JPH0691706B2 - 発電機の軸ねじれ抑制のための直流送電装置の制御装置 - Google Patents
発電機の軸ねじれ抑制のための直流送電装置の制御装置Info
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- JPH0691706B2 JPH0691706B2 JP61065783A JP6578386A JPH0691706B2 JP H0691706 B2 JPH0691706 B2 JP H0691706B2 JP 61065783 A JP61065783 A JP 61065783A JP 6578386 A JP6578386 A JP 6578386A JP H0691706 B2 JPH0691706 B2 JP H0691706B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は直流送電制御装置に係り、特に発電機と直流送
電との干渉による発電機のねじれを抑制するのに好適な
直流送電装置の制御装置。
電との干渉による発電機のねじれを抑制するのに好適な
直流送電装置の制御装置。
1977年アメリカのスケアビュート直流送電設備の順変換
所近傍にある発電所において、低周波の軸ねじれ共振現
象が発生した。これを契機として直流送電と発電機との
干渉による軸ねじれ共振現象の解明と抑制対策の検討が
急務となつている。これまでの検討結果によれば、この
現象が直流送電系統の制御に起因していることは解明さ
れつつあるが、系統状態による共振現象発生の判別や軸
ねじれ共振現象の抑制対策等に関しては、今後の検討を
待つところが多い。
所近傍にある発電所において、低周波の軸ねじれ共振現
象が発生した。これを契機として直流送電と発電機との
干渉による軸ねじれ共振現象の解明と抑制対策の検討が
急務となつている。これまでの検討結果によれば、この
現象が直流送電系統の制御に起因していることは解明さ
れつつあるが、系統状態による共振現象発生の判別や軸
ねじれ共振現象の抑制対策等に関しては、今後の検討を
待つところが多い。
第２図（ａ）に本発明の対象とした直流送電系統を示
す。図中、１はタービン、２は発電機、３はタービン１
と発電機２を結ぶ軸、４は交流送電線のインピーダン
ス、51,52は交直変換装置で、51は交流を直流に変換す
る順変換装置、52は直流を交流に変換する逆変換装置で
ある。53,54は各々順変換装置51及び逆変換装置52の制
御装置で、IPは直流送電系統の送電電力を指令する電流
指令値であり、順変換装置及び逆変換装置に各々与えら
れるが、逆変換装置は既によく知られているようにIPよ
り電流マージンΔＩだけ小さい電流指令値が制御装置54
で作られて逆変換装置52の電流指令値として与えられる
ものとする。
す。図中、１はタービン、２は発電機、３はタービン１
と発電機２を結ぶ軸、４は交流送電線のインピーダン
ス、51,52は交直変換装置で、51は交流を直流に変換す
る順変換装置、52は直流を交流に変換する逆変換装置で
ある。53,54は各々順変換装置51及び逆変換装置52の制
御装置で、IPは直流送電系統の送電電力を指令する電流
指令値であり、順変換装置及び逆変換装置に各々与えら
れるが、逆変換装置は既によく知られているようにIPよ
り電流マージンΔＩだけ小さい電流指令値が制御装置54
で作られて逆変換装置52の電流指令値として与えられる
ものとする。
第２図（ｂ）に制御装置53及び54の詳細ブロツク図を示
す。501は電流指令値IP（上述したように逆変換装置の
制御回路ではIP−ΔＩが指令値として与えられる）と直
流送電系統に流れる実電流の検出値Ifとの差をとる加算
器、502は演算増幅回路で501と502により定電流制御回
路を構成する。503はIfと変換装置にかかる交流電圧の
大きさの検討値Efとから変換装置が安定な転流動作を行
うに必要な余裕角に相当する制御角度指令値を算出する
定余裕角制御回路、504は演算増幅回路502と定余裕角制
御回路303の出力のうちの最適な値を選択する信号選択
回路、505は504により選択された信号の大きさに応じて
パルスを出力する位相制御回路で、入力信号（制御信
号）と出力パルスの位相角との関係を第２図（ｃ）に示
す。信号選択回路では通常、順変換装置では定電流制御
回路、逆変換装置では定余裕角制御回路が選択され、各
々の変換装置を制御する。
す。501は電流指令値IP（上述したように逆変換装置の
制御回路ではIP−ΔＩが指令値として与えられる）と直
