JPH0777493B2 - 電力系統の安定化方式 - Google Patents
電力系統の安定化方式Info
- Publication number
- JPH0777493B2 JPH0777493B2 JP60216718A JP21671885A JPH0777493B2 JP H0777493 B2 JPH0777493 B2 JP H0777493B2 JP 60216718 A JP60216718 A JP 60216718A JP 21671885 A JP21671885 A JP 21671885A JP H0777493 B2 JPH0777493 B2 JP H0777493B2
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- Japan
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- generators
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は電力系統に地絡事故等が発生した時に、その系
統の動揺を把握することによつて脱調を予測し、一部の
発電機をしや断して系統を安定化させる電力系統の安定
化方式に関する。
統の動揺を把握することによつて脱調を予測し、一部の
発電機をしや断して系統を安定化させる電力系統の安定
化方式に関する。
従来から、電力系統に地絡事故等が発生した時にその安
定化を図る手段の一つとして、発電機の一部をしや断す
る方式が採用されてきている。これは、発電所内の複数
の発電機を一台の発電機に等価表現した場合、その一部
をしや断すれば慣性と発電機への機械的入力はしや断前
後の容量比で変わるが、発電機の電気的出力は減少分が
小さいために、動揺を安定化する方向に働くことを利用
するものである。
定化を図る手段の一つとして、発電機の一部をしや断す
る方式が採用されてきている。これは、発電所内の複数
の発電機を一台の発電機に等価表現した場合、その一部
をしや断すれば慣性と発電機への機械的入力はしや断前
後の容量比で変わるが、発電機の電気的出力は減少分が
小さいために、動揺を安定化する方向に働くことを利用
するものである。
ところで、電力系統は個々の発電機，負荷分布，系統の
構成等によつて、典型的な脱調の様相が存在する。例え
ば、1,…,mまでの発電機は事故によつて一緒に動揺する
が、ｍ＋1,…,nの発電機はその全体或いは一部が1,…,m
に対して脱調する場合である。ここで、（1,…,m）のグ
ループを安定な発電機群、（ｍ＋1,…,n）のグループを
脱調予測発電機群と称する。
構成等によつて、典型的な脱調の様相が存在する。例え
ば、1,…,mまでの発電機は事故によつて一緒に動揺する
が、ｍ＋1,…,nの発電機はその全体或いは一部が1,…,m
に対して脱調する場合である。ここで、（1,…,m）のグ
ループを安定な発電機群、（ｍ＋1,…,n）のグループを
脱調予測発電機群と称する。
そこで、現在この対策として送電線や変圧器等の両端の
位相角差を検出し、それがある値（例えば電気角で180
゜）以上の時に、その区間を開放する脱調分離リレーを
採用している。然乍ら、かかる脱調分離リレーを用いる
方式では、完全に脱調してから全発電機をしや断するた
め、系統を安定化するまでのしや断量が大きなものとな
る。また、かかる方式は完全に脱調するまで待つため、
他の発電機動揺が大きくなつてしまう。
位相角差を検出し、それがある値（例えば電気角で180
゜）以上の時に、その区間を開放する脱調分離リレーを
採用している。然乍ら、かかる脱調分離リレーを用いる
方式では、完全に脱調してから全発電機をしや断するた
め、系統を安定化するまでのしや断量が大きなものとな
る。また、かかる方式は完全に脱調するまで待つため、
他の発電機動揺が大きくなつてしまう。
本発明は上記のような事情を考慮して成されたもので、
その目的は電力系統の事故発生時早期に脱調を予測して
一部の発電機をしや断し少ないしや断量で系統を安定化
させることが可能な電力系統の安定化方式を提供するこ
とにある。
その目的は電力系統の事故発生時早期に脱調を予測して
一部の発電機をしや断し少ないしや断量で系統を安定化
