JPH0477536B2 - - Google Patents

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JPH0477536B2
JPH0477536B2 JP58211290A JP21129083A JPH0477536B2 JP H0477536 B2 JPH0477536 B2 JP H0477536B2 JP 58211290 A JP58211290 A JP 58211290A JP 21129083 A JP21129083 A JP 21129083A JP H0477536 B2 JPH0477536 B2 JP H0477536B2
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JP
Japan
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generator
accident
energy value
generators
group
Prior art date
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JP58211290A
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English (en)
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JPS60106332A (ja
Inventor
Takayuki Matsuda
Hitoshi Ootsuka
Tadahiro Aida
Hideji Oshida
Yoshiro Ishihara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Original Assignee
Tokyo Electric Power Co Inc
Mitsubishi Electric Corp
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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電力系統において、事故が発生し
たあとの発電機間の同期が保たれずその動力系統
が不安定となつて崩壊することを防ぐための系統
安定化方法に関するものである。
従来、この種の方法としては、第1図に示すも
のがあつた。この図において、1は電力系統、A
は事故検出端、Bは制御対象発電所、10は中央
処理装置(以下CPU10と対す)を示し、事故
検出端AよりCPU10へは事故信号ASが、又
CPU10より制御対象発電所Bへはしや断指令
BSが送られる。更に11は照合回路である。
次に動作について説明する。事故検出端Aで
は、保護リレーの動作信号により、事故の種別を
検出してCPU10へその事故信号ASを送る。一
方、CPU10では、事故潮流の値K1や事前に定
められた事故条件X2との照合を照合回路11に
より行い、制御対象発電所Bの一部の発電機BG1
又はBG2のしや断が必要かどうかを判断し、もし
必要な場合には、制御対象発電所Bに対してその
しや断指令を出す。
従来の系統安定化方法は、以上のように構成さ
れているので、事故検出端Aの個所が多くなる
と、伝送する情報量が極度に多くなつたり、又設
定する条件の決め方が困難になること、更に同一
送電線内部での事故発生の場合は事故点を相互に
区別できないため、同一送電線内で事故点により
しや断量がちがう結果となり、これを正確に判別
又は判定することが極めて困難であつた。
この発明は、上記のような従来のものの欠点を
除去するためになされたもので、電力系統の短
絡、地絡事故によつて加速する発電機群、この事
故によつて減速する発電機群の事故中の電気出力
値データ等を用いて事故中運動エネルギーを正確
に求めることにより、エネルギー法の安定判別及
び同法による必要しや断量算出を精度高く実施で
きる系統安定化方法を提供することを目的として
いる。
以下、この発明の一実施例を図により説明す
る。
第2図において、G1は電力系統に発生した短
絡又は地絡事故によつて加速する発電機群、G2
は前記事故によつて減速する発電機群(揚水発電
機を含む)、G3は前記事故によつて加減速しない
発電機群とし、それぞれを各1台に等価集約した
場合の慣性定数、機械的入力値、電気的出力値を
M1,PM1,Pe1;M2,PM2,Pe2;M3,PM3
Pe3;又更にそれぞれ過度リアクタンスの背後電
圧の位相角をδ1,δ2,δ3とする。
又、CPU20はこの発明による安定化方法を
実施する中央処理装置(以下CPU20と称す)
を、TS1,TS2,TS3はそれぞれの情報を示し情
報TS1は加速する発電機G1よりCPU20に送ら
れる情報を、情報TS2は減速する発電機G2より
CPU20に送られる情報を、さらに情報TS3は加
減速しない発電機G3よりCPU20に送られる情
報をそれぞれ示している。具体的には、情報TS1
は慣性定数M1、機械入力PM1、電気出力Pe1を、
情報TS2は同じく慣性定数M2、機械入力PM2、電
力出力Pe2を、情報TS3は慣性定数M3を表わして
いる。
CPU20では、これらの情報を用いて、エネ
ルギー法に基づき、第3図のフロー図に従つた安
定化制御アルゴリズムが実施される。
第3図において、31は系統に事故が発生した
ことを条件にアルゴリズムをスタートさせる起動
