JPH0452051B2 - - Google Patents

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JPH0452051B2
JPH0452051B2 JP21101785A JP21101785A JPH0452051B2 JP H0452051 B2 JPH0452051 B2 JP H0452051B2 JP 21101785 A JP21101785 A JP 21101785A JP 21101785 A JP21101785 A JP 21101785A JP H0452051 B2 JPH0452051 B2 JP H0452051B2
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JP
Japan
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transmission line
phase angle
angle difference
bus voltage
voltage phase
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JP21101785A
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JPS6277016A (ja
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Yoshifumi Oora
Kunio Matsuzawa
Toshio Kasahara
Hitoshi Ootsuka
Kazuya Komata
Masahiro Sato
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Toshiba Corp
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Electric Power Co Inc
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は、電力系統の脱調を事前に予測する脱
調予測装置に関するものである。
[発明の技術的背景およびその問題点] 複数の変電所あるいは発電所における母線電圧
を高速度にサンプリングし、伝送系を介して送受
し合い、電圧位相角差を検出して互いの電圧位相
角差が一定値以上、例えば180度づれたことを検
出して系統脱調と判定する方法は従来から使用さ
れている。しかし、伝送系を使用せず系統電圧位
位相角差を検出し、かつ、過去数点の電圧位相角
差より、将来の電圧位相角差を予測演算して系統
脱調を早期に検出する方法はまだ実現していな
い。
系統の脱調を事前に予測検出できれば、この条
件により種々の系統安定化制御を行い、系統脱調
を事前に防止することが可能となる。即ち脱調を
検出するのではなく脱調を事前に予測検出するこ
とが脱調を防止するためには、是非とも必要とな
る。
[発明の目的] 本発明は、変電所あるいは発電所に接続する送
電線両端の母線電圧位相角差を伝送系を使用せず
検出し、過去数点のその値より将来の母線電圧位
相角差を予測演算して系統脱調に至ることを事前
に検出する電力系統の脱調予測装置を提供するこ
とを目的とする。
[発明の概要] 本発明は送電線片側の母線電圧の大きさVA
その送電線の電流ベクトルI・記母線V)を定周期
で測定し、相手端の母線電圧ベクトルV・Bを演算
し、送電線両端の電圧位相角差θを検出し、さら
に過去数点の電圧位相角差より将来の電圧位相角
差θtを予測演算して、その傾向及び値により脱調
を早期に検出するものである。
[発明の実施例] まず第4図以降の図を参照して脱調予測の考え
方(原理)を電力系統の一例を用いて説明する。
第4図に電力系統の一例を示す。同図において
1及び2は複数の発電機群からなる大電源の系統
を示し、3は大電源系統1,2を結ぶ大容量長距
離送電線を示す。
次に系統事故などが原因となつて、長距離送電
線3の両端の母線電圧V・A,V・B位相角差が180度
以上となり、系統1と系統2が脱調に至る様相を
長距離送電線3の両端の母線電圧ベクトルの動
き、及び両者の電圧位相角差の動きで説明する。
一般に、第1図の様な電力系統に系統事故などが
発生すると系統の最も弱い連系線、即ち長距離送
電線3に脱調ローカス(送電線両端の母線電圧位
相角差が一定値以上、例えば180度以上開くこと
を意味する。)が入り、系統間脱調が発生する。
従つて、長距離送電線3の両端の母線電圧位相角
差の動きを把握することにより、系統1と系統2
の脱調現象をとらえることができる。
第5図において、V・Aは長距離送電線3の系統
1側の接続変電所あるいは発電所等の電気所の母
線電圧であり、V・Bは同系統2側の接線変電所あ
るいは発電所等の電気所の母線電圧ベクトルを表
わす。
第5図aは通常の状態を示し、長距離送電線3
の両端の母線電圧V・A,V・B間の位相角差θaで運用
されている。
次に第5図bは、系統擾乱などによつて系統1
の発電機群と系統2の発電機群との動きが異な