させることが可能な電力系統の安定化方式を提供するこ
とにある。
上記目的を達成するために本発明では、代表発電機と複
数の脱調予測発電機とを備えた電力系統において、事故
発生前後における前記代表発電機と各脱調予測発電機の
運転台数および電気的出力を測定し、この測定値を基に
前記代表発電機と各脱調予測発電機の角速度，位相角を
算出し、前記脱調予測発電機のしや断後の慣性および機
械的入力を予測し且つこの予測値を基に前記脱調予測発
電機の角速度，位相角を予測し、前記角速渡、位相角の
算出値および予測値を基に前記代表発電機と各脱調予測
発電機との間の相対的な位相角差を算出し、この位相角
差が発散傾向を示しかつ予定値以上の場合は脱調と予測
判定し、前記位相角差が前記予定値以内となるような台
数だけ脱調予測発電機をしや断するようにしたことを特
徴とする。
数の脱調予測発電機とを備えた電力系統において、事故
発生前後における前記代表発電機と各脱調予測発電機の
運転台数および電気的出力を測定し、この測定値を基に
前記代表発電機と各脱調予測発電機の角速度，位相角を
算出し、前記脱調予測発電機のしや断後の慣性および機
械的入力を予測し且つこの予測値を基に前記脱調予測発
電機の角速度，位相角を予測し、前記角速渡、位相角の
算出値および予測値を基に前記代表発電機と各脱調予測
発電機との間の相対的な位相角差を算出し、この位相角
差が発散傾向を示しかつ予定値以上の場合は脱調と予測
判定し、前記位相角差が前記予定値以内となるような台
数だけ脱調予測発電機をしや断するようにしたことを特
徴とする。
以下、本発明を図面に示す一実施例について説明する。
第１図は、本発明による電力系統の安定化方式のシステ
ム構成例を示すものである。図において、１は前述した
安定な発電機の一つである代表発電機（例えば火力発電
機）、２は前述した脱調予測発電機（例えば揚水発電
機）で、夫々他電力系統３に連系されている。一方、41
は上記代表発電機１の電気的出力値PSOと運転台数（と
同時に慣性定数Ｍも求められる）を測定する測定部で、
該測定値を伝送部51を介して中央部６へ伝送する。ま
た、42は上記各脱調発電機２の電気的出力値Ｐと運転台
数（と同時に慣性定数Ｍも求められる）を測定する測定
部で、該測定値を伝送部52を介して上記中央部６へ伝送
する。さらに、中央部６は上記により伝送される各測定
値を10〜20msec程度の周期でサンプリングし、両者つま
り代表発電機１と脱調予測発電機２との相対的な動揺を
把握して脱調予測としや断量を決定するもので、伝送部
52よりしや断指令部７を介して所要の台数だけ脱調予測
発電機２をしや断するようにしている。なお、本実施例
では説明の簡単化のため代表発電機１は１台としたが、
複数台用意し停止時等切換えて選定するようにしてもよ
い。
第１図は、本発明による電力系統の安定化方式のシステ
ム構成例を示すものである。図において、１は前述した
安定な発電機の一つである代表発電機（例えば火力発電
機）、２は前述した脱調予測発電機（例えば揚水発電
機）で、夫々他電力系統３に連系されている。一方、41
は上記代表発電機１の電気的出力値PSOと運転台数（と
同時に慣性定数Ｍも求められる）を測定する測定部で、
該測定値を伝送部51を介して中央部６へ伝送する。ま
た、42は上記各脱調発電機２の電気的出力値Ｐと運転台
数（と同時に慣性定数Ｍも求められる）を測定する測定
部で、該測定値を伝送部52を介して上記中央部６へ伝送
する。さらに、中央部６は上記により伝送される各測定
値を10〜20msec程度の周期でサンプリングし、両者つま
り代表発電機１と脱調予測発電機２との相対的な動揺を
把握して脱調予測としや断量を決定するもので、伝送部
52よりしや断指令部７を介して所要の台数だけ脱調予測
発電機２をしや断するようにしている。なお、本実施例
では説明の簡単化のため代表発電機１は１台としたが、
複数台用意し停止時等切換えて選定するようにしてもよ
い。
次に、上記構成に基づく本発明の安定化方式の作用につ
いて説明する。
いて説明する。
まず事故発生前である定常通用時は、電力系統全体の電
力需給状態に応じ、数sec〜数mm程度の同期で、代表発
電機1,脱調予測発電機２の慣性定数，電気的出力値を測
