JPS59209028A - 電力系統の協調制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明のオＵ用分野〕 本発明は電力系統の協調制御方式に係シ、特に原子力エ
ネルギを電力に交換し直流のみで送電する場合に原子力
発電所と直流系との協調を取ることによシ原子力発電所
を安全に保護するに好適な電力系統の協調制御方式に関
するものである。

〔従来技術〕

電力需要の増大に対応して電力系統は、拡大強化されて
いく一方、電源は遠隔化、大規模化し、系統運用の複雑
化と共に立地環境上の制約など種種の問題が生じてきて
いる。これら電力系統の問題に対処するため、電力需要
地から隔った地点に原子力発電所を設けると共にこの原
子力発電所において原子力エネルギを電力に変換し、こ
れを直流に変換して送電線を介して電力需要地点まで送
電し、受電側で再び交流に変換して電力需要地の交流系
統に供給する直流系を設け、これを制御系で制御すると
いう構成を有する電力系統をもって運用する方法が考え
られている。

上述のような電力系統によれば、原子力発電所、直流系
及び電力需要地の交流系統の事故に対して十分に保護が
なされるように構成されていることはいうまでもない。

例えば電力需要地の交流系統が事故が発生した場合でも
、原子力発電所はスクラムされるようになっている。と
ころで、電力需要点の交流系統における事故の場合には
、交流系の制御保護装置によシ、通常、それの主保護動
作時間（５０〔ｍｓ）乃至１００［ｍＳ］）以内に事故
が除去できるのであるが、上記電力系統は、このような
瞬時の事故に対しても原子力発電所がスクラムされてる
ようになっている。しかしながら、このような又流系統
の瞬時の事故に対してまでも原子力発電機所がスクラム
されることは、電力の持つ公共性という性質を鑑みるに
好ましくない。

〔発明の目的〕

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的
は原子力発電所を安定に運転することのできる電力系統
の協調制御方式を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明は、上記目的を達成するために、電力需要地点の
交流系の事故に対して交流系統の主保護動作の時間に協
調をとシ一定時間以上の事故に対してのみ原子力発電所
をスクラムするようにしたものである。

〔発明の実施例〕

第１図は原子力のエネルギを電力に変換し、これを直流
で送電する場合の電力系統を示す系統図である。第１図
に従って説明すると、１１は原子力発電所１の発電機、
２１乃至２４は変換用変圧器、３１及び３２は交流を直
流に変換する交直変換器、３３及び３４は直流を交流に
変換する交直変換器、４１及び４４は交直変換器３１乃
至３４の直流側をバイパスするバイパススイッチ（これ
は、バイパスできるものであれば何でもよく、三相ブリ
ッジのうちの一相の正負のアームをオンさせることによ
ってバイパスするバイパスペアでもよいものである。）
、５１乃至５４は直流回路の電流を平滑する直流リアク
トル、６１乃至６４は直流送電線、７１及び７２は交流
系統２の受電源、８１及び８２は交直変換器３１乃至３
４の安定運転のために無効電力を補償する無効電力補償
装置、９０は原子力発電所１の発電機１１及び直流系３
の運転状態を監視制御する中央制御装置、９１は原子力
発電機の制御保護装置、９２及び９３Ｆｉ直流系３の端
子制御装置、１０１は発電機の出力電流の大きさ及び増
減の割合を検出するための電流検出器である。

しかして、電力系統は、上記各要素によシ以下のように
構成されている。

すなわち、電力系統は、発電機１１を含む原子力発電所
１と、この発電所１の発電機１１から出力される交流電
力を変圧器２１及び２２で昇圧しこれを交直変換器３１
及び３２によシ直流に変換し、この直、流を直流リアク
トル５１乃至５４を含む送電線６１乃至６４を介して電
力需要地点まで送電し、その地点に設置した交直変換器
３３及び３４で再び交流に変換し、受電源７１及び７２
を含む電力需要地の交流系２に供給する直流系統３と、
発電機１１から出力される′電流を検出する電流検出器
１０１からの信号を取シ込むと共に、所定の運転指令に
よシ前記原子力発電所及び前記直流系を制御し保護する
制御系４とから構成されている。

さらに、詳述すれば、制御系４は、中央制御装置９０と
、制御保護装置９１と、直流系の端子制御装置９２及び
９３とから構成されている。尚、図示していないが、各
交流系及び直流系３には、それぞれ制御保護装置が設け
られておシ、これら各制御保護装置で制御し、保調して
いる。