流送電系統に流れる実電流の検出値Ifとの差をとる加算
器、502は演算増幅回路で501と502により定電流制御回
路を構成する。503はIfと変換装置にかかる交流電圧の
大きさの検討値Efとから変換装置が安定な転流動作を行
うに必要な余裕角に相当する制御角度指令値を算出する
定余裕角制御回路、504は演算増幅回路502と定余裕角制
御回路303の出力のうちの最適な値を選択する信号選択
回路、505は504により選択された信号の大きさに応じて
パルスを出力する位相制御回路で、入力信号（制御信
号）と出力パルスの位相角との関係を第２図（ｃ）に示
す。信号選択回路では通常、順変換装置では定電流制御
回路、逆変換装置では定余裕角制御回路が選択され、各
々の変換装置を制御する。
尚、この種の装置として関連するものには例えば、「HV
DC SYSTEM CONTROL FOR DAMPING OF SUBSYNdronus.osci
llations.IEEE Trans.Vol PAS−101 No.7.1982」が挙げ
られる。
DC SYSTEM CONTROL FOR DAMPING OF SUBSYNdronus.osci
llations.IEEE Trans.Vol PAS−101 No.7.1982」が挙げ
られる。
このような系統において、今、交流送電線または直流送
電線で事故が発生して発電機の電気的トルクが余つたと
すると、発電機は加速し交流系統の周波数が上る。しか
し直流送電系統では一般に定電流制御されるのが通常で
あるため、電気的トルクの余りは発電機とタービンを結
ぶ軸にストレスとしてかかり、軸ねじりが生じる。また
事故により発電機の電気的トルクが不足した場合も同様
に軸にストレスがかかる。このストレスが大きいと軸が
破壊するといつた重大事故となる。
電線で事故が発生して発電機の電気的トルクが余つたと
すると、発電機は加速し交流系統の周波数が上る。しか
し直流送電系統では一般に定電流制御されるのが通常で
あるため、電気的トルクの余りは発電機とタービンを結
ぶ軸にストレスとしてかかり、軸ねじりが生じる。また
事故により発電機の電気的トルクが不足した場合も同様
に軸にストレスがかかる。このストレスが大きいと軸が
破壊するといつた重大事故となる。
本発明の目的は上述した従来技術の問題点を除き、定常
的・過渡的にも安定に送電できる直流送電の制御装置を
提供することにある。
的・過渡的にも安定に送電できる直流送電の制御装置を
提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕 発電機と直流送電系統との干渉により軸ねじれ現象が発
生するのは、直流送電系統が通常，定電力制御で運転さ
れることに原因の一つがある。即ち定電力制御のため発
電機の電気的制御係統（＝発電機の角速度の変化に対す
る電気的なトルクの変化）が零または負になり、発電機
の過渡振動を抑えることができないため、軸固有の振動
数で振動し不安定現象を生じる。この対策として発電機
と直流送電系統との固有値解析の結果、発電機の角速度
の変化に相当する信号（更にその積分値である発電機の
位相角の変化に相当する信号を加えるとさらに良い）の
状態フイードバツクにより直流送電電力を制御すれば、
直流送電系統の電気的制御係数が正となり、発電機の電
気的トルクに過不足が生じても過渡振動は減衰し軸ねじ
れ現象が生じない。また、状態フイードバツクの最適な
係数値（ゲイン）が直流送電電力によつて変わるので、
直流送電電力に相当する信号によつてその係数値を変化
するようにする。
生するのは、直流送電系統が通常，定電力制御で運転さ
れることに原因の一つがある。即ち定電力制御のため発
電機の電気的制御係統（＝発電機の角速度の変化に対す
る電気的なトルクの変化）が零または負になり、発電機
の過渡振動を抑えることができないため、軸固有の振動
数で振動し不安定現象を生じる。この対策として発電機
と直流送電系統との固有値解析の結果、発電機の角速度
の変化に相当する信号（更にその積分値である発電機の
位相角の変化に相当する信号を加えるとさらに良い）の
状態フイードバツクにより直流送電電力を制御すれば、
直流送電系統の電気的制御係数が正となり、発電機の電
気的トルクに過不足が生じても過渡振動は減衰し軸ねじ
れ現象が生じない。また、状態フイードバツクの最適な
係数値（ゲイン）が直流送電電力によつて変わるので、
直流送電電力に相当する信号によつてその係数値を変化
するようにする。
定電流制御回路の電流指令値を、送電系統の状態量を係
数（ゲイン）倍した信号で補正することにより、電気的
