JPS6277828A - 電力系統の安定化方式 - Google Patents

電力系統の安定化方式

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JPS6277828A
JPS6277828A JP60216718A JP21671885A JPS6277828A JP S6277828 A JPS6277828 A JP S6277828A JP 60216718 A JP60216718 A JP 60216718A JP 21671885 A JP21671885 A JP 21671885A JP S6277828 A JPS6277828 A JP S6277828A
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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って脱調を予測し、一部の
発電機をしゃ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。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
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、発電機の一部をしゃ断す
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様に等価表現した場合、その一部
をしゃ断すれば慣性と発電機への機械的入力はしゃ新前
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、磯、負荷分布、系統
の構成等によって、典型的な脱調の様相が存在する。例
えは、1.・・9mまでの発電機(は事故によって一緒
にITh 、i’:+’+するが、m+1゜・・、nの
発電機はその全体戊いは−85が1.・・2m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+i。
・・・、n)のグループを脱調子測発電磯群と称する。
そこで、現在この対策として送電線や変圧器告の両ソ、
°コ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ゃ断するだめ、系統を安定
化するまでのしゃ新盆が大きなものとなる。−!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
揺が大きくなってしまう、 〔発明の目的〕 本発明は上記のような小情を考慮して成されだもので、
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
一部の発電機をしゃ断し少ないしゃ新盆で系統を安定化
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。
〔発明の概要〕
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9位相角を
算出し、前記脱調予測発電機のしゃ断量の慣性および機
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2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ゃ断するようにしたことを特
徴とする。
〔発明の実施例〕
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、4ノは上記代表発電機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は上記各脱調予測
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doll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〜
20rr+sec程度の周期でサンプリングし、両者つ
まり代表発准(−幾1と脱調予測発電機2との(月対的
な動揺を把握して脱調予測としゃ新盆を決定するもので
、伝送部52よシしゃ断指令部7を介して所要の台数だ
け脱調予測発電機2をしゃ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。
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、数就〜数馴程度の同期で、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。
つきに事故発生時は、代表発電機lと脱調予測発電機2
の電気的出力値Pro 、 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、つまシ代
表発電機1.脱調子測発電磯2の事故発生後の車力変動
状況から必要なしゃ新盆を決定し、しゃ断指令部7を介
して必要な台数だけ脱調予測発電機1のしゃ断を実施す
る。以降、系統の動揺が継続中は、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
の位相角差、角速度差を監視し、必要に応じて再度脱調
予測発電機2の一部を追加しゃ断する。
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。よって、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ゃ断する。
また第3図(a) (b) (c)に示すように、事故
発生時tI +事故除去時t、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1n時点までの情報によシ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
を行なって高速に近似解を求める。
ここでは、小数除去後のtnまで変81のを実flll
+するものとし、角速度ω1位相角δけ以下の方法によ
り求める。
つま9、電力動揺方程式は次式(1) (2)にて表わ
される。
dδ 、、             ”’ ”°C2)ここ
で、PIN + poは発電機の機械的入力(ターヒン
入力)と電気的出力である1、よって、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、とのΔを間の角速度ωの増加分は、 PIN   P(jt) Δω=□・jt   ・・・・・・(3)ωに:ωに−
1+Δω      ・・・・・(4)ここで、KIr
i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、δに=δx−+
 + (ω、+ωえ−、)Δt/2  ・・・・・・(
5)となる。したがって、tntでの角速度ω2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jt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、t8時点で、脱調
予測発電機2(同一所内のn台の台数を等価−機として
扱う)のn台中、m台をしゃ断する場合、しゃ断後の慣
性と機械的入力の予測値M*。
PIN”は、 M“二 M□       ・・・・・・(6)PIN
 ” PIN□       ・・・・・・(7)とな
る。また、電気的出力Pも変化するので、その予想値ビ
を用い、ここでは定常値に一致するものと仮定する。こ
の時成力動揺方程式はP*=Po  とすれば、 よって、1 ) 1.時点の角速度ωは次式となる。
ここで、ωt、はt8時点の角速度ωの(LCであり、
tn時点の電力値Ptnがt8時点まで続くものとして
(10式から求められる。
PIN −Ptn ωt、 −−(ts  t n )+ωtn  ・・・
(10−1)なお、ts > t > tn  ではP
IN  Ptn ωt = −(t−t n )+ωtn    ・・(
10−2)となる。
一方、代表発電機1の動揺は、1.時点から1n時点1
では上記で実α111シた電気的出力Pを基シて、(3
) (4) (5)式によりtn時点の角速度ωtn 
、位相角δ1nを求める。10時点からt1時点までの
間は、tn時点の電力Pi、が継続するものと近似して
算出する。すなわち、 PINS −Ptn5  。
ω4−□・(t、−ts)+ωtn  ・・・(11)
S となる。ここで(111+)はち1故発生から除去まで
、(ts   tt )  は除去からしゃ断実施・牛
での、約70m冠、100rr+sec程度の夫々時間
である。(Lnjt)は約50m電、(t4−ts)は
約200 m5ec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I
と脱調子測発イ′L機の相対的な位相角(δ3.δn)
の差分は、 となるので、(9) 、 (10−1) 、 (10−
2) 、09式から求められる。
したがって、この位相角差Δδが予め設定したしきい値
δ11m1t以内となるようなmをしゃ断台数として決
定する。そして、最終的にしゃ断指令部7を介して、こ
の決定台数mだけ脱調予測発電機2をしゃ断して安定化
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ゃ断による位相角差の安定化証
を求めてしゃ断台数を決定し、また、1n以降さらに電
気的出力を測定して角速度ω9位相角δを計算により求
め、さらに角速度ω1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、その一部をしゃ断することによっ
て安定化するようにしたものである。
従って、本安定化方式によれば前述した脱調分離リレー
等によって完全に脱調してから全発電機をしゃ断する方
式に比較して、早期に脱調を予測してしゃ断することに
より、しゃ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、他の発電機動揺は犬さくなるが、
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たが、事故
中の場合は事故除去時点以後定常時の電気的出力値に戻
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9代表の各発電1幾
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21代表発社機1に置くようにしてもよい
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、代表発電機と複数
の脱調子測発′社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′rti機と各脱調予測発電1幾の角速度1
位相角を算出し、前記脱調子測発’i1機のしゃ断接の
個性およびり械的入力を予測し、且つこの予測値を基に
前記脱調子測発′亀機の角速度1位相角を予測し、前記
角速度9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
ゃ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ゃ断し少ないしゃ断量
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。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図。 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だめの図、第
3図(a)〜(c)は事故時の発電機の電力、角速度1
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・・
・他社力系統、41.42・・・測定部、51.52・
・・伝送部、6・・・中央部、7・・・しゃ断指令部。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 門弟1図 第2図 (a) (b) 第3図 (b) (C)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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。
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Cited By (3)

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