このような電力系統を安定に運転するため、常時発電機
１１の出力と直流系３の送電電力とを合わせた協調運転
が行われている。しかし、受′亀側の交流系統２、例え
ば図中Ｆ点で地絡事故が発生した場合を考えると、通常
直流系３では交流電圧が仮シに５０チ以下に低下したと
すると、変換器３３及び３４の転流動作が満足に行えな
いという理由や、交流系２の事故時に変換器３３及び３
４にかかる電圧が不明になるという理由によシ、変換器
３３及び３４の直流側はバイパススイッチ４３及び４４
またはバイパスペアによって短絡される。このため直流
電圧は零電圧近くになシ、送電端の交直変換器３１及び
３２の必要とする無効電力が増加する。

交流系統２の事故は、５０〔ｍＳ〕〜１００［ｍＳ　］
を考えればよいため、変換器３１及び３２を停止しない
。したがって、送電端では事故前と同様に定電流制御運
転されている。この場合送電端の無効電力補償装置８１
の補償容量が小さい場合は変換器３１及び３２が必要と
する無効電力の不足分は原子力発電機１１からもらうこ
とになるが、補償容量が大きい場合は必要な無効電力の
ほとんどは無効電力補償装置からもらうことになシ、発
電機の出力電流は小さくなる。

第２図は、上述した動作を説明するために示すタイムチ
ャートである。第２図において、横軸は時間ｔを、縦軸
は各部の波形をそれぞれ示している。図中では時刻ｔｌ
で交流系事故が発生し、時刻ｔ２で事故が除去された場
合を示しておシ、発電機１１からの出力電流Ｉｇの波形
のうち実線は無効電力補償装置８１の容量の大きい場合
、破線は小さい場合を示している。

原子力発電所１の発電機１１ではこのような事故に対し
て原子力発電所１を保護するため、制御系４のパワーロ
ードアンバランスリレー（以下、単ＫＰＬＵ−Ｒｙと称
す）が備えつけられている。

このＰＬＯ−Ｒ，Ｙの動作を、第３図に示す論理図を参
照しながら説明する。ＦＬＵ−几ｙ２００は、発電機１
１の出力設定値Ｉｐと出力電流の大きさ工、の差が６０
〔饅〕を超える条件（ｌＩｐ　−Ｉ、１〉６０％）で発
する信号Ｓｌと、発電機１１の出力電流の時間的変化が
一定値を超えた条件（１１，ｌ／ｄｌ）ａ）、例えば４
０　Ｃ％　］／１０　ＣｍＳ　〕となる条件で発する信
号Ｓ２とを論理積（アンド）回路２０１でアンドをと９
動作して保護信号ｓＳを出力し、この信号で原子力発電
所をスクラムにする。しかし上述の交流系２の事故の場
合には、交流系統２の制御保護装置（図示せず）により
、通常、５０〔ｍｓ〕〜１００〔ｍ８３以内には事故は
除去できるので、このときにＦＬＵ−Ｒｙが動作するの
は好ましくない。しかしながら、無効電力補償装置８１
の容量が大きい場合には動作する可能性がある。一方、
無効電力補償装置８１の容量が小さい場合には、事故発
生直後にＰＬＯ−ｇｙが動作することはないが、交流系
統２の制御保護装置（図示せず）による保護（主保護）
が失敗し、故障を除去できないときは直流系３の全体停
止に至ることになる。その結果、この場合には、逆にＰ
ＬＵ−７Ｒｙの誤不動作となり、原−１−１力発電所の
保護がＰＬＵ−Ｒｙではできないことになる。

この場合は原子力発′ｉ℃機１１の機緘系の保護による
ことになる。

このようなＰＬＯ−ＢＹの誤動作を防止するために本発
明がなされたもので、以下に第４図以下の図面を参照し
て説明する。

第４図は本発明に係る電力系統の協調制御方式に用いる
制御系の実施例を示す回路図である。第４図は、反流系
２の事故時にパワーロードアンバランスリレー２００の
誤動作を防止するために、第３図に示したパワーロード
アンバランスリレーのアンド回路２０１からの保護信号
ＳＩ！と、前記信号Ｓ工とを取９込み、これに基づいて
交流系統２の主保護動作の時限Ｔｏより所定の時限たけ
長い時限Ｔｔの間、前記保睦信号８８をロックし、その
時限Ｔ＋経過後も信号Ｓｌがあるときにイば号を出力す
る保護回路３００及び発電機１１の電流の時間的変圧要
素の信号Ｓ２を保持しておく保廐回路３０１を付加した
ものである。