制御係数が正となり、軸ねじれ現象が生じない。
数（ゲイン）倍した信号で補正することにより、電気的
制御係数が正となり、軸ねじれ現象が生じない。
第１図に本発明の一実施例を示す。前図と同じ番号のも
のは同じものを示すので異つたものについて説明する
と、第１図（ａ）中、55は発電機２に接続された交流電
圧を検出するための電圧変成器、56は検出値EWと電流指
令値IPとから新しい電流指令値IP′を作成する電流指令
値作成回路である。この出力が前記制御装置53に導かれ
る。
のは同じものを示すので異つたものについて説明する
と、第１図（ａ）中、55は発電機２に接続された交流電
圧を検出するための電圧変成器、56は検出値EWと電流指
令値IPとから新しい電流指令値IP′を作成する電流指令
値作成回路である。この出力が前記制御装置53に導かれ
る。
電流指令値作成回路56の内部の詳細制御ブロツク図を第
１図（ｂ）に示す。図中506は交流電圧検出値EWから発
電機の角速度の大きさに相当する信号を検出する角速度
の変化検出回路、507は506の検出値を設定された値だけ
ゲイン倍するアンプ、508は前述の電流指令値IPとアン
プ507の出力を加算する加算器で、この出力が新しい電
流指令値IP′となり、前記加算器501に導かれる。この
制御装置の動作を説明すると、今、交流送電線（または
直流送電線）で事故が発生し発電機の電気的トルクが余
つて発電機が加速すると、角速度の変化検出回路506の
出力が大きくなり、この値は指定ゲイン倍されて電流指
令値IPに加算される。従つて直流送電系統では発電機の
角速度の増加分に比例した量だけ送電電力が増加し、発
電機の余剰電気的トルクを吸いとる。このため発電機と
タービンを結ぶ軸にはストレスはかからない。逆に交流
送電線の事故により発電機の電気的トルクが不足した場
合は発電機は減速し、角速度検出回路506の出力が小さ
くなるので直流送電電力が減少し、発電機の不足した電
気的トルクを補う。このため発電機とタービンを結ぶ軸
にストレスはかからない。
１図（ｂ）に示す。図中506は交流電圧検出値EWから発
電機の角速度の大きさに相当する信号を検出する角速度
の変化検出回路、507は506の検出値を設定された値だけ
ゲイン倍するアンプ、508は前述の電流指令値IPとアン
プ507の出力を加算する加算器で、この出力が新しい電
流指令値IP′となり、前記加算器501に導かれる。この
制御装置の動作を説明すると、今、交流送電線（または
直流送電線）で事故が発生し発電機の電気的トルクが余
つて発電機が加速すると、角速度の変化検出回路506の
出力が大きくなり、この値は指定ゲイン倍されて電流指
令値IPに加算される。従つて直流送電系統では発電機の
角速度の増加分に比例した量だけ送電電力が増加し、発
電機の余剰電気的トルクを吸いとる。このため発電機と
タービンを結ぶ軸にはストレスはかからない。逆に交流
送電線の事故により発電機の電気的トルクが不足した場
合は発電機は減速し、角速度検出回路506の出力が小さ
くなるので直流送電電力が減少し、発電機の不足した電
気的トルクを補う。このため発電機とタービンを結ぶ軸
にストレスはかからない。
本発明のもう１つの本発明の実施例を第３図に示す。第
３図は第１図で述べた直流送電系統の電流指令値にさら
に発電機の位相角の変化に相当する状態フイードバツク
を導入した装置である。前図と同じ番号のものは同じも
のを表わしているので異つた新しいものについて説明す
ると、509は前記角速度の変化検出回路506の出力を積分
する積分器、510は積分器の出力を設定された値だけ係
数倍するアンプである。このアンプ510の出力は前記加
算器508に導かれて電流指令値IPに加算され、新しい電
流指令値IP′を作る。
３図は第１図で述べた直流送電系統の電流指令値にさら
に発電機の位相角の変化に相当する状態フイードバツク
を導入した装置である。前図と同じ番号のものは同じも
のを表わしているので異つた新しいものについて説明す
ると、509は前記角速度の変化検出回路506の出力を積分
する積分器、510は積分器の出力を設定された値だけ係
数倍するアンプである。このアンプ510の出力は前記加
算器508に導かれて電流指令値IPに加算され、新しい電
流指令値IP′を作る。
この制御装置によれば角速度の変化検出値が積分されて
発電機の位相角の変化に相当する信号によつても直流送
電系統の電流指令値IPが変更されるので、系統事故によ
り発電機の電気的トルクが変動して発電機の角速度は大
きく変化しないが位相角が変化した場合も変化量に比例
