JPS6336214B2 - - Google Patents

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JPS6336214B2
JPS6336214B2 JP57067189A JP6718982A JPS6336214B2 JP S6336214 B2 JPS6336214 B2 JP S6336214B2 JP 57067189 A JP57067189 A JP 57067189A JP 6718982 A JP6718982 A JP 6718982A JP S6336214 B2 JPS6336214 B2 JP S6336214B2
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JP
Japan
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power
power transmission
frequency
transmitted
control function
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JP57067189A
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English (en)
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JPS58186338A (ja
Inventor
Buichi Sakurai
Kyoshi Goto
Toshiharu Kunyoshi
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Toshiba Corp
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Electric Power Co Inc
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Landscapes

  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複数の発電機で発生させた電力を、
直流送電線と交流送電線とで構成される送電系統
にて負荷側に供給する場合に、直流送電線と交流
送電線との送電電力の比率制御を行なう電力制御
装置に関する。
電力系統の規模が拡大されるのに従がい建設さ
れる発電機の単機容量も増加の一途を辿つてい
る。また、発電所の建設場所は、負荷中心より遠
隔地になつてきているので、長距離、大電力送電
を行なう必要がでてきている。しかし、従来の交
流送電系統では、長距離、大電力送電を行なう場
合は、安定度問題が発生してくるのは周知の通り
である。
安定度問題を解決するためには、1送電回線を
増やす。2直列コンデンサの適用。3中間開閉所
の設置等があるが、1の送電回線を増やすこと
は、建設費が膨大となり現実的ではない。2の直
列コンデンサの適用は、発電機やタービンのロー
ターに軸ねじれ振動を誘起することが知られてお
り、軸ねじれを防止することが困難であるので、
採用には限度がある。3の中間開閉所の設置も建
設費が高く、送電路インピーダンスを小さくする
ためには、数多くの中間開閉所を設置することが
必要であり実用的ではない。
ところで、半導体技術の進歩により、信頼度の
高い高耐圧、大電流のサイリスタ素子が製作でき
るようになり、日本国内においても大電力の直流
送電が実現されている。この直流送電技術を応用
すれば、前述した、長距離、大電力送電が可能に
なるが、発電機を系統に並列にしたときの初負荷
制御が直流単独送電の場合は複雑となることと、
発電機低負荷時の周波数制御を不要にするため等
による系統構成の種々の条件により、直流送電系
統と交流送電系統を併設して、長距離、大電力送
電を行なう必要が生じてきている。
第1図に、このような直流送電系統と交流送電
系統(以下、ハイブリツド送電系統と略す)にて
長距離、大電力送電を行なう場合の例を示す。以
下第1図について説明する。発電機は、一般に複
数台のものが設置されるがこの例では、発電機を
2台で、代表させて示している。
変圧器3は、発電機1,2の主変圧器である。
発生した電力の一部は、変換器用変圧器4、順変
換器5を介して直流に変換され、直流送電線路6
を通して送電される。そして、負荷端に隣接して
設置された逆変換器7により交流電力に変換さ