り、徐々に長距離送電線3の両端の母線電圧V・A
V・B間の位相角差が拡大して行く様子を示す。そ
して、第5図cは長距離送電線3の両端の母線電
圧位相角差が増々拡大し、その角度が一定値以
上、例えば180度になつた場合を示し、この様な
状態となれば系統1と系統2は同期を失い脱調と
なる。
更に、第5図dは、この様な長距離送電線3の
両端の母線電圧位相角差の拡大傾向を時間的に示
したものであり、例えば、過渡第一波脱調の場
合、その傾向が単調発散となる。
この様に、大きな2つの発電機群が長距離送電
線を介して連系され系統擾乱により脱調する場
合、その長距離送電線両端の母線電圧位相角差の
変化を観測することによつて脱調現象をとらえる
ことができる。
次に、長距離送電線3の両端の母線電圧位相角
差の検出方法を説明する。
長距離送電線3の系統1側の接続母線電圧の大
きさをVA,VAを基準位相とした時の長距離送電
線3の電流ベクトルをI・、長距離送電線3の線路
インピーダンスをZ・とすると、長距離送電線3の
系統2側の接続母線の電圧ベクトルI・B及びその
位相角θは(1)式及び(2)式により求められる。尚、
θはVAを基準位相とした時の位相角であり、長
距離送電線3の両端の母線電圧位相角差と等価で
ある。
V・B=V・A+Z・I・(1) θ=tan-1In{V/・B}/Re{V・B}(2) ここで、Re{V・B}はV・Bの実部の大きさを示し、
In{V・B}はV・Bの虚部を示す。
この様に、本発明によれば、伝送系を使用する
ことなく、送電線の両端の母線電圧位相角差θを
検出することができる。
次にΔT間隔で検出した過去数点の母線電圧位
相角差より、将来時点の母線電圧位相角差を予測
する方法について述べる。
一般に、保護継電器によつて事故送電線をしや
断した後は、長距離送電線3の両端の母線電圧位
相角差は系統1と系統2の発電機群の大きな慣性
により不連続に変化することなく滑らかに変化す
る。それゆえ、過去数点の母線電圧位相角差を通
る高次式を求めれば、その高次式から将来の母線
電圧位相角差を求めることができる。
以下、高次式を2次式とした場合の脱調予測に
ついて第3図を用いて説明する。
ΔT間隔で検出した長距離送電線3の両端の母
線電圧位相角差をθ(tK),θ(tK-1),θ(tK-2)と
するとこの3点を通る曲線は(3),(4)式で定義され
る。
θ(t)=θ(tK-2)+Δθ12(t−tK-1)+Δ
θ012(t−tK-1)(t−tK-2)(3) Δθ12=(θ(tK-1)−θ(tK-2))/ΔT Δθ01=(θ(tK)−θ(tK-1))/ΔT Δθ012=(Δθ12−Δθ01)/2ΔT (4) ここで、tKは現時点の時間、tK-1はΔT前の時
間、tK-2は2ΔT前の時間をそれぞれ示す。
将来時点τにおける母線電圧位相角差θ(τ)
は(3)式のtにτを代入することにより求められ
る。
次に脱調の判定方法について説明する。脱調判
定は(3),(4)式で求めた将来時点の長距離送電線3
の両端の母線電圧位相角差が発散傾向を示し、か
つ、予め設定した境界値を越えたか否かにより行
う。即ち、将来時点 τ1<τ2<……<τPにおける母線電圧位相角差が θ(τ1)<θ(τ2)<……<θ(τP)(5) かつθ(τP)>θlimit (6) の場合に脱調と判定する。ここで、θlimitは先に
説明した境界値である。
この脱調判定方法は系統1と系統2が例えば第
一波で脱調し、そのローカスが長距離送電線3に
入る場合、その両端の母線電圧位相角差が単調に
発散し、かつ、ある境界値を越えるという物理的
性質を利用している。
本発明の一実施例を第1図を用いて具体的に説
明する。
11は、長距離送電線3の系統1側の接続母線
であり、12は系統2側の接続母線である。13
は母線に接続された計器用変圧器PTの2次電圧
および送電線に設けられた変流器CTの2次電流
を入力し、これら電気量を一定周期でサンプリン
グし、A/D変換して出力するサンプリング装置
である。14は、系統1側の接続母線11の電圧
と長距離送電線3の電流のサンプリング値より、
接続母線11の電圧の大きさVAと長距離送電線
3の電流ベクトルI・を検出する電圧・電流ベクト
ル検出装置である。15は接続母線11の電圧の
大きさVAと長距離送電線3の電流ベクトルI・よ
り、長距離送電線3の両端の母線電圧位相角差を
演算し、過去数点の母線電圧位相角差より、将来
時点の母線電圧位相角差を予測演算し、脱調を検
出する脱調検出装置である。なお、前記電圧・電
流ベクトル検出装置14および脱調検出装置15
は例えばデイジタル計算機の機能を用いて実施す
るものである。
以下発明の作用について説明する。
送電線故障などの系統擾乱が発生し、保護継電
器により故障が除去されたならば電圧・電流ベク
トル検出装置14は、第2図に示す様に、サンプ
リング装置13から出力された系統1側の接続母
線11の1周期間の電圧サンプリング値V1,V2
……,Vo-1,Voと長距離送電線3の1周期間の
電流サンプリング値I1,I2,……,Io-1,Ioを入力
し、接続母線11の電圧の大きさVAを(7)式より
演算し、長距離送電線3の電流ベクトルI・を(8),