定部41,42で夫々測定し、伝送部51,52を介して中央部６
へ伝送しておく。
力需給状態に応じ、数sec〜数mm程度の同期で、代表発
電機1,脱調予測発電機２の慣性定数，電気的出力値を測
定部41,42で夫々測定し、伝送部51,52を介して中央部６
へ伝送しておく。
次に事故発生時は、代表発電機１と脱調予測発電機２の
電気的出力値PSO,Pを夫々同様に測定する。そして、中
央部６ではこれらの測定値を基に、つまり代表発電機1,
脱調予測発電機２の事故発生後の電力変動状況から必要
なしや断量を決定し、しや断指令部７を介して必要な台
数だけ脱調予測発電機１のしや断を実施する。以降、動
揺が継続中は、代表発電機１と個々の脱調予測発電機２
の電気的出力測定を継続し、両者間の位相各差，各速度
差を監視し、必要に応じて再度脱調予測発電機２の一部
を追加しや断する。
電気的出力値PSO,Pを夫々同様に測定する。そして、中
央部６ではこれらの測定値を基に、つまり代表発電機1,
脱調予測発電機２の事故発生後の電力変動状況から必要
なしや断量を決定し、しや断指令部７を介して必要な台
数だけ脱調予測発電機１のしや断を実施する。以降、動
揺が継続中は、代表発電機１と個々の脱調予測発電機２
の電気的出力測定を継続し、両者間の位相各差，各速度
差を監視し、必要に応じて再度脱調予測発電機２の一部
を追加しや断する。
以下、この点について詳細に説明する。
第２図（ａ）（ｂ）は、代表発電機１と脱調予測発電機
２の事故発生後の角速度ωおよび位相角δの変化を示す
曲線図である。図示のように脱調予測発電機２の１部
は、代表発電機１から角速度ω、位相角δとも差が拡大
していく。よつて、脱調が予測されるときにはこの一部
の脱調予測発電機をしや断する。
２の事故発生後の角速度ωおよび位相角δの変化を示す
曲線図である。図示のように脱調予測発電機２の１部
は、代表発電機１から角速度ω、位相角δとも差が拡大
していく。よつて、脱調が予測されるときにはこの一部
の脱調予測発電機をしや断する。
また第３図（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、事故発生
時t1,事故除去時t2における電力P,角速度ω，位相角δ
の動揺は実線（破線は近似）のようになるが、事故中tn
時点までの情報により必要量を決定することが望まし
い。すなわち、tnが事故中であれば、事故除去後の電力
は、事故発生前の定常電力に等しい等の想定を行なつて
高速に近似解を求める。
時t1,事故除去時t2における電力P,角速度ω，位相角δ
の動揺は実線（破線は近似）のようになるが、事故中tn
時点までの情報により必要量を決定することが望まし
い。すなわち、tnが事故中であれば、事故除去後の電力
は、事故発生前の定常電力に等しい等の想定を行なつて
高速に近似解を求める。
ここでは、事故除去後のtnもまで変動を実測するものと
し、角速度ω，位相角δは以下の方法により求める。
し、角速度ω，位相角δは以下の方法により求める。
つまり、電力動揺方程式は次式（１）（２）にて表わさ
れる。
れる。
ここで、PIN,P0は発電機の機械的入力（タービン入力）
と電気的出力である。よつて、上記で一定周期Δｔごと
にサンプリングして得た電気的出力Ｐを用いれば、この
Δｔ間の角速度ωの増加分は、 ωＫ＝ωK-1＋Δω ……（４） ここで、Ｋはサンプリング回数 （Ｋ＝1,2,…） となる。また、位相角δは同様にして、 δＫ＝δK-1＋（ωＫ＋ωK-1）Δt/2 ……（５） となる。したがつて、tnまでの角速度ω，位相角δは
（３），（５）式にて求められる。なお、サンプリング
周期がΔｔよりも短かい場合には、平均値を求めてこれ
を用いる。
と電気的出力である。よつて、上記で一定周期Δｔごと
にサンプリングして得た電気的出力Ｐを用いれば、この
Δｔ間の角速度ωの増加分は、 ωＫ＝ωK-1＋Δω ……（４） ここで、Ｋはサンプリング回数 （Ｋ＝1,2,…） となる。また、位相角δは同様にして、 δＫ＝δK-1＋（ωＫ＋ωK-1）Δt/2 ……（５） となる。したがつて、tnまでの角速度ω，位相角δは
（３），（５）式にて求められる。なお、サンプリング
周期がΔｔよりも短かい場合には、平均値を求めてこれ
