JPH05344653A - 発電所の自動電圧制御装置 - Google Patents

発電所の自動電圧制御装置

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JPH05344653A
JPH05344653A JP4147068A JP14706892A JPH05344653A JP H05344653 A JPH05344653 A JP H05344653A JP 4147068 A JP4147068 A JP 4147068A JP 14706892 A JP14706892 A JP 14706892A JP H05344653 A JPH05344653 A JP H05344653A
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JP
Japan
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transformer
generator
voltage
loss
power plant
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Pending
Application number
JP4147068A
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English (en)
Inventor
Osamu Sato
理 佐藤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、昇圧変圧器に接続される発
電所の効率向上を図ることの出来る自動電圧制御装置を
得ることにある。 【構成】 本発明の自動電圧制御装置は、発電所への電
圧制御指令または無効電力指令に応じた発電機および昇
圧変圧器の運転状態を特定する手段と、その運転状態で
の損失を演算する手段と、複数の運転状態が選択できる
場合には前記発電機と前記昇圧変圧器との合計損失が最
小となる運転点を選択して制御を行なう手段とを備えて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は負荷時タップ切換手段を
有する昇圧変圧器を介して発電機が送電系統に連繋され
るような発電所の自動電圧制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電力系統より電力を供給される電気機器
の正常な運転のため、電力系統は電圧変動の小さい安定
した電圧を維持することを要求されている。電力系統の
構成要素である発電所は、電圧制御を行ない、電力系統
の電圧安定に貢献している。
【0003】しかし、この種の発電所の電圧制御装置に
は、発電機用自動電圧制御装置による発電機電圧制御
と、発電機と送電系統の間に介在される昇圧変圧器の負
荷時タップ切換装置による昇圧変圧器の送電系統側電圧
制御を併用したものがある。
【0004】図3はこのような制御装置の一例を示す単
線結線図である。図3において、発電機1により発生し
た電力は、昇圧変圧器2で電力系統の所用電圧に昇圧さ
れ、電力系統3へ供給される。一方、発電機1の端子電
圧,端子電流および界磁電流は、発電機1の出力端側に
設置した計器用変圧器4,計器用変流器5および界磁回
路に設置した計器用変流器10で検出され、それぞれ自動
電圧制御器(AVR)6に入力される。また、上記所定
値に相当する電圧設定値を設定する電圧設定器7からの
電圧設定値も、自動電圧制御器6に入力される。さら
に、自動電圧制御器6では、計器用変圧器4からの発電
機1端子電圧が、電圧設定器7からの電圧設定値と比較
され、両者の偏差に基づいて発電機励磁電源装置8を調
整して発電機界磁巻線9へ励磁電流を供給することによ
り、発電機1の端子電圧が所定の値に自動的に制御され
る。電圧設定器7による電圧設定値の設定は、手動に
て、あるいは無効電力制御装置等の別途設けられる制御
装置からの指令によって行なわれる。
【0005】又、昇圧変圧器二次側の電圧は、負荷時タ
ップ切換器(LTC)12を、LTC操作機構13を用いて
切換えることによっても制御される。このLTC操作機
構13への指令は手動にて、あるいは別途設けられるプロ
グラム設定器等の設定器から発せられる。
【0006】何れの場合でも、発電所の発生無効電力あ
るいは昇圧変圧器二次側電圧を所用の値にするべく制御
を行なう。しかるに、発電機端子電圧は許容範囲が定め
られており、所要の無効電力あるいは昇圧変圧器二次側
電圧を得るためには、発電機端子電圧が許容範囲超える
場合がある。
【0007】従来は、発電機端子電圧が許容範囲を超え
た場合に手動にて、あるいはあらかじめ予想してプログ
ラムされた設定値を内容とする指令か、LTC操作機構
13に入力されLTC12により昇圧変圧器2のタップが切
換えられることにより、発電機端子電圧を許容範囲内に
収めかつ所要の無効電力あるいは、昇圧変圧器二次側電
圧を得るようにしている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来
は、発電機端子電圧が許容範囲を超える場合にのみ、許
容範囲に収めるように昇圧変圧器タップを動かしてい
た。しかし、発電機電圧の許容変動範囲は通常±5%で
あるのに対し、昇圧変圧器の各タップ電圧は通常 1.