(9),(10)式より演算する。尚、(8)式は長距離送電線
3の電流ベクトルの大きさIを求める式であり、
(9)式は接続母線11の電圧を基準とした時の電流
ベクトルの位相ψを求める式である。又(10)式は
I,ψより電流ベクトルI・を求める式である。
ψ=360×f×Δξ ……(9) I・=Icps〓+jIsio〓 ……(10) ここで、Δξは第2図に示す様に、接続母線1
1の母線電圧サンプリング値と長距離送電線3の
電流サンプリング値との零点を切る時間差であ
り、fは系統の周波数である。尚、上記VA,I・
の演算は、1周期毎、即ちΔT=1/f毎に行なわ れる。
脱調検出装置15は、前記VA,I・及び長距離
送電線3の線路インピーダンスZ・より(1)式を用い
て長距離送電線3の系統2側の接続母線12の母
線電圧ベクトルV・Bを演算し、更に(2)式を用いて
V・Bの位相角θを演算する。尚この位相角θはVA
を基準位相とした時の接続母線12の位相角であ
り、長距離送電線3の両端の母線電圧位相角差と
等価である。
次に脱調検出装置15の作用を第3図を用いて
説明する。先ずステツプS1において現時点tK
ΔT時間前tK-1,2ΔT時間前tK-2の各時点毎に(1),
(2)式を用いて母線電圧位相角差θ(tK),θ
(tK-1),θ(tK-2)を演算し、次にステツプS2にお
いて(3),(4)式を用いて将来時点τ1,τ2,……τP
おける長距離送電線3の接続母線11と12との
母線電圧位相角差を予測演算する。さらにステツ
プS3でその予測値が(5),(6)式を満足するか否かを
判定し、ステツツプS4で脱調と判定した場合ス
テツプS4を介して図示しない系統安定化装置に制
御指令を送る(ステツプS5)。一方脱調と判定し
ない場合はステツプS6により一定時間遅延したの
ち、ステツプS1〜S4の演算、判定をくり返す。
[発明の効果] 以上延べたように本発明によれば、送電線両端
の母線電圧位相角差を順次シリアルに検出し、過
去数点の値から将来の母線電圧位相角差を予測演
算するようにしたので脱調を早期に検出すること
が可能となり、そしてこの様な装置の判定条件を
用いて系統安定化制御を行なえば、脱調を事前に
防止することができる。又、本発明では送電線両
端の母線電位相角差の検出を伝送系を介すること
なく行なつているので従来技術と比べて設備面で
有利となる。
尚、本発明の実施例では将来時点の母線電圧位
相角差の予測演算を2次式で行なつたが、3次式
以上のN次式で行なつても同様な効果が得られ
る。但し、この場合、現時点までの(N+1)個
の母線電圧位相角差が必要となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成説明図、
第2図は長距離送電線片側の母線電圧と電流のサ
ンプリング値から母線電圧の大きさと電流のベク
トル値を演算する方法を説明するための図、第3
図は脱調検出装置の作用を示す図、第4図は電力
系統の一例を示す図、第5図は定常及び脱調時の
長距離送電線両端の電圧ベクトル及び母線電圧位
相角差の時間的変化を説明するための図、第6図
は将来時点の母線電圧位相角差の演算方法及び脱
調判定方法を説明するための図である。 3……送電線、11,12……母線、13……
サンプリング装置、14……電圧・電流ベクトル
検出装置、15……脱調検出装置、CT……変流
器、PT……計器用変圧器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 送電線によつて連けいされている複数の電気
    所のうち任意1つの電気所で母線電圧および線路
    電流を一定周期でサンプリングして、当該電気所
    の母線電圧の大きさおよび送電線路の電流ベクト
    ルを検出し、これら母線電圧の大きさ、電流ベク
    トルおよび送電線の線路インピーダンスから前記
    任意の電気所に対向する他電気所の母線電圧ベク
    トルを求め、この母線電圧ベクトルの実部と虚部
    とから両電気所間の母線電圧位相角差を時々刻々
    求め、複数点の電圧位相角差から将来の電圧位相
    角差を予測演算し、その演算により得た値及び変
    化の傾向に応じて系統脱調に至ることを事前に予
    測することを特徴とする電力系統の脱調予測装
    置。
JP21101785A 1985-09-26 1985-09-26 電力系統の脱調予測装置 Granted JPS6277016A (ja)

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JP4480647B2 (ja) * 2005-08-26 2010-06-16 三菱電機株式会社 電力系統脱調予測装置
EP2372739B1 (en) * 2008-12-25 2015-02-18 Mitsubishi Electric Corporation Phase-control switchgear and method for controlling switchgear

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