ブロツク、32は事故中に各発電機に蓄積される
トータルの運動エネルギーKMを算出するための
処理ブロツク、33は予め設定しておいた臨界エ
ネルギーECを事故クリア後の発電機電気的出力
のオンラインデータより補正して、この補正値を
EC2とする処理ブロツク、34はKMとEC2の大小
を比較する判断ブロツク、35はKM<EC2の場合に
安定と判断してアルゴリズム停止ブロツク36へ
移行させる処理ブロツク、36はKM≧ECBの場合
に不安定と判断して安定化制御量(減速発電機の
一部遮断量)決定ルーチンへと移行させる処理ブ
ロツク、38は最少のしや断割合Kを選択する処
理ブロツク、39はK分のしや断を想定した場合
の運動エネルギーKM及び補正臨界エネルギーEC2
を算出するための処理ブロツク、3aはKMとEC2
の大小を比較する判断ブロツク、36はKM<EC2
でK分のしや断量で安定化できると判断して、そ
の分のしや断信号を出力しアルゴリズム停止ブロ
ツク3cへ移行させる処理ブロツク、3dはKM
≧EC2でK分のしや断量では不足と判断し、次に
多いしや断割合を選択し、これを新たにKとお
き、処理ブロツク39へもどす処理ブロツクであ
る。
次に、オンラインデータを用いて運転エネルギ
ーを算出する方法について、第4図、第5図を参
照しながら説明する。以下、添字1は加速発電機
G1を短絡容量法によつて1台に集約した等価発
電機に関する諸量を、添字2は同じく減速発電機
G2の等価集約発電機諸量を、添字3は同じく加
減速なしの発電機群G3の等価集約発電機諸量を
それぞれ表わす。また、これ等の等価発電機を新
たにG1,G2,G3と表現する。
第2図において、各発電機G1,G2,G3の内部
ロスなどを省略すると、通常発電機の運動方程式
は Miδ¨i=PMi−Pei(i=1〜3) ……(1) となる。
ここで δ0=(M1δ1+M2δ2+M3δ3)/ (M1+M2+M3) ……(2) θi=δi−δ0 ……(3) と置き換え、全系統の事故中発電機に蓄積される
運動エネルギーKMを求めると KM=1/2M1θ〓1 2+1/2M2θ〓2 2+1/2M3θ〓3 2
……(4) =1/2M1δ〓1 2+1/2M2δ〓2 2+1/2M3δ〓3 2 −1/2(M1+M2+M3)δ〓0 2 ……(5) となる。なお、(3)式の置き換えは、電力系統の脱
調現象は発電機の過渡リアクタンス背後電圧の位
相角の相対的な関係で決まるため、慣性定数で重
み付けした平均値δ0からの偏差で各等価発電機の
過渡リアクタンス背後電圧の位相角を表現したも
のである。
そこで、事故継続時間をtfとすると、(1)式より δ〓i=∫tf0ΔPidt/Mi (ΔPi=PMi−Pei) ……(6) となる。この(6)式の積分を本方式では、一定間隔
ごとにサンプリングしてきて、ΔPiのオンライン
データ(ΔPijを用いて次式によつて実行する。
一方、加減速なしの発電機G3については PM3−Pe3=0 ……(8) と考えられるので、δ3=0となり(7)式と合わせ(5)
式に代入すると となる。そこで、先に述べたように、 X=oj=1 ΔP1j・Δt/PM1 ……(10) Y=oj=1 ΔP2j・Δt/PM2 ……(11) とおくと(9)式は KM=1/2{(M1−M1 2/M1+M2+M3)(PM1/M12X2
−2M1・M2/M1+M2+M3(PM1/M1)(PM2/M2)XY +(M2−M2 2/M1+M2+M3)(PM2/M22Y2}……(12
) 次に、事故除去後の不安定平衡点のポテンシヤ
ルエネルギーについて説明する。
不安定平衡点のポテンシヤルエネルギーECは、
第4図に示すように、加速する発電機G1と減速
する発電機G2との2機系モデルで考えればよく、
それぞれの電気出力Pe1,Pe2を次式で計算する。
すなわち、 Pe1=G11V1 2+GV1V2cos(δ1−δ2) +BV1V2sin(δ1−δ2) ……(13) Pe2=G22V2 2+GV1V2cos(δ2−δ1) +BV1V2sin(δ2−δ1) ……(14) (13)、(14)式において、G11、G22及びV1、V2を一
定とすると、G、B及びδ(=δ1−δ2)が決まれ
ば各電気出力Pe1,Pe2は決まり、系統状態が推定
できる。
また、この系統の安定平衡点δ0は、運動方程式
(1)より PM1−Pe1/M1=PM2−Pe2/M2……(15) を解くことによつて求める。この(15)式により求め
た安定平衡点δ0により、不安定平衡点δCはδC
(π−δ0)で求められる。したがつて、不安定平
衡点δCのポテンシヤル・エネルギーECは下式によ
り求められる。
EC2i=1 ∫〓s0(PMi−Pei)dδ ……(16) (16)式により求めるポテンシヤル・エネルギー
ECは、出力値Peを想定して求めるために、実系
統の出力値Peとの差があり、ポテンシヤル・エ
ネルギーECに誤差を生じる。第5図は、この誤
差の原因を示すアングル対電気出力値の特性図で
ある。第5図における曲線aは、健全系統の発電
機の過渡リアクタンス背後電圧の位相角δと電気
出力Peの関係を、第5図における曲線bは事故
除去後に想定される同関係を、さらに第5図にお
ける曲線cは実系統での過渡リアクタンス背後電
圧の位相角δと電気出力Peの関係を示す。これ
は最も厳しい状態として想定した事故系統に対す
る実系統との誤差を示し、実系統と想定系統との
ポテンシヤル・エネルギーの差要因Δδが、ポテ
ンシヤル・エネルギーECの誤差要因となる。そ
こで、この誤差をなくす為に、事故除去後の電気
出力Peを測定することによつて、新たにポテン
