JP2599744B2 - Power system stabilizer - Google Patents
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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、電源線事故等によって、電源系統を構成す
る複数台の発電機群が過渡的に不安定となることを未然
に防止する電源系統安定化装置に関するものである。The present invention relates to a power supply for preventing a plurality of generator groups constituting a power supply system from becoming transiently unstable due to a power line accident or the like. The present invention relates to a system stabilizer.
第5図は例えば昭和58年電気学会全国大会講演論文89
2に示された従来の電源系統安定化装置の安定化制御量
決定用系統モデルであり、図において1A〜1Nは制御対象
となる電源系統を構成する発電機群、2はこれら発電機
群1A〜1Nより電力を供給されている主系統である。FIG. 5 shows a paper, for example, a presentation paper of the 1983 IEEJ National Convention.
2 is a system model for determining a stabilization control amount of the conventional power system stabilizing device shown in FIG. 2, wherein 1A to 1N are generator groups constituting a power system to be controlled, and 2 is a generator group 1A This is the main system supplied with power from ~ 1N.
次に動作について説明する。発電機群1A〜1Nの電気的
出力を事故発生前から発生後にかけてΔt間隔でサンプ
リングし、それらを積分することによって角速度ωを求
める。現時点t0,1時点前t1,2時点前t2の角速度ω
(t0),ω(t1),ω(t2)の3データにラグランジェ
補間法を適用することによって、将来時点tにおける角
速の予測値ω(t)を次式で与える。Next, the operation will be described. The electrical outputs of the generator groups 1A to 1N are sampled at intervals of Δt from before the occurrence of the accident to after the occurrence, and the angular velocity ω is obtained by integrating them. Angular velocity ω at the present time t 0 , t 1 before time 1 , t 2 before time 2
By applying the Lagrange interpolation method to the three data (t 0 ), ω (t 1 ), and ω (t 2 ), the predicted value of the angular velocity ω (t) at the future time point t is given by the following equation.
ω(t)=ω(t2)+α1(t−t2)+α2(t−t1)
(t−t2) …(1) 但し α1={ω(t2)−ω(t1)}/(t2−t1) α0={ω(t1)−ω(t0)}/(t1−t0) α2=(α1−α0)/(t2−t0) 発電機位相角δの推定式は(1)式を積分して次式と
なる。ω (t) = ω (t 2 ) + α 1 (t−t 2 ) + α 2 (t−t 1 )
(T−t 2 ) (1) where α 1 = {ω (t 2 ) −ω (t 1 )} / (t 2 −t 1 ) α 0 = {ω (t 1 ) −ω (t 0 ) } / (T 1 −t 0 ) α 2 = (α 1 −α 0 ) / (t 2 −t 0 ) The equation for estimating the generator phase angle δ is the following equation by integrating the equation (1).
δ(t)=δ(t0)+ω(t2)(t−t0)+α1{(t2
−▲t2 0▼)/2−t2(t−t0)} +α2{(t3+▲t2 0▼)/3−(t1+t2)(t2−▲t
2 0▼)/2 +t1t2(t−t0)} …(2) (2)式によって与えられる発電機位相角δ(t)が
予測時間0.2〜0.3s間に発散傾向を示し、かつ事前設定
したしきい値δlimit以上の場合に脱調(不安定)と判
定する。この場合、以下に示す方法によって、安定化制
御量(発電機しゃ断量)を決定し、その量分の制御を実
施する。δ (t) = δ (t 0 ) + ω (t 2 ) (t−t 0 ) + α 1 {(t 2
− ▲ t 2 0 ▼) / 2−t 2 (t−t 0 )} + α 2 {(t 3 + ▲ t 2 0 ▼) / 3− (t 1 + t 2 ) (t 2 − ▲ t
2 0 ▼) / 2 + t 1 t 2 (t−t 0 )} (2) The generator phase angle δ (t) given by equation (2) shows a divergence tendency during the predicted time of 0.2 to 0.3 s, If it is equal to or more than a preset threshold value δlimit, it is determined that the step-out (unstable) occurs. In this case, the stabilization control amount (generator cutoff amount) is determined by the method described below, and the control for that amount is performed.
第5図の発電機群1A〜1Nの合計単位慣性定数をM,合計
機械的入力をPmとする。又、第5図の母線Sから主系統
をみた短絡インピーダンス(駆動点インピーダンス)の
虚部である短絡リアクタンスをjXs、発電機側をみたト
ランスインピーダンスjXtと発電機内部インピーダンスj
Xd″との和をjXgとする。これらの量は、いずれもある
統一した系統基準容量をベースとして、単位法表現して
ある。又、各発電機1A〜1Nの容量は同一とする。The total unit inertia constant of the generator groups 1A to 1N in FIG. 5 is M, and the total mechanical input is Pm. The short-circuit reactance jXs, which is the imaginary part of the short-circuit impedance (drive point impedance) when the main system is viewed from the bus S in FIG. 5, the trans-impedance jXt when viewed from the generator side, and the generator internal impedance j
The sum with Xd ″ is jXg. These quantities are expressed in unit method based on a unified system reference capacity. The capacities of the generators 1A to 1N are assumed to be the same.