れ、変換器用変圧器8を介して、交流系統に接続
される。一方、発電機1,2で発生した電力の一
部は系統変圧器9を介して、交流送電線路10、
系統変圧器11により交流のままで送電される。
このようなハイブリツド送電系統では、直流系
統で送電する電力と交流系統で送電する電力の送
電比率をどのように設定すれば良いかが問題とな
る。この比率制御としては、(1)交流送電電力を一
定に制御する方式、(2)直流送電電力を一定に制御
する方式、(3)交流系統と直流系統の送電電力を分
担制御する方式等がある。
ここで、交流送電電力を一定となるように制御
する方式では、交流送電電力が一定であれば、発
電機の相差角は、運転中ほぼ一定となるので安定
度が向上する。しかし、送電線路の運用状態が変
化すると、線路インピーダンスも変化するので、
安定度が厳しくなることがある。交流送電電力が
一定の場合は、送電線の運用状態の変化により安
定度問題が発生することがあり、この安定度問題
を予測するために線路の運用状態を常に監視し、
その状態変化に対応した制御が必要である。その
ため複数箇所設置された中間開閉所から送電線路
の状態を送信する必要が生じる。また、交流送電
電力設定値より、発電電力が低い場合は、直流送
電系統を停止させる必要があり、設備稼動率が低
下し好ましくない。
一方、直流送電電力を一定に制御する方式で
は、変換器の点弧角を一定に制御すればよいので
装置が簡単となる。しかし、発電量が変化する
と、交流送電側の送電電力が変化するため発電機
の相差角が変動し安定度上好ましくない。また、
発電量が直流送電電力以上にならなければ、交流
送電系統を使用できないという交流送電電力一定
制御方式と同様の欠点を有している。
また、交流系統側で事故が発生したとすると、
直流単独送電となるわけであるが、その直流単独
送電となるときに、発電機は負荷側の系統と非同
期で運転されることになる。そのために、発電機
の周波数が変動することとなるので、発電所の所
内補機の運転に好ましくないばかりでなく、発電
機を停止するための保護リレーが動作することも
ある。
このように、ハイブリツド送電と直流単独送電
においては、系統構成が変化したときに、系統の
周波数変動、及び有効電力動揺が発生するので、
発電機を安定に運転させるために、どのように送
電系統を制御すればよいかということが問題とな
る。
そこで、ハイブリツド送電時においては、直流
系統送電電力と交流系統送電電力との分担比率を
制御し、直流単独送電時においては発電機の周波
数が一定となるように制御を行なう方法が考えら
れている。しかし直流単独送電からハイブリツド
送電への切換時、あるいはハイブリツド送電時か
ら直流単独送電への切換時には、その切換えによ
つて系統の周波数変動や有効電力動揺が発生する
ことがあるので、発電機を停止させなければなら
ないことも生じるおそれがあつた。
発明の目的 本発明の目的は、交流直流併用送電系統の直流
単独送電からハイブリツド送電への切換え、ある
いはハイブリツド送電から直流送電への切換えが
無動揺で行なえることのできる交直併用送電系統
の電力制御装置を得るにある。
発明の概要 この目的を達成するため、本発明においては、
直流単独送電時に送電電力の制御を行なう周波数
制御機能と、ハイブリツド送電時に送電電力の制
御を行なう分担比率制御機能とを有する制御装置
を設け、分担比率制御機能が作動中には、直流単
独送電への切換の際に全発電電力が周波数制御機
能の目標値となるようにしておき、一方、周波数
制御機能が作動中には、ハイブリツド送電への切
換の際に全発電電力が周波数制御機能の目標値の
初期値となるようにしておき交流系統側が動揺を
生じないような変化率でもつてその目標値を変化
させるようにする。
発明の実施例 以下、図面に示す一実施例に基づいて本発明を
説明する。第2図は本発明の電力制御装置を交直
併用送電系統に適用した場合のブロツク構成図で
ある。
発電機1,2で発生した電力は、それぞれの発
電機変圧器3を介して母線に供給される。母線に
供給された電力の一部は変換器用変圧器4、順変
換器5を介して直流に変換され、直流送電線路6
を通じて負荷側に送電される。負荷側では、それ
に隣接して設置された逆変換器7により交流電力
に変換され、変換器用変圧器8を介して負荷に送
電されるようになつている。一方、母線に供給さ
れた電力の一部は系統変圧器9を介して、交流送
電線路10にて交流のままで送電され系統変圧器
11により負荷に送電されるようになつている。