シヤル・エネルギーEC2を下式により求める。
EC2=EC×PM−Pe*/PM−Pe** ……(17) 但しここで、Pe*は事故除去後の想定有効電
力、Pe**は事故除去後の測定有効電力である。
以上で求めた不安定平衡点のポテンシヤル・エ
ネルギーECと運動エネルギーKMを比較すること
によつて、脱調現象の発生の有無を予測できる。
すなわち、次の様な関係であることは明らかであ
る。
KM>EC→不安定 KMEC→安定 ……(18) 次に、(18)式で不安定と判定された場合の安定化
制御量、すなわち、減速発電機群の一部しや断量
の決定方法について説明する。
このしや断割合をKとすると減速発電機群の慣
性定数M2が Ma2=(1−k)M2 ……(19) へ変化したと考えられるので(2)式のδ0は δ0=M1δ1+Ma2δ2+M3δ3/M1+Ma2+M3) ……(20) となり、又(5)式の運動エネルギーは、 KM1=1/2M1δ〓1 2+1/2Ma2δ〓2 2 +1/2M3δ〓3 2−1/2(M1+M2′+M3)δ〓01 2 ……(21) となる。但し、(6)、(7)式は変らない。
したがつて、(21)式を(10)、(11)式のX、Yで表
わすと、 KM1=(M1−M1 2/M1+Ma2+M3)(PM1/M12・X2−2M1
Ma2/M1+Ma2+M3(PM1/M1)(PM2/M2)XY +(Ma2−Ma2/M1+Ma2+M3)(PM2/Ma2)Y2……(2
2) となり、減速発電機群の一部しや断後の不安定平
衡点のポテンシヤル・エネルギーをEC(k)として、 KM1EC(k) ……(23) を満足する最も少ないしや断割合Kに対応するし
や断量を安定化制御量と決定する。ここでEC(k)
については想定し得るしや断パターンに対して予
めオフライン計算して設定しておく。
なお、上記の実施例では、第2図の情報TS3
して慣性定数M3をもつてくるものとしているが、
これを一定値にしておき、情報TS3の伝送路を省
略することもできる。又、同様にして第2図の情
報TS1又はTS2においても各機械入力、電気出力
PM1,Pe1;PM2,Pe2の代わりに、両差情報(PM1
−Pe1)、(PM2−Pe2)のみを伝送しても同じ効果
が実現できる。又、第2図の情報TS1において、
慣性定数M1を一定値としてその慣性定数M1は伝
送しないという方法も考えられる。又、加減速し
ない発電機群G3が存在しない時は、M3=0とし
て本方式を利用することが可能である。
以上のように、この発明の系統安定化方法によ
れば、エネルギー法に基づいて等価加速発電機の
機械入力PM1、慣性定数M1、電気出力Pe1、等価
減速発電機の機械入力値PM2、慣性定数M2、電気
出力Pe2、さらに必要に応じて加減速しない等価
発電機の慣性定数M3により、容易に実際の事故
点や事故種別の影響を除去した正確なしや断量を
決められ、系統安定度を著しく向上することので
きる系統安定化方法が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の系統安定化方法のシステム構成
図、第2図はこの発明方法を適用する系統安定化
装置を示す構成図、第3図はこの発明による安定
化制御アルゴリズムのフロー図、第4図はその装
置の動作説明上必要なポテンシヤル・エネルギー
導出のための2機系モデルを示す回路図、第5図
は第2図実施例の動作説明上のために描いた実系
統と想定系統とのポテンシヤル・エネルギーの差
要因Δδを示す電力相差角曲線図である 1……電力系統、20……中央処理装置又は
CPU、T1,T2,T3……計測及び伝送装置、G1
…加速する発電機群又はその等価集約発電機、
G2……減速する発電機群又はその等価集約発電
機、G3……加減速しない発電機群又はその等価
集約発電機、TS1,TS2,TS3……情報。なお、
図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 電力系統の短絡、地絡事故によつて加速する
    加速発電機群及び該事故によつて減速する減速発
    電機群を連系している電力系統の事故に対して該
    事故中の有効電力の変化量を求めて該事故中に蓄
    積される蓄積エネルギー値を得て、上記電力系統
    の安定度として予じめ定めた指標と上記蓄積エネ
    ルギー値とを比較して上記減速発電機群の発電機
    のしや断量を定めて上記電力系統の脱調判別を行
    う系統安定化方法において、上記加速発電機及び
    減速発電機の各電気出力を算出して上記系統の安
    定平衡点及び不安定平衡点を求め、上記不安定平
    衡点でのポテンシヤル・エネルギー値を導出し、
    このポテンシヤル・エネルギー値から実系統に対
    応した修正エネルギー値を同定するとともに該修
    正エネルギー値と上記蓄積エネルギー値とを相互
    に比較して、上記減速発電機群の発電機のしや断
    量では不足するしや断量を算定することにより該
    減速発電機群に追加しや断を施したことを特徴と
    する系統安定化方法。
JP58211290A 1983-11-10 1983-11-10 系統安定化方法 Granted JPS60106332A (ja)

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JPS60106332A JPS60106332A (ja) 1985-06-11
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