今、発電機群N台中n台をしゃ断したとすると、しゃ
断実施後の慣性定数M′、機械的入力Pm′は次式の様に
なる。Now, assuming that n out of N generator groups are cut off, the inertia constant M 'and the mechanical input Pm' after the cut off are as follows.
又、対象とする電源系統を第5図の様にモデル化する
ことによって、しゃ断実施直後の電気的出力の合計値P
e′は、次式の様に近似できる。 Also, by modeling the target power supply system as shown in FIG. 5, the total value P
e 'can be approximated as in the following equation.
ここでPeはしゃ断実施直前の電気的出力の合計値であ
る。 Here, Pe is the total value of the electrical output immediately before the interruption is performed.
しゃ断実施時点をtC、しゃ断後の動揺傾向を把握する
時点をtE,ΔT2=tE−tCとする。ΔT2は0.02〜0.03s程度
の短時間なので、その間における電気的出力変化は一定
と近似できる。従って、ΔT2間の位相角増加分Δδ′は
発電機の運動方程式に(3),(4)式を代入し、ΔT2
間積分することによって、 で求められる。もし、しゃ断を実施しなければ、位相角
増加分Δδは、 であるから、しゃ断による位相角の改善量Δδnは、 Δδn=Δδ−Δδ′ となる。Let t C be the time of interruption and t E , ΔT 2 = t E -t C the time of grasping the tendency of oscillation after interruption. Since ΔT 2 is a short time of about 0.02 to 0.03 s, the change in electrical output during that time can be approximated to be constant. Therefore, the phase angle increase Δδ ′ between ΔT 2 is obtained by substituting the equations (3) and (4) into the equation of motion of the generator to obtain ΔT 2
By integrating between Is required. If the cutoff is not performed, the phase angle increase Δδ is Therefore, the improvement amount Δδn of the phase angle by the interruption is Δδn = Δδ−Δδ ′.
このΔδnの改善によって、tE時点の位相角予測値δ
(tE)がしきい値δlimitより小さく、かつn−1台の
しゃ断ではδ(tE)がδlimetより大きくなるとき、n
を安定化制御量(発電機しゃ断量)と決定する。By this improvement of Δδn, the predicted phase angle value δ at time t E is calculated.
When (t E ) is smaller than the threshold value δlimit and δ (t E ) is larger than δlimet in the case of n-1 blocks, n
Is determined as the stabilization control amount (generator cutoff amount).
従来の電源系統安定化装置は、以上のように構成され
ているので、安定化制御量を決定するために対象系統を
短絡リアクタンスXsを使って事前にモデル化しなければ
ならず、系統条件や事故条件が短絡リアクタンスXs設定
時から大幅に変化した場合、制御誤差が大きい、又、安
定判別のしきい値δlimitを決定するため、事前に膨大
な量のシミュレーションを実施しなければならなかった
ので、経済的負担が大きいという問題点があった。Since the conventional power system stabilization device is configured as described above, the target system must be modeled in advance using the short-circuit reactance Xs in order to determine the stabilization control amount. If the conditions change significantly from the setting of the short-circuit reactance Xs, the control error is large, and a huge amount of simulation had to be performed in advance in order to determine the threshold δlimit for stability determination. There was a problem that the economic burden was large.
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、対象系統を事前に短絡リアクタンスXsを使
ってモデル化することなく安定化制御量が決定でき、安
定判別のしきい値も事前に設定することなく、オンライ
ンデータを用いて自動的に算出可能な電源系統安定化装
置を得ることを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and the stabilization control amount can be determined without modeling the target system in advance using the short-circuit reactance Xs, and the threshold value of the stability determination is also reduced. An object of the present invention is to provide a power system stabilization device that can be automatically calculated using online data without setting in advance.
この発明に係る電源系統安定化装置は、電源系統を構
成する発電機群を1台の等価な発電機に集約し、この集
約発電機が2×2のノードアドミッタンス行列を介して
仮想的な無限大母線に接続されたモデルで電源系統を表
現し、このノード・アドミッタンス行列要素の伝達サセ
プタンス分B12と集約発電機内部電圧の大きさEg及び無
限大母線電圧の大きさE0の積である電力一相差角曲線の
ピーク値を事故クリア直後の所定時間の発電機出力のオ
ンライン・データを使って推定し、上記電力−相差角曲
線のピーク値のオンライン推定値をベースにエネルギー
法を適用して安定判別、安定化制御量の決定を行うもの
である。The power system stabilizing device according to the present invention integrates a group of generators constituting the power system into one equivalent generator, and the integrated generator is virtually infinite via a 2 × 2 node admittance matrix. represent the power supply system connection model to a large bus, is the size product of E 0 size Eg and infinite bus voltage transfer susceptance component B 12 and aggregate generator internal voltage of the node admittance matrix elements The peak value of the power-phase difference angle curve is estimated using online data of the generator output at a predetermined time immediately after the accident is cleared, and the energy method is applied based on the online estimated value of the peak value of the power-phase difference angle curve. This is to determine the stability and determine the stabilization control amount.