して直流送電系統の送電電力が変化される。従つて前述
の実施例よりさらにきめの細かい直流送電系統の制御が
行え、発電機とタービンとを結ぶ軸のねじれを防止でき
る。
発電機の位相角の変化に相当する信号によつても直流送
電系統の電流指令値IPが変更されるので、系統事故によ
り発電機の電気的トルクが変動して発電機の角速度は大
きく変化しないが位相角が変化した場合も変化量に比例
して直流送電系統の送電電力が変化される。従つて前述
の実施例よりさらにきめの細かい直流送電系統の制御が
行え、発電機とタービンとを結ぶ軸のねじれを防止でき
る。
第４図にさらにもう１つの本発明の実施例を示す。第４
図は第１図に述べた制御装置のアンプのゲインを直流送
電電力に応じて変えるようにした回路が導入されてい
る。これは最適な状態量（この場合、発電機の角速度及
び位相角に相当する信号）のフイードバツクゲインが直
流送電電力によつて変わることを考慮したものである。
図中、前図と同じ番号のものは同じものを表しているの
で異つたものについて説明すると、511は直流送電電力
の大きさに相当した信号COMによつてアンプのゲインが
変わる可変ゲインアンプである。信号COMとしては実際
の直流送電電力の検出値、電流指令値IP、電流検出値
If、いずれでも良い。計算による検討結果では、信号CO
Mの大きさとアンプゲインとの関係は第５図に概略図を
示すように、直流送電電力の大きいとき即ちCOMの大き
いときゲインは小さく、小さいときはゲインは大きくす
ると良い。
図は第１図に述べた制御装置のアンプのゲインを直流送
電電力に応じて変えるようにした回路が導入されてい
る。これは最適な状態量（この場合、発電機の角速度及
び位相角に相当する信号）のフイードバツクゲインが直
流送電電力によつて変わることを考慮したものである。
図中、前図と同じ番号のものは同じものを表しているの
で異つたものについて説明すると、511は直流送電電力
の大きさに相当した信号COMによつてアンプのゲインが
変わる可変ゲインアンプである。信号COMとしては実際
の直流送電電力の検出値、電流指令値IP、電流検出値
If、いずれでも良い。計算による検討結果では、信号CO
Mの大きさとアンプゲインとの関係は第５図に概略図を
示すように、直流送電電力の大きいとき即ちCOMの大き
いときゲインは小さく、小さいときはゲインは大きくす
ると良い。
尚、第４図では第１図の実施例に基づいたものを示した
が、この考えは第３図の実施例に基づいたものにも応用
できることは明らかであるので詳細の制御ブロツク図は
省略している。
が、この考えは第３図の実施例に基づいたものにも応用
できることは明らかであるので詳細の制御ブロツク図は
省略している。
以上述べた如く本発明によれば、簡単な制御回路の追加
により発電機と直流送電系統の干渉による不安定現象を
防止できるので、発電機のエネルギを直流で安定に送電
できる効果がある。
により発電機と直流送電系統の干渉による不安定現象を
防止できるので、発電機のエネルギを直流で安定に送電
できる効果がある。
第１図は本発明の発電機の軸ねじれ抑制のための制御装
置を備えた直流送電設備の説明図、第２図は本発明の対
象とする直流送電系統の説明図、第３図及び第４図は本
発明の他の実施例による制御装置を示す図、第５図は第
４図中の可変ゲインアンプの特性図である。 １…タービン、２…発電機、３…軸、４…交流送電線の
インピーダンス、51,52…交流変換装置、53,54…制御装
置、55…電圧変成器、56…直流指令値作成回路、501,50
8…加算器、502…演算増幅器、503…定余裕角制御回
路、504…信号選択回路、505…位相制御回路、506…角
速度検出回路、507,510…アンプ、509…積分器、511…
可変ゲインアンプ。
置を備えた直流送電設備の説明図、第２図は本発明の対
象とする直流送電系統の説明図、第３図及び第４図は本
発明の他の実施例による制御装置を示す図、第５図は第
４図中の可変ゲインアンプの特性図である。 １…タービン、２…発電機、３…軸、４…交流送電線の
インピーダンス、51,52…交流変換装置、53,54…制御装
置、55…電圧変成器、56…直流指令値作成回路、501,50
8…加算器、502…演算増幅器、503…定余裕角制御回
路、504…信号選択回路、505…位相制御回路、506…角
速度検出回路、507,510…アンプ、509…積分器、511…