を用いる。
次に第３図（ａ）〜（ｃ）において、t3時点で、脱調予
測発電機２（同一所内のｎ台の台数を等価一機として扱
う）のｎ台中、ｍ台をしや断する場合、しや断後の慣性
と機械的入力の予測値Ｍ＊,PIN ＊は、 となる。また、電気的出力Ｐも変化するので、その予想
値Ｐ＊を用い、ここでは定常値に一致するものと仮定す
る。この時電力動揺方程式はＰ＊＝P0とすれば、 よつて、ｔ＞t3時点の角速度ωは次式となる。
測発電機２（同一所内のｎ台の台数を等価一機として扱
う）のｎ台中、ｍ台をしや断する場合、しや断後の慣性
と機械的入力の予測値Ｍ＊,PIN ＊は、 となる。また、電気的出力Ｐも変化するので、その予想
値Ｐ＊を用い、ここでは定常値に一致するものと仮定す
る。この時電力動揺方程式はＰ＊＝P0とすれば、 よつて、ｔ＞t3時点の角速度ωは次式となる。
ここで、ωt3はt3時点の角速度ωの値であり、tn時点の
電力値Ptnがt3時点まで続くものとして（10）式から求
められる。
電力値Ptnがt3時点まで続くものとして（10）式から求
められる。
なお、t3＞ｔ＞tnでは となる。
一方、代表発電機１の動揺は、t1時点からtn時点までは
上記で実測した電気的出力Ｐを基に、（３）（４）
（５）式によりtn時点の角速度ωtn,位相角δtnをこめ
る。tn時点からt4時点までの間は、tn時点の電力Ptnが
継続するものと近似して算出する。すなわち、 となる。ここで（t2−t1）は事故発生から除去まで、
（t3−tn）は除去からしや断実施までの、約70msec,100
msec程度の夫々時間である。（tn−t2）は約50msec、
（t4−t3）は約200msec程度の短時間である。
上記で実測した電気的出力Ｐを基に、（３）（４）
（５）式によりtn時点の角速度ωtn,位相角δtnをこめ
る。tn時点からt4時点までの間は、tn時点の電力Ptnが
継続するものと近似して算出する。すなわち、 となる。ここで（t2−t1）は事故発生から除去まで、
（t3−tn）は除去からしや断実施までの、約70msec,100
msec程度の夫々時間である。（tn−t2）は約50msec、
（t4−t3）は約200msec程度の短時間である。
これより、ｍを1,2…と指定した時の代表発電機１と脱
調予測発電機の相対的な位相角（δs,δｎ）の差分は、 となるので、（９），（10−１），（10−２），（11）
式から求められる。
調予測発電機の相対的な位相角（δs,δｎ）の差分は、 となるので、（９），（10−１），（10−２），（11）
式から求められる。
したがつて、この位相角差Δδが予め設定したしきい値
δ1imit以内となるようなｍをしや断台数として決定す
る。そして、最終的にしや断指令部７を介して、この決
定台数ｍだけ脱調予測発電機２をしや断して安定化を図
る。
δ1imit以内となるようなｍをしや断台数として決定す
る。そして、最終的にしや断指令部７を介して、この決
定台数ｍだけ脱調予測発電機２をしや断して安定化を図
る。
上述したように本発明の安定化方式は、系統の事故発生
後事故除去直後までの電気的出力値から動揺を把握し、
さらに一部発電機のしや断による位相角差の安定化量を
求めてしや断台数を決定し、また、tn移行さらに電気的
出力を測定して角速度ω，位相角δを計算により求め、
さらに角速度ω，位相角δの変化傾向から位相角差Δδ
が発散傾向を示し、かつある指定したしきい値以上の場
合脱調と予測し、その一部をしや断することによつて安
定化するようにしたものである。
後事故除去直後までの電気的出力値から動揺を把握し、
さらに一部発電機のしや断による位相角差の安定化量を
求めてしや断台数を決定し、また、tn移行さらに電気的
出力を測定して角速度ω，位相角δを計算により求め、
さらに角速度ω，位相角δの変化傾向から位相角差Δδ
が発散傾向を示し、かつある指定したしきい値以上の場
合脱調と予測し、その一部をしや断することによつて安
定化するようにしたものである。
従つて、本安定化方式によれば前述した脱調分離リレー
等によつて完全に脱調してから全発電機をしや断する方
式に比較して、早期に脱調を予測してしや断することに
より、しや断量を少なくして系統を安定化させることが