この発明における電力一相差角曲線のピーク値は、事
故クリア直後極めて短時間の発電機出力のオンライン・
データのみで推定できるので、事前に対象系統を短絡イ
ンピーダンスでモデル化する必要がなく、安定判別のし
きい値である臨界エネルギー(不安定平衡点のポテンシ
ャル・エネルギー)も電力一相差角曲線のピーク値の推
定値から自動算出できるので、系統条件、事故条件に適
応した安定判別、安定化制御量の決定が行える。The peak value of the power one-phase difference angle curve according to the present invention is obtained by using the on-line
Since it can be estimated only with data, there is no need to model the target system in advance with short-circuit impedance, and the critical energy (potential energy at the unstable equilibrium point), which is the threshold for stability determination, is also the peak of the power-phase difference angle curve. Since the value can be automatically calculated from the estimated value, the stability determination and the stabilization control amount can be determined in accordance with the system condition and the accident condition.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。ま
ず本発明の基本原理を第1図を用いて説明する。第1図
は、本発明における電源系統安定化装置の保護対象とな
る電源系統をモデル化したもので、21は構成発電機群を
並列インピーダンス法で1台に集約して等価表現した集
約発電機、22は電源系統から電力を供給されている主系
統を表わした仮想無限大母線、23は集約発電機21と無限
大母線22の電気的結合を2×2のノード・アドミッタン
ス行列で表わしたものである。本実施例ではエネルギー
法を使った安定判別、安定化制御量の決定方法について
説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the basic principle of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a model of a power system to be protected by a power system stabilizing device according to the present invention. Reference numeral 21 denotes an integrated generator in which constituent generator groups are integrated into one unit by a parallel impedance method and equivalently expressed. , 22 is a virtual infinity bus representing the main system supplied with power from the power supply system, and 23 is a 2 × 2 node admittance matrix representing the electrical coupling between the integrated generator 21 and the infinite bus 22. It is. In this embodiment, a method of determining stability and determining a stabilization control amount using the energy method will be described.
第1図の系統モデルにおいて、集約発電機21の電気的
出力Peは、次式で与えられる。In the system model shown in FIG. 1, the electric output Pe of the integrated generator 21 is given by the following equation.
上式において、G11はノード・アドミッタンス行列23
要素の発電機側自己コンダクタンス分、G12は同じく伝
達コンダクタンス分、B12は同じく伝達サセプタンス
分、Egは発電機内部電圧の大きさ、δは発電機内部電圧
位相角、E0は無限大母線電圧の大きさである。尚、これ
らの各量及び第1図における集約発電機の機械的入力P
m、発電機の単位慣性定数Mはすべて、ある統一した系
統基準容量をベースとして、単位法表現した値とする。
(Pm,Pe,Mは構成発電機群の合計値となる。) 一般に送電線路の抵抗分はインダクタンス分に比べて
小さく、又電源系統内の負荷もあまり大きなものではな
い。従ってB12≫G11,G12が成り立ち、(7)式右辺は次
の様に近似できる。 In the above equation, G 11 is a node admittance matrix 23
Generator side self conductance component elements, G 12 is also transconductance component, B 12 is also transmitted susceptance component, Eg is the generator internal voltage of a magnitude, [delta] is the generator internal voltage phase angle, E 0 is infinite bus The magnitude of the voltage. These quantities and the mechanical input P of the integrated generator in FIG.
m and the unit inertia constant M of the generator are all values expressed in a unit method based on a certain unified system reference capacity.
(Pm, Pe, and M are the total values of the constituent generator groups.) Generally, the resistance of the transmission line is smaller than the inductance, and the load in the power supply system is not so large. Therefore, B 12 ≫G 11 , G 12 holds, and the right side of equation (7) can be approximated as follows.
Pe≒EgE0B12sinδ …(8) 本安定化装置が保護対象となる電源系統内の電源線で
短絡、地絡等の事故が発生し、それがクリアされた後の
状態を(8)式が表わしているとすると、事故クリア後
における過渡安定度の臨界エネルギー(不安定平衡点の
ポテンシャル・エネルギー)Vcは、次式によって与えら
れる。Pe ≒ EgE 0 B 12 sinδ ... (8) The state after an accident such as a short-circuit or ground fault has occurred on the power supply line in the power supply system to be protected by this stabilization device and the fault has been cleared (8) Assuming that the equation expresses, the critical energy Vc of the transient stability (potential energy at the unstable equilibrium point) after clearing the accident is given by the following equation.