可変ゲインアンプ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 築志 東京都千代田区内幸町１丁目１番３号 東 京電力株式会社内 (72)発明者 小西 博雄 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 天野 比佐雄 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−211937（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−198120（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−53025（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】タービンの回転を軸を介して発電機に伝え
電気的エネルギーを発生し、前記発電機で発生した電気
的エネルギーを直流送電で負荷地へ送電する送電系統の
直流送電装置の制御装置において、定電流制御回路の電
流指令を、送電系統の状態量として発電機及びタービン
の角速度の変化またはそれに相当する信号を係数倍した
信号で補正することにより、前記タービンと発電機間の
軸のねじれの発生を抑制することを特徴とする発電機の
軸ねじれ抑制のための直流送電装置の制御装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記送電
系統の状態量を、発電機及びタービンの角速度の変化ま
たはそれに相当する信号の他に、発電機の位相角または
それに相当する信号を用いたことを特徴とする発電機の
軸ねじれ抑制のための直流送電装置の制御装置。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項または第２項におい
て、信号を係数倍する係数値を直流送電の送電電力に応
じて変えることを特徴とする発電機の軸ねじれ抑制のた
めの直流送電装置の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61065783A JPH0691706B2 (ja) | 1986-03-26 | 1986-03-26 | 発電機の軸ねじれ抑制のための直流送電装置の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61065783A JPH0691706B2 (ja) | 1986-03-26 | 1986-03-26 | 発電機の軸ねじれ抑制のための直流送電装置の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62225132A JPS62225132A (ja) | 1987-10-03 |
| JPH0691706B2 true JPH0691706B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=13296977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61065783A Expired - Fee Related JPH0691706B2 (ja) | 1986-03-26 | 1986-03-26 | 発電機の軸ねじれ抑制のための直流送電装置の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0691706B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57211937A (en) * | 1981-06-19 | 1982-12-25 | Tokyo Electric Power Co | Operation controller for dc transmission system |
| JPS58198120A (ja) * | 1982-05-12 | 1983-11-18 | 東京電力株式会社 | 直流送電制御装置 |
| JPS5953025A (ja) * | 1982-09-20 | 1984-03-27 | 東京電力株式会社 | 直流送電の制御装置 |
-
1986
- 1986-03-26 JP JP61065783A patent/JPH0691706B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62225132A (ja) | 1987-10-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |