JPH0530219B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、発電機が接続される電力系統の等
価電圧、等価リアクタンスの推定方法、特に発電
機の運転情報だけからこれらを求めることが可能
な電力系統の電圧、リアクタンス推定方法に関す
る。

〔従来の技術〕

第４図は一般的な電力系統を示す系統図、第５
図は第４図における電圧、電流の関係を示すベク
トル図である。なお、第４図において、１，Ｇは
発電機、２，X_eは系統リアクトル、３は無限大
母線である。

すなわち、発電機１側から電力系統側を眺める
と、第４図のように無限大母線３と系統リアクト
ル２によつて表現することができる。このとき、
発電機１の安定度は、その電力系統との結合度に
よつて影響を受ける。つまり、電力系統が充分に
大きく安定であるものとすると、発電機１がこの
電力系統に密に結合されていれば、すなわちリア
クタンスX_eが小さければ安定度は良く、逆に疎
に結合されていれば、すなわちリアクタンスX_e
が大きければ安定度は悪い。したがつて、個々の
発電所において、無限大母線３の等価電圧（系統
電圧）V_Bとリアクトル２の等価リアクタンスX_e
とを推定し、系統変化に応じて発電機の安定度を
適応制御すれば、個々の発電機の安定度ひいては
電力系統全体の安定度を向上させることができ
る。なお、このような適応制御を行なうのが、い
わゆる発電機多変数適応制御装置（TAGEC）と
呼ばれるものである。

このように、安定度の制御を行なうためには、
電力系統の電圧およびリアクタンスを知ることが
必要であるが、実際の電力系統は多数の発電機が
複雑な電力系統網につながつているため、これら
の値を求めることは必ずしも容易ではない。

例えば、電力系統の状態が各系統の潮流、各発
電所の電圧出力、負荷の潮流等によつて一義的に
決まることから、これを利用することが考えられ
るが、これら多数の系統から多数の情報を集める
ことはその設備、費用の点、または情報の伝送遅
れ等の技術上の点等からも実現はかなり困難であ
る。

一方、第４図において、発電機内部電圧をV_I、
発電機端子電圧をV_G、発電機電流をＩ、系統の
等価電圧をV_B、系統のリアクタンスをX_eとする
と、これら電圧、電流の関係は第５図の如く表わ
すことができる。なお、第５図において、δは電
圧V_IとV_Bとの相差角、ω_iは電圧V_Iの角周波数、
ω_bは電圧V_Bの角周波数である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第５図を参照すれば明らかなように、三角形
OAB，OACは一義的に決まるが、Ｄ点は線AB
上の延長線を含む線上のいずれに存在してもよい
ので、一義的には定まらない。このため、角周波
数ω_i，ω_bとの差を積分する等して相差角δを求
める方法が考えられるが、ω_iは計測可能であるの
に対してω_bは計測不能であり、また積分回路で
はドリフト等の影響があるため、Ｄ点を正確に定
めることができない。

〔問題点を解決するための手段〕

発電機側で検知することが可能な種々の量（運
転情報）から、発電機が接続される電力系統の電
圧、リアクトルを簡単な手法でしかも精度良く推
定することが可能な推定方法を提供する。

〔作用〕

発電機が接続される電力系統を無限大母線とリ
アクトルで表現する場合の無限大母線の等価電圧
とリアクトルの等価リアクタンスを推定するに当
たり、第１の条件で運転されている発電機を所定
の時間だけ故意に条件を変えて第２の運転状態に
移した後、再び第１の条件に戻す操作を行ない、
該第２の状態から再び第１の状態に戻つたものと
見なし得るときその間に得られた発電機端子電
圧、電流、発電機出力および無効電力等の発電機
に関する運転情報から等価電圧および等価リアク
タンスを推定する。

〔発明の実施例〕

第１図はこの発明の実施例を説明するための発
電機の運転状態の変化態様を示すベクトル図であ
る。

この実施例では、或る状態で運転されている発
電機を短時間だけ意図的に別の状態に移し、しか
る後に元の運転状態に戻す操作を行なう。このと
きの変化態様を表わしているのが第１図である
が、同図イは元の運転状態に戻つた場合を、また
ロは元の運転状態に戻らなかつた場合をそれぞれ
示している。つまり、同図イの如く元の運転状態
に戻つたということは系統側には変化がなく、し
たがつて、その等価電圧および等価リアクタンス
も変わつていないということであり、同図ロの如
く元の状態に戻らなかつたということは系統側が
変化したものと考えることができる。そこで、こ
の発明では、上述の如く運転条件を変化させ、再
び元の状態に戻つたことを確認し、この確認にも
とづいて電圧およびリアクタンスを推定する。な
お、厳密には、発電機側が元に戻つても、必ずし
も系統側に変化がなかつたとは云い切れない、つ
まり、先の第５図に示すＤ点が線ABとその延長
線にあるように変化することがあり得るが、短時
間のうちに系統側がこのように変化することは先
ずあり得ないことから、実際には殆んど問題がな
いと云える。また、元の運転状態に戻つたことの
検判定条件としては、例えば、 V_G1＝V_G3 P₁＝P₃ を運転条件として、 I₁I₃ または Q₁Q₃ が成立したときとする。なお、V_Gは発電機端子
電圧、Ｐは発電機出力（有効電力）、Ｉは発電機
電流、Ｑは無効電力で、１〜３のサフイツクスは
「１」が現在の状態、「２」が運転条件（Ｐ，V_G）
を変えた状態、「３」は運転条件を元に戻した状
態をそれぞれ表わしており、これら符号の意味
は、第１図においても同様である。