5%程度であることから、発生無効電力指令、或は昇圧
変圧器二次側電圧指令に対しては、複数の発電機電圧,
昇圧変圧器タップの組合せを選べる場合がある。各々の
組合せに於いて、発電機と主変圧器の損失の合計は異な
った値となるが、従来は必ずしも発電機と主変圧器の損
失の合計を最小とする組合せを選んでいたわけではなか
った。
【0009】本発明は、発生無効電力指令あるいは昇圧
変圧器高圧側電圧指令に対応する発電機電圧,昇圧変圧
器タップの組合せを、発電機と昇圧変圧器の損失の合計
を最小とし、発電所の効率向上に寄与するような自動電
圧制御装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、発電機の発生した電力を負荷時タップ切
換器LTCを有する昇圧変圧器を介して電力系統へ供給
する発電所に於いて、発電機の端子電圧を所定の値に自
動的に制御すると共に昇圧変圧器のタップを自動的に切
り換える自動電圧制御装置を、発電機電圧を所定値に相
当する電圧設定値に設定する電圧設定手段と、昇圧変圧
器のタップを所定の位置にするLTC操作指令発生手段
と、発電機の端子電圧,端子電流,界磁電流および昇圧
変圧器の二次側電圧をそれぞれ検出する電気量検出手段
と、電気量検出手段により検出された電気量から発電所
の運転状態を演算する回路と、発電所運転状態と発電所
の指令との偏差を演算する回路と、その偏差分を発生し
得る発電機電圧と昇圧変圧器タップ位置の組合せを演算
する回路と、それぞれの組合せに対する損失を演算し損
失が最小となる組合せを選ぶ回路と、損失演算結果より
損失最小となる発電機電圧目標と昇圧変圧器タップ位置
を設定する回路とを備え構成している。
【0011】
【作用】従って、本発明の発電所の自動電圧制御装置に
おいては、以上のような手段を備えたことにより、要求
される運転状態に対して発電機及び昇圧変圧器の損失最
小の運転点を選択できるため、発電所の運転効率向上に
寄与させることができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照して説明する。
【0013】図1は、本発明による自動電圧制御装置を
適用した発電所の構成例を示す単線結線図であり、図3
と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、こ
こでは異なる部分についてのみ述べる。
【0014】すなわち、この実施例における自動電圧制
御装置は、計器用変圧器11、および図示破線で示すよ
うに、信号入力回路14と、運転状態演算回路15と、偏差
演算回路17と、可能運転状態演算回路18と、損失演算回
路19と、設定回路20と、LTCタップ位置設定器21と
を、図3に加えて備えたものである。
【0015】ここで、計器用変圧器11は昇圧変圧器2の
二次側電圧を検出するためのものである。また、信号入
力回路14は、計器用変圧器4,11からの電圧信号、自動
電圧制御器6を介しての計器用変流器5,10からの電流
信号およびLTC操作機構13からの昇圧変圧器2のタッ
プ位置を入力するものである。
【0016】一方、運転状態演算回路15は信号入力回路
14にて入力された電圧信号,電流信号に基づいて、発電
機無効電力及び発電機有効電力を演算するものである。
また、偏差演算回路17は、運転状態演算回路15からの発
電所無効電力出力,電圧信号と、発電所への指令16との
偏差分を演算するものである。
【0017】また、可能運転状態演算回路18は、偏差演
算回路17により演算された、発電所無効電力偏差分もし
くは、昇圧変圧器二次側電圧偏差分を零とすることがで
きる発電機電圧と昇圧変圧器タップ位置の組合せ、およ
びその時の発電機界磁電流を、あらかじめ記憶された発
電機定数,昇圧変圧器定数,系統定数および発電機運転
許容範囲さらに、信号入力回路14の入力値に基づき演算
するものである。
【0018】さらに損失演算回路19は、可能運転状態演
算回路18で選ばれた発電機電圧と昇圧変圧器タップ位置