(9)式に着目すると、Eg,E0,E12の個々の値がわか
らなくても、その積EgE0E12され既知ならば、臨界エネ
ルギーVcが算出できることがわかる。すなわち、 とおき、(9)式を書きかえると、次式となる。 Paying attention to equation (9), it is understood that even if the individual values of Eg, E 0 , and E 12 are not known, if the product EgE 0 E 12 is obtained and the value is known, the critical energy Vc can be calculated. That is, And rewriting equation (9), the following equation is obtained.
(11)式におけるPは、次に示す方法によって、事故
クリア後の集約発電機21の電気的出力データ、すなわち
構成発電機群の電気的出力の合計値Peのみを用いて算出
することができる。 P in equation (11) can be calculated by the following method using only the electrical output data of the integrated generator 21 after the accident is cleared, that is, only the total value Pe of the electrical outputs of the constituent generator groups. .
(8)式をPを使って書きかえると、 Pe=Psinδ …(12) (12)式の両辺をtで微分すると、 (13)式において、dδ/dtは角速度偏差Δωなの
で、 と書ける。(12)式,(14)式の両辺を2乗すると、 Pe2=P2sin2δ …(15) となるので、(15)式,(16)式の辺々をたし算すれ
ば、 従って、Pは次式より算出できる。If equation (8) is rewritten using P, Pe = Psinδ (12) Differentiating both sides of equation (12) with t gives In equation (13), dδ / dt is the angular velocity deviation Δω, I can write By squaring both sides of equations (12) and (14), Pe 2 = P 2 sin 2 δ (15) Therefore, if the equations (15) and (16) are added together, Therefore, P can be calculated from the following equation.
(17)式右辺のΔωは、事故発生時点をt=0として の積分計算より求められる。集約発電機21の機械的入力
Pmは事故発生前の構成発電機群1A〜1Nの電気的出力合計
値とほぼ等しいので、事前のオンライン・データとして
把握しておくことができる。又、事故発生後数秒間はPm
一定とみなせるので、結局Δωの算出に必要なオンライ
ン・データは集約発電機21の電気的出力Peのみとなる。
又、(17)式右辺におけるその他の構成要素も電気的出
力Peのみによって与えられる。 (17) Δω on the right side of the equation is based on the assumption that the accident occurrence time is t = 0. It is obtained from the integral calculation of. Mechanical input of central generator 21
Since Pm is almost equal to the total electric output value of the constituent generator groups 1A to 1N before the occurrence of the accident, it can be grasped as online data in advance. Also, for several seconds after the accident occurs, Pm
Since it can be regarded as constant, the only online data necessary for calculating Δω is only the electrical output Pe of the centralized generator 21.
Other components on the right side of the equation (17) are also given only by the electric output Pe.
例えば、dPe/dtは次の近似式より求めることができ
る。For example, dPe / dt can be obtained from the following approximate expression.
Δt:オンライン・データのサンプリング間隔 従って、事故クリア後における集約発電機21の電気的
出力Peのオンライン・データのみを使って、(17)式よ
りPを算出し、その推定値P*と(11)式より、事故状
態や系統条件に適応した臨界エネルギーVcが算出できる
ことになる。P*は例えば各サンプリング時点における
Pの平均値として求める。 Δt: sampling interval of online data Therefore, P is calculated from equation (17) using only online data of the electrical output Pe of the centralized generator 21 after the accident is cleared, and the estimated values P * and (11) From the equation, the critical energy Vc adapted to the accident state and the system condition can be calculated. P * is obtained, for example, as an average value of P at each sampling time.
P*の値は事故クリア後60〜70msecで、ほぼ正確に把
握できるので、安定化制御タイミングが遅れることな
く、臨界エネルギーである安定判別しきい値Vcが自動的
に算出される。その為、発電機群の電気的出力Peの予測
演算も不要となる。この安定判別しきい値Vcと事故中の
電気的出力Peのオンライン・データを用いて次式より算
出された事故中エネレギーVとの大小関係を比較するこ
とによって、安定判別が実施される。Since the value of P * can be grasped almost accurately in 60 to 70 msec after the accident is cleared, the stability determination threshold value Vc, which is the critical energy, is automatically calculated without delaying the stabilization control timing. Therefore, the prediction calculation of the electrical output Pe of the generator group is not required. The stability determination is performed by comparing the magnitude relationship between the stability determination threshold value Vc and the energy energy V during the accident calculated by the following equation using the online data of the electrical output Pe during the accident.
(19)式中の積分演算は台形近似等を用いて数値的に
実行する。なお、事故が主保護リレーによってクリアさ
れた場合には、ポテンシャル・エネルギーVpは、ほとん
ど無視できる値となる。 The integral calculation in the equation (19) is executed numerically using trapezoidal approximation or the like. When the accident is cleared by the main protection relay, the potential energy Vp becomes almost negligible.