このようにして、元の状態に戻つたことが確認
できれば、第２図イからも明らかなように、発電
機運転状態に関する２つの情報が得られているの
で、この発明ではこれらの情報にもとづいて以下
の如き演算を行なうことにより、系統電圧V_Bお
よび系統リアクタンスX_eを求める。なお、この
演算過程を説明するに当たつては、第２図を参照
する。この第２図は第１図イを変形したベクトル
図であり、同図の発電機電圧端A₁，A₂を一致さ
せ、線分A₁B₁とA₂B₂とを同一線上に描いたもの
である。たゞし、第２図の各電圧、電流の大き
さ、位置は第１図イのそれとは全く無関係に描か
れている。

このように変形すると、第２図の線分O₁D₁と
O₂D₂がそれぞれの電流の逆数比で表わされるこ
とから、 （V_G1／I₁）²−（Q₁／I₁ ²）²＋（X_e−Q₁／I₁ ²）² ＝（V_B／I₁）² ……(1) （V_G2／I₂）²−（Q₂／I₂ ²）²＋（Q₂／I₂ ²−X_e）² ＝（V_B／I₂）² ……(2) なる関係が成立する。こゝで、 α＝（I₂／I₁）² とし、 ａ＝１−α ｂ＝Q₁／I₁ ²−αQ₂／I₂ ² ｃ＝（V_G1／I₁ ²−α V_G2／I₂）² とおくと、(1)，(2)式から aX_e ²＋2bX_e＋Ｃ＝０ ……(3) が得られるので、結局X_eは、 X_e＝ｂ±√²−／ａ ……(4) として求めることができる。つまり、 となる。一方、(1)式からV_Bは、 の如く求められる。なお、電力系統は通常誘導性
であるから、リアクタンスX_eは、 X_e＞０ であることが必要である。したがつて、(5)式の如
く表わされる平方根記号の中の値が正で、かつ(5)
式全体が正となるように、無効電力Q₁，Q₂およ
び発電機電流I₁，I₂の関係が選ばれることにな
る。

ところで、上述の如き系統側特性の推定を連続
的に行なうと発電機運転上の外乱となるので、こ
の発明では、系統側変化が確認されたときのみ以
上の如き方法を実施することにより、外乱が最小
限となるようにする。なお、系統変化の有無は、
発電機側の運用が変化していないときに発電機側
の運転情報が変化したかどうかによつて判断す
る。例えば、電圧V_Gおよび出力Ｐを一定として
運転するとき、すなわち、 V_G1＝V_G2 P₁＝P₂ なる関係が成立するときに、無効電力Ｑまたは発
電機電流Ｉが変化したとき、すなわち、 Q₁／Q₂ I₁／I₂ が成立するとき、系統変化が生じたものと判定す
る。なお、このときの運転状況は例えば第３図の
如くなり、ここに示される電流I₁，I₂または無効
電力Q₁，Q₂が上述の如き関係を満たすとき、系
統側に変化が生じたものとしてX_e，V_Bの推定を
行なうものである。

〔発明の効果〕

この発明によれば、発電機のみの情報（運転情
報）から、それが接続されている複雑な電力系統
の電圧、リアクタンスを比較的容易かつ正確に把
握することができ、これにより、発電機を含む電
力系統の安定度を向上させることができる利点が
もたらされるものである。

なお、この発明は上述の如き発電機安定度制御
ばかりでなく、電力系統に接続される機器（例え
ば、無効電力制御装置）全般の制御を行なう場合
に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を説明するための、
発電機の運転状態の変化態様を示すベクトル図、
第２図は第１図イの変形ベクトル図、第３図は発
電機電圧および発電機出力を一定とした場合の電
圧、電流の関係を示すベクトル図、第４図は一般
的な電力系統を示す系統図、第５図は第４図にお
ける電圧、電流の関係を示すベクトル図である。 符号説明、１，Ｇ……発電機、２，X_e……等
価リアクトル、３……無限大母線、V_G，V_G1〜
V_G3……発電機端子電圧、Ｉ，I₁〜I₃……発電機
電流、P₁，P₂……発電機出力、Q₁，Q₂……無効
電力、V_B……無限大母線電圧。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 発電機が接続される電力系統が無限大母線と
   リアクトルによつて表わされる場合の前記無限大
   母線の等価電圧および前記リアクトルの等価リア
   クタンスを推定する推定方法であつて、第１の条
   件で運転されている発電機を所定の時間だけ故意
   に条件を変えて第２の運転状態に移した後、再び
   第１の条件に戻す操作を行ない、該第２の状態か
   ら再び第１の状態に戻つたものと見なし得るとき
   その間に得られた発電機端子電圧、電流、発電機
   出力および無効電力等の発電機に関する運転情報
   から前記等価電圧および前記等価リアクタンスを
   推定することを特徴とする電力系統の電圧、リア
   クタンス推定方法。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の電力系統の電
   圧、リアクタンス推定方法において、前記発電機
   の運転状態が一定と見なし得る時間内に、前記発
   電機に関する運転情報に変化があるか否かを監視
   し、変化が生じたものと見なされるときのみ前記
   等価電圧および等価リアクタンスを推定すること
   を特徴とする電力系統の電圧、リアクタンス推定
   方法。