ここで遮断器13,14は、変換器用変圧器4,
8や直流送電線路6および順、逆変換器5,7に
て発生した事故を除去するために設置され、遮断
器15,16は系統変圧器9,11および交流送
電線路10で発生した事故を除去するために設置
されている。
電力制御装置100は、母線電圧の周波数を検
出する検出器101と、交流系統の有効電力を検
出する検出器102と、直流系統の有効電力を検
出する検出器103と、変換器5,7を制御して
直流電力の送電量を制御するための変換器制御装
置17と、各種制御機能を有する制御装置104
とを備えている。
制御装置104は、ハイブリツド送電時には分
担制御機能により直流系統と交流系統の送電々力
の分担比を制御し直流単独送電時には周波数制御
機能により発電機周波数を一定に制御するもので
ある。そして、ハイブリツド送電時には、周波数
制御機能が分担制御機能の出力信号に追従するよ
うに、また直流単独送電時には、分担制御機能が
周波数制御機能の出力信号に追従するようにする
ことにより、ハイブリツド送電と直流単独送電と
を切換る際に発生する系統の周波数変動と有効電
力の動揺を減少させるトラツキング機能を有す
る。
第3図に、分担制御機能A、周波数制御機能B
およびトラツキング機能Cを持つ制御装置104
の詳細構成図を示す。直流系統有効電力検出器1
03の出力信号PDCと交流系統有効電力検出器1
02の出力信号PACとを加算器110に入力する
ことにより全発電量PTが得られる。
この全発電量PTにある係数を乗じるための係
数乗算器111の出力が直流送電系統にて送電す
る電力基準値Prefとなる。すなわち、係数乗算器
111の係数は交直の分担比率を決めるための値
である。この係数乗算器111は、その基準値
Prefが瞬時に変化しないように一次遅れ要素を付
加するとより安定とすることができる。
基準値Prefと直流有効電力PDCの偏差を減算器
112により求め、その偏差が分担制御系を安定
に、要求される速応度と制御精度を満足するため
に、例えばPID演算器を適用した制御補償器11
3へ入力する。一方、その偏差は積分要素を持つ
補償器115に入力される。この場合、偏差はハ
イブリツド送電時にa接点が閉、b接点が開とな
る切換器114を通じて送られる。そして補償器
113,115の出力が加算器116に入力さ
れ、その出力がハイブリツド送電時にa接点が閉
となる切換器121を通じて、直流送電々力を与
えられた分担となるように制御するための変換器
制御装置7へ送られる。
次に直流単独送電時の周波数制御は、周波数基
準発生器より作成された周波数基準値Frefと周波
数検出器101の出力信号である発電機周波数信
号Freqを減算器117で減算して周波数偏差信
号DFを作成し、積分機能を持つた制御補償器1
19を通じて変換器制御装置17へ制御信号を出
力する。
次に、追従機能Cについて説明する。ハイブリ
ツド送電時は、分担制御機能Aの動作中である
が、分担制御機能Aの出力は直流送電系統の送電
電力を制御しており全発電電力を送電するための
出力信号ではない。したがつて、直流単独送電に
切換るときには、直流送電系統で全電力を送電す
ることになる。
系統に何らかの事故が発生し、ハイブリツド速
電から直流単独送電に切換つたとき、ハイブリツ
ド時に交流系統にて送電していた電力の量だけ、
直流単独送電切換時に発電電力が送電電力よりも
上まわることになり周波数変動等が生じる。従つ
て直流単独送電時において、直流系統で全発電々
力を送電するために、まず、全発電電力信号PT
を基準信号として積分要素119Aの出力信号と
の差をとり、その差を積分要素119Aの入力信
号とする。
このとき、比列・微分要素119Bの入力信号
は切換器114により切つているのでその出力信
号は零となつている。従つて、積分要素119A
は入力信号が零となるように動作するので、周波
数制御機能の出力信号は常に全発電量に一致して
いる。よつて、ハイブリツド送電から直流単独送
電に切換つても周波数の動揺が発生しない。
次に、直流単独送電時は、分担制御機能におけ
る係数乗算器111の出力信号は、第4図に示す
ように直流単独送電時にa接点開となる切換器1
14AによりK3が選択されているので、比列係
数KRはK3に一致しており、そのため積分要素1
23の出力はKRとなり、乗算器124により全
発電量に相当する信号PTと乗算されてK3・PTと
なる。ここでK3を1とすれば、係数乗算器11
1の出力信号はPTとなるが交流送電々力は零で
あるためPTは直流系統有効電力検出器出力信号