オンラインで算出された事故中エネルギーVxと安定判
別しきい値Vcとを使用することにより安定判別は次式に
よって行われる。The stability determination is performed by the following equation by using the during-accident energy Vx and the stability determination threshold value Vc calculated online.
この(20)式で、不安定と判別された場合には、やは
りPのオンライン推定値P*を使って、次の様に安定化
制御量(発電機しゃ断量)が決定できる。 If it is determined in this equation (20) that it is unstable, the stabilization control amount (generator cutoff amount) can be determined as follows using the online estimated value P * of P as well.
第1図の系統を更に、第2図の様にモデル化する。第
2図において、Xgは母線Sから発電機側を見たトランス
リアクタンスXtと発電機内部リアクタンス(初期過渡リ
アクタンス)Xd′の和、Xs*は母線Sから主系統側を見
た短絡リアクタンスのオンライン推定値で、次に示す
(21)式より算出できる。これらの量も、系統基準容量
ベースのPu値とする。The system shown in FIG. 1 is further modeled as shown in FIG. In FIG. 2, Xg is the sum of transreactance Xt and generator internal reactance (initial transient reactance) Xd 'as seen from the bus S and the generator side, and Xs * is the online short-circuit reactance as seen from the bus S and the main system side. This is an estimated value and can be calculated from the following equation (21). These amounts are also assumed to be Pu values based on the system reference capacity.
Xgの値は、事故前の発電機並列状態より、事前のオン
ライン・データとして把握することができる。短絡リア
クタンス推定値Xs*は、Pのオンライン推定値P*を用
い、又発電機内部電圧の大きさEgと無限大母線電圧の大
きさE0が共に1.0Puと仮定することによって、次式より
求めることができる。The value of Xg can be grasped as prior online data from the generator parallel state before the accident. The short-circuit reactance estimated value Xs * is obtained by using the online estimated value P * of P, and assuming that the magnitude Eg of the generator internal voltage and the magnitude E 0 of the infinite bus voltage are both 1.0 Pu. You can ask.
すなわち、第2図のモデルにおいては短絡インピーダ
ンスXsを事前に整定値として与えるのではなく、オンラ
インで推定した値を使うことになる。 That is, in the model of FIG. 2, the short-circuit impedance Xs is not given as a set value in advance, but a value estimated online is used.
今、第2図の集約発電機21を構成する発電機群1A〜1N
の一部をしゃ断し、合計容量(発電機しゃ断量)がγ%
減少したとする。このしゃ断実施後の慣性定数をM′、
機械的入力をPm′とすると、これらは、ほぼ次式によっ
て与えられる。Now, the generator groups 1A to 1N constituting the integrated generator 21 of FIG.
Is cut off, the total capacity (generator cutoff amount) is γ%
Assume that it has decreased. The inertia constant after this interruption is performed is M ',
Assuming that the mechanical inputs are Pm ', these are approximately given by the following equations.
又、しゃ断によって変化した上記トランスリアクタン
スXtと発電機内部リアクタンスXd″と和XgをXg′とする
と、P*のしゃ断実施後の値P*′は次の様になる。
(Eg=E0=1.0Puと仮定) これら(22)式,(23)式のM′,Pm′,P*′と(1
1)式,(19)式より、しゃ断実施後における臨界エネ
ルギーVcと事故中エネルギーVの再評価値Vc′,V′は次
式で与えられる。 Also, 'When, P * value after cutoff embodiment P *' and the transformer reactance Xt that varies by interrupting the generator internal reactance Xd "and the sum Xg Xg is as follows.
(Assuming Eg = E 0 = 1.0 Pu) M ′, Pm ′, P * ′ in equations (22) and (23) and (1
From the expressions 1) and (19), the critical energy Vc after the interruption and the reevaluation values Vc ', V' of the energy V during the accident are given by the following expressions.
(24)式,(25)式で求めたVc′,V′が V′<Vc′ …(26) を満足する最小の安定化制御量(発電機しゃ断量)γを
決定する。なお、予めしゃ断パターンに対応して、
M′,Pm′,Xg′をテーブル化しておけば、安定化制御量
の決定が効率的に行える様になる。 The minimum stabilization control amount (generator cutoff amount) γ that satisfies V ′ <Vc ′ (26) where Vc ′ and V ′ obtained by Expressions (24) and (25) are determined. In addition, corresponding to the cutoff pattern in advance,
If M ', Pm', and Xg 'are tabulated, the stabilization control amount can be determined efficiently.
次に、以上述べた安定化制御量決定方式に基づいた電
源系統安定化装置の一実施例とその動作を第3図および
第4図について説明する。Next, an embodiment of a power system stabilizing apparatus based on the above-described stabilization control amount determination method and its operation will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.