さらに、第４図に従って説明すると、２００はパワーロ
ードアンバランスリレー、３０２はアンド回路２０１の
出力をロックするだめのタイマ時間Ｔ１をもつタイマ、
３０３は原子力発電磯電流の時間的変化の要素信号Ｓｚ
ｔ検出し、保持しておくだめのフリップフロップ３０４
をリセットするためにタイマ時間Ｔ２をもつタイマ、３
０５は前記タイマ３０２の出力とパワーロードアンバラ
ンスリレーのもう１つの要素である発′亀機の出力指令
と発電機電流との差が規定値以上となる信号Ｓ１のアン
ドをとるアンド回路、３０６は同様にアンド回路３０５
の出力と前記ノリツブフロップ３０４とのアンドをとる
アンド回路である。そして、保趨回路３００は、タイマ
３０２と、アンド回路３０５とから構成されている。ま
た、保護回路３０１は、タイマ３０３と、７リツプフロ
ツグ３０４とで構成されている。

このように構成された実施例の動作を第５図に示すタイ
ムチャートを参照しながら説明する。第５図は第２図に
示したと同じ事故における第４図に示した回路の動作を
示した図である。しだがって、横軸は時間ｔを縦軸は各
部の波形を、それぞれ示したものである。

時刻１１で受′亀側父流系Ｍ２で事故が発生すると、発
電機１１の出力電流■１が減少し、時刻ｔ。

でＰＬＵ−Ｒｙ２００のアンド条件が満足されて保衾信
号ＳＯが出力される。この出力にょシタイマ３０２及び
３０３が動作し、タイ７３０２はＴｌ後、タイマ３０３
はＴ２後に状態を復帰（もとの状態に戻る）する。第５
図には、前記の状態のタイマ３０２及びフリップフロッ
プ３０４の出方波形が示されている。ここで、時限Ｔ１
を交流系統２ノ主ｆｆ１ｒｆＪ［＋作ＢＨ’ＲＴ　ｏ　
　（’ｆ９Ｌｊｔハ、８ｏｃｍｓ〕）以上に設定してお
けは、Ｔｌ後、交流系統２の生保＆が成功していた場合
に発電機１１の出方電流Ｉ、は発′屯機出力指令Ｉｐに
近い値となっており、アンド回路３０５は条件を満足し
ないので、出力信号は出力されないことになる。

一万、時限Ｔ２は時限Ｔ、よシも大きく設定されるが、
時限ＴＩ経過後アンド回路３０５の出力信号が出力され
ないので、アンド回１僑３０６も出力せず第３図の説明
で述べたような不都合は生じない。また、仮シに、交流
系統２の主保護が不成功の場合は、タイマ３０２が復帰
している状態で、信号Ｓ１が１”となっているので、ア
ンド回路３０５から出力信号が出力され、ノリツブフロ
ップ３０４からの出方信号とのアンド条件がアンド回路
３０６で形成されるので保護信号Ｓｓａが出力され、原
子力発電所１のスクラムは確実にできる。

なお、以上は無効電力補償容量８１が大の場合について
説明したが、これが小の場合はＰ　Ｌ　Ｕ’　−Ｒｙ２
００が動作することはないので、伺ら問題とはならない
。したがって、ＰＬＵ−Ｒｙ２ｏ。

の誤動作による原子力の無駄なスクラム化は防止できる
。

第６図は、本発明の他の実施例を示すブロック図である
。この実施例では交流系統２の主保獲動作失敗時のパワ
ーロードアンバランスリレーの誤不動作を防止するため
に、前述の第４図に示した回路にさらに直流全系２のブ
ロックの信号を付加したものである。第４図と異ったも
のについてのみ説明すると、３０７は第４図の回路の保
＠侶号出力と直流全系ブロック信号との論理和（オア）
をとるオア回路である。

このように構成された実施例の動作は、前記アンド回路
３０６の出力信号または直流全系ブロック信号ＳＲいず
れかの他号がおるとき保護信号を出力する、第２図に示
したと同じ事故で、交流系統２の主保護で失敗した場合
のこの回路による動作を第７図に示す。１ｏでアンド回
路２０１から保護信号Ｓ８が出力され、タイマ３０２及
び３０３が動作する。、各々時限Ｔｌｓ時限Ｔ２の時間
後に状態が復帰するが、交流系統２の無効電力補償容量
８１が小さい場合はアンド回路３０５の出力が出ないだ
め、アンド回路３０６は出力が得られなく、第４図のま
までは誤不動作となるが、オア回路３０７を追加するこ
とによシ、直流全系ブロック信号（停止信号）ＳＲが出
された時点ｔ３で出力スクラム信号Ｓｏが得られ、原子
力発電所１をスクラムとして保護できる。尚、無効電力
補償容量が大きい場合は、ｔｏからＴｚｍ過した時点で
、アンド回路３０５及び３０６が動作するのでオア回路
３０７からスクラム信号Ｓｏが出力され、伺ら問題ない
。