できる。また、前述した脱調分離リレーによる方式は、
完全に脱調するまで待つため、他の発電機動揺は大きく
なるが、本安定化方式では高速に脱調を予測できるので
かような動揺を確実に抑えることができる。
等によつて完全に脱調してから全発電機をしや断する方
式に比較して、早期に脱調を予測してしや断することに
より、しや断量を少なくして系統を安定化させることが
できる。また、前述した脱調分離リレーによる方式は、
完全に脱調するまで待つため、他の発電機動揺は大きく
なるが、本安定化方式では高速に脱調を予測できるので
かような動揺を確実に抑えることができる。
尚、上記ではtnは事故除去後の時点としてが、事故中の
場合は事故除去時点以後定常時の電気的出力に戻るもの
として扱うことも考えられる。
場合は事故除去時点以後定常時の電気的出力に戻るもの
として扱うことも考えられる。
また、上記では中央部６に脱調予測，代表の各電気機2,
1からデータを伝送したが、中央部を各脱調予測発電機
2,代表発電機１に置くようにしてもよい。
1からデータを伝送したが、中央部を各脱調予測発電機
2,代表発電機１に置くようにしてもよい。
以上説明したように本発明によれば、代表発電機と複数
の脱調予測発電機とを備えた電力系統において、事故発
生前後における前記代表発電機と各脱調予測発電機の運
転台数および電気的出力を測定し、この測定値を基に前
記代表発電機と各脱調予測発電機の各速度，位相各を算
出し、前記脱調予測発電機のしや断後の慣性および機械
的入力を予測し、且つこの予測値を基に前記脱調予測発
電機の各速度，位相角を予測し、前記角速度，位相角の
算出値および予測値を基に前記代表発電機と各脱調予測
発電機との間の相対的な位相角差を算出し、この位相角
差が発散傾向を示し、かつあるしきい値以上の場合は脱
調と予測判定し、前記位相角差が前記しきい値以内とな
るような台数だけ脱調予測発電機をしや断するようにし
たので、電力系統の事故発生時早期に脱調を予測して一
部の発電機をしや断し少ないしや断量で系統を安定化さ
せることが可能な極めて信頼性の高い電力系統の安定化
方式が提供できる。
の脱調予測発電機とを備えた電力系統において、事故発
生前後における前記代表発電機と各脱調予測発電機の運
転台数および電気的出力を測定し、この測定値を基に前
記代表発電機と各脱調予測発電機の各速度，位相各を算
出し、前記脱調予測発電機のしや断後の慣性および機械
的入力を予測し、且つこの予測値を基に前記脱調予測発
電機の各速度，位相角を予測し、前記角速度，位相角の
算出値および予測値を基に前記代表発電機と各脱調予測
発電機との間の相対的な位相角差を算出し、この位相角
差が発散傾向を示し、かつあるしきい値以上の場合は脱
調と予測判定し、前記位相角差が前記しきい値以内とな
るような台数だけ脱調予測発電機をしや断するようにし
たので、電力系統の事故発生時早期に脱調を予測して一
部の発電機をしや断し少ないしや断量で系統を安定化さ
せることが可能な極めて信頼性の高い電力系統の安定化
方式が提供できる。
第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図，第２図
（ａ）（ｂ）は事故発生時の代表発電機と個々の脱調予
測発電機の動揺の一例を説明するための図、第３図は
（ａ）〜（ｃ）は事故時の発電機の電力，角速度，位相
角の動揺関係を夫々示す図である。 １……代表発電機、２……脱調予測発電機、３……他電
力系統、41,42……測定部、51,52……伝送部、６……中
央部、７……しや断指令部。
（ａ）（ｂ）は事故発生時の代表発電機と個々の脱調予
測発電機の動揺の一例を説明するための図、第３図は
（ａ）〜（ｃ）は事故時の発電機の電力，角速度，位相
角の動揺関係を夫々示す図である。 １……代表発電機、２……脱調予測発電機、３……他電
力系統、41,42……測定部、51,52……伝送部、６……中