第3図において、1A〜1Nは制御対象となる電源系統を
構成する発電機群、3A〜3Nは発電機群1A〜1Nの昇圧トラ
ンス、31は電源系統内の変電所母線、32A,32Bは発電機
群1A〜1Nの電力を主系統側に送電する電源線、33は電源
系統と主系統の接続点にあたる変電所の低圧側母線、34
は同変電所のメイン・トランス、35は同変電所の高圧側
母線、36A,36B,37A,37Bは主系統内の基幹送電線、4A〜4
Nは昇圧トランス3A〜3Nのしゃ断器、5は系統安定化制
御装置、51A〜51Nは発電機群1A〜1Nの電気的出力を計測
する為のセンサ、52A〜52Nはその計測された電気的出力
データを系統安定化制御装置5に入力する為のコントロ
ール・ケーブル、53A〜53Nは系統安定化制御装置5から
のトリップ信号をしゃ断器4A〜4Nに出力する為のコント
ロール・ケーブル、54は変電所母線31の電圧を計測する
為のセンサ、55はこの電圧データを系統安定化制御装置
5に入力する為のコントロール・ケーブルである。In FIG. 3, 1A to 1N are generator groups constituting a power supply system to be controlled, 3A to 3N are step-up transformers of the generator groups 1A to 1N, 31 is a substation bus in the power supply system, and 32A and 32B are A power supply line for transmitting the power of the generator groups 1A to 1N to the main system side, 33 is a low-voltage side bus of a substation corresponding to a connection point between the power system and the main system, 34
Is the main transformer of the substation, 35 is the high voltage side bus of the substation, 36A, 36B, 37A, 37B are the main transmission lines in the main system, 4A to 4
N is a circuit breaker for the step-up transformers 3A to 3N, 5 is a system stabilization control device, 51A to 51N are sensors for measuring the electrical output of the generator group 1A to 1N, and 52A to 52N are the measured electrical A control cable for inputting output data to the system stabilization controller 5, 53A to 53N are control cables for outputting a trip signal from the system stabilization controller 5 to the circuit breakers 4A to 4N, and 54 is a substation. A sensor 55 for measuring the voltage of the bus 31 and a control cable 55 for inputting this voltage data to the system stabilization control device 5 are shown.
次に本装置の動作について説明する。発電機群1A〜1N
の電気的出力データは、常時センサ51A〜51Nで計測さ
れ、10msec程度のサンプリング間隔で、コントロール・
ケーブル52A〜52Nを介して、系統安定化制御装置5に入
力される。この発電機群1A〜1Nの電気的出力がある設定
値以上変化(減少)した場合、短絡や地絡事故が発生し
たと判断して、系統安定化制御装置5が起動状態に入
り、第4図に示したフロー図に従って、安定化制御を実
施する。Next, the operation of the present apparatus will be described. Generator group 1A-1N
The electrical output data is constantly measured by the sensors 51A to 51N, and is controlled and controlled at sampling intervals of about 10 msec.
The signals are input to the system stabilization control device 5 via the cables 52A to 52N. If the electrical output of the generator groups 1A to 1N changes (decreases) by more than a certain set value, it is determined that a short circuit or a ground fault has occurred, and the system stabilization control device 5 enters a startup state. The stabilization control is performed according to the flowchart shown in FIG.
すなわち、装置起動ステップST1は事故発生を検出し
て装置を起動させると、処理ステップST2において、事
故発生時点を時間基準とする為に一旦時刻をリセット
し、処理ステップST2に続く処理ステップST3において、
事故クリア後、発電機群1A〜1Nの電気的出力Peのオンラ
イン・データを用いて、(17)式により各サンプリング
時点ごとのP(t)を算出する。次いで、判断ステップ
ST4では、時刻が安定判別を実施し、安定化制御量を決
定する時刻t1であるか否かを判断する。すなわち、この
条件を満足するまで処理ステップST3によるP(t)の
演算がくり返され、その結果はすべてメモリ上にストア
される。又、t1は事故クリア後60〜70msec程度に設定す
る。ST5は時刻がt1となった時点でメモリ上にストアし
たP(t)の値より、処理ステップST5において推定値
となる平均値P*を求める。次いで、この平均値P*と
事故中にサンプリングしてメモリ上にストアしてある発
電機出力データPe(t)(t=0〜tf,tf:事故クリア時
刻)とを用いて処理ステップST6において(11),(1
9)式により臨界エネルギーVc、事故中エネルギーVを
算出する。判断ステップST7では処理ステップST6で算出
された臨界エネルギーVc,事故中エネルギーVの値を用
いて安定判別を実施し、V<Vcで安定と判別した場合に
は、装置停止ステップST8に進み、処理が終了する。ま
た、V>Vcで不安定と判別した場合には、安定化制御量
決定の処理ステップST9に移行し、(24),(25)式よ
り安定化に必要な最小しゃ断量γ(発電機合計容量に対
する%)を求めて、発電機群1A〜1Nのしゃ断パターンと
して記憶しておく。次いで、処理ステップST10では時刻
が安定化制御実施時刻t2となった時点でγ%分の発電機
しゃ断信号を出力する。t2は事故クリア後の90msec程度
に設定する。センサ54で計測され、コントロール・ケー
ブル55を介して系統安定化制御装置5内の事故検出リレ
ーに入力された変電所母線31の電圧データより得られる
周波数又は周波数変化率等の事故検出要素が事前に設定
した事故検出条件を満足した場合に、処理ステップST10
から出力されたしゃ断信号がしゃ断器4A〜4Nの内で該当
するものに到達し、しゃ断が実行される。その後、処理
ステップST11では周波数や位相角など適当なパラーメー
タとこの方式を用いた安定度監視、補正制御の処理ルー
チンを実行し、安定化を確認した後、装置停止ステップ
ST8に進んで処理を終了する。That is, when the device activation step ST1 detects the occurrence of an accident and starts the device, in the processing step ST2, the time is reset once to set the time of occurrence of the accident as a time reference, and in the processing step ST3 following the processing step ST2,