上述のように、上記実施例によυ原子力保護用のパワー
ロードアンバランスリレー２００の誤動作、誤不動作が
防止できるので、システムを信頼性の高いものとするこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれは、原子力発電所と直流
系との協調をとるようにしたので、原子力発電所を安定
に運転できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の対象とする電力系統の全体を示す系統
図、第２図は受電側交流系統事故時の動作波形を示すタ
イムチャート、第３図はパワーロードアンバランスリレ
ーの原理的構成を示す回路、第４図は本発明の実施例を
示す回路図、第５図は第４図に示す実施例を電力系統に
適用しｆｃ場合の動作波形を示すタイムチャート、第６
図は本発明の他の実施例を示す回路図、第７図は第６図
に示す実施例を′屯力糸仇に適用した場合の動作波形を
示すタイムチャートである。 １１・・・原子力発電機、３１乃至３４・・・又直変換
装置、２００・・・パワーロードアンバランスリレー、
３００及び３０１・・・保護回路。 代理人　弁理士　鵜沼辰之 茅　ｌ　ロ 第２　目 ＄３　ロ ー５″２ 第４　囚 ＄５月 連１ （−系 峠 裳 第２　口 ＄７呂 東京都千代田区神田駿河台四丁 目６番地

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子力エネルギを電力に変換する原子力発電所と、
   その電力を直流に変換し、これを送電線を介して送電し
   て受電側で再び交流に変換して交流糸に供給する直流系
   と、上記電子力発電所及び直流系を制御し保繰する制御
   系とを有する電力系統において、前記制御系は、発電出
   力指令と該原子力発電所から取シ出される電流との差が
   規定値を超えたときに発せられる第１の信号、該原子力
   発’ｋＱｉから取９出される電流の時間的変化率が所定
   価を超えたときに発せられる第２の信号の論理積条件で
   保護信号を出力するパワーロードアン／り２ンスリレー
   と、このパワーロードアンバランスリレーからの保護信
   号を取り込むと共に、前記第１の信号を取り込み前記保
   護信号を一定時限Ｔ１の間たけロックし、その時限経過
   後にも前記第１の１８号があるときに信号を出力する第
   １の保護回路と、前記第２の信号を一定の時限Ｔ２の間
   だけ保持する第２の保岐回路とを備え、一定時限Ｔ１経
   過後に前記第１及び第２の保護回路から信号が出力され
   ているときに前記原子力発電所をスクラムすることを特
   徴とする電力系統の協調制御方式。 ２、特許請求の範囲第１項記載の電力系統の協調制御方
   式において、前記第１の保護回路は、一定期間ＴＩを交
   流系の主保護動作時間７０以上としたことを特徴とする
   電力系統の協調制御方式。 ３、電子力エネルギを電力に変換する原子力発電９Ｆと
   、その電力を直流に変換し、これを送電線を介して送電
   して受電側で再び交流に変換して交流系に供給する直流
   系と、上記原子力発電所及び直流系を制御し保護する制
   御系とを有する電力系統において、前記制御系は、発電
   出力指令と該原子力発電所から取シ出される電流との差
   が規定値を超えたときに発せられる第１の信号、該原子
   力発電所から取り出される電流の時間的変化率が所定価
   を超えたときに発せられる第２の信号の論理積条件で保
   護信号を出力するパワーロードアンバランスリレーと、
   このパワーロードアンバランスリレーからの保護信号を
   取シ込むと共に、前記第１の信号を取り込み前記保睦信
   号を一定時限Ｔｔの間たけロックし、その時限経過後に
   も前記第１の信号があるときにイ＝号を出力する第１の
   保護回路と、前記第２の信号を一定の時限Ｔ２の間だけ
   保持する第２の保護回路と、一定時限ＴＩ経過後に前記
   第１及び第２の保護回路からの信号が出力されていると
   きに出力されるスクラム用信号及び前記直流系全系の保
   護をするだめのブロック信号の論理和をとシ、いずれの
   信号によっても原子力発電所をスクラムすることを特徴
   とする電力系統の協調制御方式。