央部、７……しや断指令部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大塚 均 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 佐藤 正弘 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 小俣 和也 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (56)参考文献 特開 昭56−117540（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】運転状態が安定な発電機と、脱調が予測さ
れる複数の発電機とが連けいされている電力系統におい
て、事故発生前後における前記運転状態の安定な発電機
と脱調が予測される各発電機の運転台数および電気的出
力を測定し、この測定値を基に前記運転状態の安定な発
電機と脱調が予測される各発電機の角速度，位相角を算
出し、前記脱調が予測される発電機のしや断後の慣性お
よび機械的入力を予測し且つこの予測値を基に前記脱調
が予測される発電機の角速度，位相角を予測し、前記角
速度，位相角の算出値および予測値を基に前記運転状態
の安定な発電機と脱調が予測される各発電機との間の相
対的な位相角差を算出し、この位相角差が発散傾向を示
しかつ予定値以上の場合は脱調と予測判定し、前記位相
角差が前記予定値以内となるような台数だけ脱調が予測
される発電機をしや断するようにしたことを特徴とする
電力系統の安定化方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60216718A JPH0777493B2 (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 電力系統の安定化方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60216718A JPH0777493B2 (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 電力系統の安定化方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6277828A JPS6277828A (ja) | 1987-04-10 |
| JPH0777493B2 true JPH0777493B2 (ja) | 1995-08-16 |
Family
ID=16692830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60216718A Expired - Lifetime JPH0777493B2 (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 電力系統の安定化方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0777493B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0783553B2 (ja) * | 1986-06-30 | 1995-09-06 | 東京電力株式会社 | 電力系統の動揺監視装置 |
| JP2653428B2 (ja) * | 1986-06-30 | 1997-09-17 | 東京電力株式会社 | 電力系統安定化装置 |
| JP6223833B2 (ja) * | 2014-01-09 | 2017-11-01 | 株式会社東芝 | 電力系統安定化装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56117540A (en) * | 1980-02-19 | 1981-09-16 | Tokyo Electric Power Co | Stepout preventing device for power system |
-
1985
- 1985-09-30 JP JP60216718A patent/JPH0777493B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6277828A (ja) | 1987-04-10 |
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