の組合せにつき、あらかじめ記憶された発電機定数と昇
圧変圧器定数に基づき損失を演算し、損失最小の組合せ
を選ぶものである。設定回路20は、損失演算回路19で選
ばれた損失最小となる発電機電圧と昇圧変圧器タップ位
置を電圧設定器7およびLTCタップ位置設定器21へ出
力するものである。次に、以上のようにして構成した自
動電圧制御装置の作用について説明する。
【0019】発電機1の出力端側に設置した計器用変圧
器4,計器用変流器5および発電機1の界磁回路に設置
した計器用変流器10で検出された発電機1の端子電圧,
端子電流,界磁電流,および昇圧変圧器2の二次側に設
置した計器用変圧器11で検出された昇圧変圧器2の二次
側電圧は、信号入力回路14へ入力される。そして、運転
状態演算回路15では、信号入力回路14より入力された電
圧信号,電流信号に基づいて、発電機無効電力及び発電
機有効電力が演算される。
【0020】次に、偏差演算回路17では、発電所への発
電機無効電力あるいは昇圧変圧器二次側電圧の指令16
と、運転状態演算回路15で得られた発電機無効電力ある
いは昇圧変圧器二次側電圧との偏差が演算される。
【0021】次いで、可能運転状態演算回路18では、偏
差演算回路17で演算された偏差を零とすることができる
発電機電圧と昇圧変圧器タップ位置の組合せが演算され
る。以下この点につき詳述する。図2は、図1における
発電機1,昇圧変圧器2,電力系統3の等価回路を示す
図である。
【0022】図2に於いて、VG は発電機端子電圧,P
G は発電機有効電力,QG は発電機無効電力,Xt は昇
圧変圧器インピ―ダンス,nは昇圧変圧器変圧比,VT
は昇圧変圧器二次側電圧,Xe は送電線インピ―ダン
ス,VB は仮想無限大母線電圧である。
【0023】この場合、VB を一定とし、VG ,nを、
ΔVG ,Δn変化させた場合のVT,QG の変化分ΔV
T ,ΔQG は、次の様に表わすことができる。
【0024】
【数1】 ΔVT =An Δn+AVGΔVG …(1) ΔQG =Bn Δn+BVGΔVG …(2) ここでAn ,AVG,Bn ,BVGは一般に電圧−無効電力
係数と呼ばれるものであり、単位法を用いると、次の様
に表わすことができる。
【0025】
【数2】
【0026】xt ,xe は昇圧変圧器定数,系統定数と
して既知であることから、要求されるΔVT 或いはΔQ
G を実現するΔnとΔVG との組合せを演算により求め
ることができる。次で、損失演算回路19では、可能運転
状態演算回路18で演算されたΔnとΔVG の組合せでの
発電機の損失と昇圧変圧器の損失を演算する。以下この
点につき詳述する。発電機の損失LG 及び昇圧変圧器の
損失LT はその運転状態で決まり、次の関数で表わすこ
とができる。
【0027】
【数3】 LG =A1 (VG )+A2 (IG )+A3 (If )+A4 …(3) LT =B1 (n,VG )+B2 (n,IG ) …(4)
【0028】ここで、IG は発電機電流,If は発電機
界磁電流であり、A1 (VG ),B1 (n,VG )は鉄
損に、A2 (IG ),B2 (n,IG )は負荷損に、A
3 (If )は界磁回路抵抗損に、A4 は機械損に該当す
る。信号入力回路14にはVG,IG ,If ,nの諸量が
入力されており、これを基に、可能運転状態演算回路で
演算されたΔn,ΔVG から
【0029】
【数4】 VG (新)=VG (旧)+ΔVG …(5) n(新)=n(旧)+Δn …(6) が演算される。一方、運転状態演算回路15にてQG およ
びPG が求められており、(2)式で求められたΔQG
を用いて、
【0030】
【数5】 が求められる。If (新)は、PG 及びQG (新)から
発電機Vカ―ブを使って求められる。上述の様にして、
Δn,ΔVG に対応する新しいVG ,IG ,If,nが
演算により求められ、(3),(4)式の各関数は発電
機及び昇圧変圧器の設計値及び試験値から既知であるの
で、発電機損失LG 及び昇圧変圧器損失LT が求められ