PDCに等しい。
そのため、第3図の減算器112の出力は零と
なつている。
また、分担制御機能における積分要素115は
周波数制御機能出力信号を基準信号として、自分
自身の出力信号との差をとり、この差を入力信号
としているので常に周波数制御機能出力信号と一
致している。
従つて、直流単独送電系統からハイブリツド送
電系統に切換つたときにおいても有効電力の動揺
は発生しない。
ハイブリツド送電に切換つた直後は、係数乗算
器111の係数K3は通常1であるため直流送電
系統にて全発電々力が送電されている。その後、
徐々に交流系統側に有効電力をのせていくために
有効電力動揺が発生しないような変化率で、第4
図に示した従来行なわれている変化率制限回路を
構成する比例定数K1、リミツタ122、積分要
素123を設定して、第5図に示すように分担係
数をK2にする。なお、第5図においてK3からK2
に変化する時間Tは、第4図に示した積分時定数
Tである。
発明の効果 以上述べたように、本発明の電力制御装置は、
ハイブリツド送電時における分担比率制御機能
と、直流単独送電時の周波数制御機能を持ち、さ
らにこれら両者の機能を相互に動作中の機能の出
力信号に対して追従させることにより、送電系統
構成の切換え時においても、系統周波数変動や有
効電力動揺をなくし、常に安定な送電を行なう事
が可能となる。
また、本文中において、全送電々力を検出する
ために交流有効電力と直流有効電力の和を演算し
たが、各発電機端にて有効電力を検出し、その和
をとり全発電量を求めたり、主蒸気流量や、ター
ビントルク等の信号など、発電機出力に比例する
信号であれば同様な効果が得られることは言うま
でもない。
【図面の簡単な説明】
第1図はハイブリツド送電系統の系統図、第2
図は本発明の電力制御装置を適用したハイブリツ
ド送電系統における変換器制御ブロツク図、第3
図は本発明の一実施例の制御装置の機能構成図、
第4図は係数乗算器の詳細図、第5図は係数乗算
器の動作図である。 1,2……発電機、3……発電機用主変圧器、
4,8……変換器用変圧器、5……順変換器、6
……直流送電線路、7……逆変換器、9,11…
…系統変圧器、10……交流送電線路、12……
負荷、13,14,15,16……遮断器、17
……変換器制御装置、100……電力制御装置、
101……周波数検出器、102……交流系統有
効電力検出器、103……直流系統有効電力検出
器、104……制御装置、110,116……加
算器、111……係数乗算器、112,116,
117,118,120,121……減算器、1
13,115,119……制御補償器、114,
121……切換器、119A……積分要素、11
9B……比例・微分要素、122……リミツタ
ー、123……積分要素、124……乗算器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 発電機で発生した電力を直流送電系統と交流
    送電系統とで構成される送電系統にて送電すると
    きのその送電電力を制御する電力制御装置におい
    て、前記発電機の周波数を検出する検出器と、前
    記交流送電系統の交流有効電力を検出する検出器
    と、前記直流送電系統の直流有効電力を検出する
    検出器と、ハイブリツド送電時には前記直流有効
    電力と前記交流有効電力との比率が予め定められ
    た値となるような第1の制御指令を出す分担比率
    制御機能と直流単独送電時には前記発電機の周波
    数が予め定められた値となるような第2の制御指
    令を出す周波数制御機能と前記分担制御機能が動
    作中には前記周波数制御機能を前記前記分担制御
    機能に追従させ前記周波数制御機能が動作中には
    前記分担制御機能を前記周波数制御機能に追従さ
    せる追従機能とを有する制御装置と、前記第1の
    制御指令あるいは前記第2の制御指令を入力して
    前記直流送電電力を制御するための変換器制御装
    置とからなる電力制御装置。
JP57067189A 1982-04-23 1982-04-23 電力制御装置 Granted JPS58186338A (ja)

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JPH01175516U (ja) * 1988-05-27 1989-12-14

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