刻t₁で受電側交流系統２で事故が発生する
と、発電機１１の出力電流I_gが減少し、時刻t₀で
PLU−Ry２００のアンド条件が満足されて保護
信号S₀が出力される。この出力によりタイマ３０
２及び３０３が動作し、タイマ３０２はT₁後、
タイマ３０３はT₂後に状態を復帰（もとの状態
に戻る）する。第５図には、前記の状態のタイマ
３０２及びフリツプフロツプ３０４の出力波形が
示されている。ここで、時限T₁を交流系統２の
主保護動作時限T₀（例えば80〔ｍＳ〕）以上に設定
しておけば、T₁後、交流系統２の主保護が成功
していた場合に発電機１１の出力電流I_gは発電機
出力指令I_pに近い値となつており、アンド回路３
０５は条件を満足しないので、出力信号は出力さ
れないことになる。

一方、時限T₂は時限T₁よりも大きく設定され
るが、時限T₁経過後アンド回路３０５の出力信
号が出力されないので、アンド回路３０６も出力
せず第３図の説明で述べたような不都合は生じな
い。また、仮りに、交流系統２の主保護が不成功
の場合は、タイマ３０２が復帰している状態で、
信号S₁が“１”となつているので、アンド回路３
０５から出力信号が出力され、フリツプフロツプ
３０４からの出力信号とのアンド条件がアンド回
路３０６で形成されるので保護信号S_SHが出力さ
れ、原子力発電所１のスクラムは確実にできる。

なお、以上は無効電力補償容量８１が大の場合
について説明したが、これが小の場合はPLU−
Ry２００が動作することはないので、何ら問題
とはならない。したがつて、PLU−Ry２００の
誤動作による原子力の無駄なスクラム化は防止で
きる。

第６図は、本発明の他の実施例を示すブロツク
図である。この実施例では交流系統２の主保護動
作失敗時のパワーロードアンバランスリレーの誤
不動作を、防止するために、前述の第４図に示し
た回路にさらに直流全系２のブロツクの信号を付
加したものである。第４図と異つたものについて
のみ説明すると、３０７は第４図の回路の保護信
号出力と直流全系ブロツク信号との論理和（オ
ア）をとるオア回路である。

このように構成された実施例の動作は、前記ア
ンド回路３０６の出力信号または直流全系ブロツ
ク信号S_Bのいずれかの信号があるとき保護信号を
出力する。第２図に示したと同じ事故で、交流系
統２の主保護で失敗した場合のこの回路による動
作を第７図に示す。t₀でアンド回路２０１から保
護信号S_Sが出力され、タイマ３０２および３０３
が動作する。各々時限T₁、時限T₂の時間後に状
態が復帰するが、交流系統２の無効電力補償容量
８１が小さい場合はアンド回路３０５の出力が出
ないため、アンド回路３０６は出力が得られな
く、第４図のままでは誤不動作となるが、オア回
路３０７を追加することにより、直流全系ブロツ
ク信号（停止信号）S_Bが出された時点t₃で出力ス
クラム信号S₀が得られ、原子力発電所１をスクラ
ムとして保護できる。尚、無効電力補償容量が大
きい場合は、t₀からT₁経過した時点で、アンド回
路３０５及び３０６が動作するのでオア回路３０
７からスクラム信号S₀が出力され、何ら問題な
い。

上述のように、上記実施例により原子力保護用
のパワーロードアンバランスリレー２００の誤動
作、誤不動作が防止できるので、システムを信頼
性の高いものとすることができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、原子力発電
所と直流系との協調をとるようにしたので、原子
力発電所を安定に運転できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の対象とする電力系統の全体を
示す系統図、第２図は受電側交流系統事故時の動
作波形を示すタイムチヤート、第３図はパワーロ
ードアンバランスリレーの原理的構成を示す回
路、第４図は本発明の実施例を示す回路図、第５
図は第４図に示す実施例を電力系統に適用した場
合の動作波形を示すタイムチヤート、第６図は本
発明の他の実施例を示す回路図、第７図は第６図
に示す実施例を電力系統に適用した場合の動作波
形を示すタイムチヤートである。 １１……原子力発電機、３１乃至３４……交直
変換装置、２００……パワーロードアンバランス
リレー、３００及び３０１……保護回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子力エネルギを電力に変換する電子力発電
   所と、その電力を直流に変換し、これを送電線を
   介して送電して受電側で再び交流に変換して交流
   系に供給する直流系と、上記原子力発電所及び直
   流系を制御し保護する制御系とを有する電力系統
   において、前記制御系は、発電出力指令と該原子
   力発電機から取り出される電流との差が規定値を
   超えたときに発せられる第１の信号、該原子力発
   電機から取り出される電流の時間的変化率が所定
   値を超えたときに発せられる第２の信号の論理積
   条件で保護信号を出力するパワーロードアンバラ
   ンスリレーと、このパワーロードアンバランスリ
   レーからの保護信号を取り込むと共に、前記第１
   の信号を取り込み前記保護信号を一定時限T₁の
   間だけロツクし、その時限経過後にも前記第１の
   信号があるときに信号を出力する第１の保護回路
   と、前記第２の信号を一定の時限T₂の間だけ保
   持する第２の保護回路とを備え、一定時限T₁経
   過後に前記第１及び第２の保護回路から信号が出
   力されているときに前記原子力発電機をスクラム
   することを特徴とする電力系統の協調制御方式。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の電力系統の協調
   制御方式において、前記第１の保護回路は、一定
   期間T₁を交流系の主保護動作時間T₀以上とした
   ことを特徴とする電力系統の協調制御方式。 ３ 原子力エネルギを電力に変換する電子力発電
   所と、その電力を直流に変換し、これを送電線を
   介して送電して受電側で再び交流に変換して交流
   系に供給する直流系と、上記原子力発電所及び直
   流系を制御し保護する制御系とを有する電力系統
   において、前記制御系は、発電出力指令と該原子
   力発電所から取り出される電流との差が規定値を
   超えたことに発せられる第１の信号、該原子力発
   電所から取り出される電流の時間的変化率が所定
   値を超えたときに発せられる第２の信号の論理積
   条件で保護信号を出力するパワーロードアンバラ
   ンスリレーと、このパワーロードアンバランスリ
   レーからの保護信号を取り込むと共に、前記第１
   の信号を取り込み前記保護信号を一定時限T₁の
   間だけロツクし、その時限経過後にも前記第１の
   信号があるときに信号を出力する第１の保護回路
   と、前記第２の信号を一定の時限T₂の間だけ保
   持する第２の保護回路と、一定時限T₁経過後に
   前記前１及び第２の保護回路からの信号が出力さ
   れているときに出力されるスクラム用信号及び前
   記直流系全系の保護をするためのブロツク信号の
   論理和をとり、いずれの信号によつても原子力発
   電機をスクラムすることを特徴とする電力系統の
   協調制御方式。