る。
【0031】可能なΔn,ΔVG の組合せが複数ある場
合、(LG +LT )が最小となる組合せを選ぶことにな
る。
【0032】次いで、設定回路20では損失演算回路19で
選ばれた損失最小となる発電機電圧と昇圧変圧器タップ
位置を電圧設定器7およびLTCタップ位置設定器21へ
出力する。本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、次のようにしても同様に実施できるものである。
【0033】上記実施例では、送電線インピ―ダンスを
系統定数として扱ったが、通常、送電線インピ―ダンス
は刻一刻若干量変化しているものでり、定期的に或いは
任意の時点での送電線インピ―ダンスを推定することが
できれば、その数値を基に発電所の可能運転状態を演算
してもよい。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
要求される発電機無効電力或いは昇圧変圧器二次側電圧
に対して、発電機損失と昇圧変圧器損失の和を最小にす
るよう発電機端子電圧変化量と昇圧変圧器切換タップと
を選ぶようにしたので、発電所の効率向上に寄与するこ
とのできる自動電圧制御装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の自動電圧制御装置を電力系統に接続し
た一実施例を示す単線結線図。
【図2】本発明の自動電圧制御装置を電力系統に接続し
た場合の電力系統の等価回路。
【図3】従来例を示す単線結線図。
【符号の説明】
1 発電機 2 昇圧変圧器 3 電力系統 4 計器用変圧器 5 計器用変流器 6 自動電圧制御器 7 電圧設定器 8 励磁電源装置 9 界磁巻線 10 計器用変流器 11 計器用変圧器 12 負荷時タップ切換器 13 LTC操作機構 14 信号入力回路 15 運転状態演算回路 16 発電所への指令 17 偏差演算回路 18 可能運転状態演算回路 19 損失演算回路 20 電圧目標値タップ位置設定回路 21 LTCタップ位置設定器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負荷時タップ切換手段を有する昇圧変圧
    器を介して発電機が送電系統に連繋される発電所におい
    て、発電所への電圧制御指令又は無効電力指令に応じた
    発電機及び昇圧変圧器の運転状態を特定する手段と、そ
    の運転状態での損失を演算する手段と、複数の運転状態
    が選択できる場合には前記発電機と前記昇圧変圧器との
    合計損失が最小となる運転点を選択して制御を行なう手
    段とを具備したことを特徴する発電所の自動電圧制御装
    置。
JP4147068A 1992-06-08 1992-06-08 発電所の自動電圧制御装置 Pending JPH05344653A (ja)

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JP4147068A JPH05344653A (ja) 1992-06-08 1992-06-08 発電所の自動電圧制御装置

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011200004A (ja) * 2010-03-18 2011-10-06 Osaka Gas Co Ltd 変圧器制御装置
CN102709947A (zh) * 2012-06-12 2012-10-03 中国电力科学研究院 基于微电压偏差的风电场等值方法
JP2015180164A (ja) * 2014-03-20 2015-10-08 三菱電機株式会社 発電機電圧制御装置
JP2021191953A (ja) * 2020-06-05 2021-12-16 デンヨー株式会社 燃料消費量取得装置、燃料消費量算出方法、及び、エンジン駆動発電装置

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