After the accident is cleared, P (t) at each sampling time is calculated by the equation (17) using the online data of the electrical output Pe of the generator groups 1A to 1N. Then, the decision step
At ST4, the time is carried out stability determination, determines whether it is time t 1 to determine the stability control amount. That is, the calculation of P (t) in the processing step ST3 is repeated until this condition is satisfied, and all the results are stored in the memory. In addition, t 1 is set to be about after the accident clear 60~70msec. ST5 is time than the value of P was stored in the memory (t) at the time point when t 1, seeking the estimated value in process step ST5 average P *. Next, in the processing step ST6, the average value P * and the generator output data Pe (t) (t = 0 to tf, tf: accident clear time) sampled during the accident and stored in the memory are used. (11), (1
Calculate the critical energy Vc and the energy V during an accident by using the equation 9). In the determination step ST7, a stability determination is performed using the values of the critical energy Vc and the energy during accident V calculated in the processing step ST6. If it is determined that V <Vc, the stability is determined. Ends. On the other hand, if it is determined that V> Vc and thus unstable, the process proceeds to the stabilization control amount determination processing step ST9, and the minimum cutoff amount γ (generator total % With respect to the capacity), and stores it as a cutoff pattern for the generator groups 1A to 1N. Then, the time in the processing step ST10 to output a generator cutoff signal gamma% fraction at the time of a stabilization control execution time t 2. t 2 is set to about 90 msec after the accident is cleared. An accident detection element such as a frequency or a frequency change rate obtained from the voltage data of the substation bus 31 measured by the sensor 54 and input to the accident detection relay in the system stabilization control device 5 via the control cable 55 is previously determined. If the accident detection conditions set in step
The interruption signal outputted from reaches the corresponding one of the interruption devices 4A to 4N, and the interruption is executed. After that, in processing step ST11, appropriate parameters such as a frequency and a phase angle and a stability monitoring and correction control processing routine using this method are executed, and after confirming stabilization, a device stopping step is performed.
The process proceeds to ST8 and ends.
なお、上記実施例では発電機群が発電機として運転し
ている場合の適用例を示したが、揚水発電機が夜間電動
機として揚水運転している場合にも適用可能である。In the above embodiment, an application example in which the generator group operates as a generator is shown. However, the present invention is also applicable to a case where the pumping generator operates as a nighttime electric motor.
また、上記実施例を複数の電源系統に対して適用して
各装置間での情報のやりとりを行うようにすることによ
り、脱調モードの判定、およびそのモードに対応した安
定化制御量の決定も行えるので、広域的な安定化装置へ
の拡張も可能である。Further, by applying the above-described embodiment to a plurality of power supply systems and exchanging information between the respective devices, the step-out mode is determined, and the stabilization control amount corresponding to the mode is determined. Therefore, it can be extended to a wide-area stabilizing device.
以上の様に、この発明によれば電源系統安定化装置を
発電機出力データのみを使った式により安定判別しきい
値がオンライン的に決定できる様に構成したので、対象
系統を事前に短絡インピーダンスを使ってモデル化する
必要なく、又所要の時間で電力一相差角曲線のピーク値
の値をほぼ正確に把握でき、よって予測演算も不要とな
り、系統条件や事故条件に適応して精度の高い安定化制
御が実施できる電源系統安定化装置が得られる効果があ
る。As described above, according to the present invention, the power system stabilizing device is configured so that the stability determination threshold can be determined online by an equation using only the generator output data. It is not necessary to model using, and the value of the peak value of the power one-phase difference angle curve can be grasped almost accurately in the required time, so that prediction calculation is unnecessary, and high accuracy is adapted to system conditions and accident conditions. There is an effect that a power system stabilizing device capable of performing stabilization control can be obtained.
第1図はこの発明の一実施例における基本原理を説明す
る為の電源系統のモデル系統図、第2図は同じく基本原
理を説明する為の安定化制御量決定用のモデル系統図、
第3図は本発明の一実施例における電源系統安定化装置
の構成図、第4図は安定化制御の処理フロー図、第5図
は従来の電源系統安定化装置の安定化制御量決定用モデ
ル系統図である。 図において、 1A〜1N,21……発電機、2……主系統、22……無限大母
線、23……ノード・アドミッタンス行列、5……系統安
定化制御装置。 尚、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。FIG. 1 is a model system diagram of a power supply system for explaining a basic principle in one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a model system diagram for stabilization control amount determination for explaining the same basic principle,
FIG. 3 is a block diagram of a power system stabilizing device according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a processing flowchart of stabilization control, and FIG. 5 is a diagram for determining a stabilization control amount of a conventional power system stabilizing device. It is a model system diagram. In the figure, 1A to 1N, 21 ... generator, 2 ... main system, 22 ... infinite bus, 23 ... node admittance matrix, 5 ... system stabilization control device. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 押田 秀治 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町1丁目1番 2号 三菱電機株式会社制御製作所内 (72)発明者 合田 忠弘 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町1丁目1番 2号 三菱電機株式会社制御製作所内 (56)参考文献 特開 昭63−140627(JP,A) 特開 昭62−110498(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shuji Oshida 1-1-2, Wadazaki-cho, Hyogo-ku, Kobe-shi, Hyogo Pref. Mitsubishi Electric Corporation (72) Inventor Tadahiro Goda Wako, Hyogo-ku, Kobe-shi, Hyogo No. 1-2, Tasaki-cho, Mitsubishi Electric Corporation Control Factory (56) References JP-A-63-140627 (JP, A) JP-A-62-110498 (JP, A)
Claims (1)
過渡安定度を維持するようにした電源系統安定化装置に
おいて、上記発電機群を1台の等価な集約発電機として
等価表現すると共に、上記電源系統を上記集約発電機に
2×2のノード・アドミッタンス行列を介して仮想的な
無限大母線を接続したモデルで表現し、上記ノード・ア
ドミッタンス行列要素の伝達サセプタンス分と上記集約
発電機内部電圧の大きさおよび仮想無限大母線電圧の大
きさとの積である電力一相差角曲線のピーク値を事故ク
リア直後の上記集約発電機出力の所要時間のオンライン
・データを使用して下記式より電力一相差角曲線のピー
ク値の推定値を推定する推定手段と、 Pe:集約発電機電気的出力 Δω:集約発電機角速度偏差 M:集約発電機の単位慣性定数 Pm:集約発電機機械的入力すなわち集約発電機の事故発
生直前の電気的出力 Pe,M,Pm:同じ系統基準容量をベースとした単位法表現値 この推定値P*を用いて下式により臨界エネルギーVcを
算出する算出手段と、 この算出手段より算出した臨界エネルギーと事故中エネ
ルギーのオンライン算出値との大小関係より安定判別を
実施する安定判別手段と、この安定判別手段により上記
臨界エネルギーより上記オンライン算出値の方が大きく
不安定と判別した場合には、さらに安定化制御として上
記発電機群の一部を遮断する安定化制御処理手段と、こ
の安定化制御処理手段で再評価した臨界エネルギーと再
評価した事故中エネルギーの大小関係を比較し、再評価
した臨界エネルギーの方が再評価した事故中エネルギー
より大きくなるのに必要最小の安定化制御量を算出する
安定化制御量算出手段と、この安定化制御量算出手段に
よって対象となる電源系統を事前に短絡インピーダンス
でモデル化することなく、事故条件、系統条件の変化に
適応して安定判別および安定化制御量の決定を行う安定
化制御量決定手段とを備えたことを特徴とする電源系統
安定化装置。In a power system stabilizing apparatus configured to maintain a transient stability of a power system constituted by a plurality of generator groups, said generator group is equivalently expressed as one equivalent aggregate generator. In addition, the power supply system is represented by a model in which a virtual infinite bus is connected to the centralized generator via a 2 × 2 node admittance matrix, and the transmission susceptance of the node admittance matrix element and the centralized power generation are represented. The peak value of the power one-phase difference angle curve, which is the product of the magnitude of the machine internal voltage and the magnitude of the virtual infinite bus voltage, is calculated using the online data of the required time of the integrated generator output immediately after the accident is cleared, using the following formula. Estimating means for estimating the estimated value of the peak value of the power one-phase difference angle curve, Pe: Central generator electrical output Δω: Central generator angular velocity deviation M: Unitary inertia constant of the centralized generator Pm: Mechanical input of the centralized generator, that is, electrical output immediately before the occurrence of an accident in the centralized generator Pe, M, Pm: Unit method expression based on the same grid reference capacity This estimate Calculating means for calculating the critical energy Vc by the following equation using P * ; Stability determination means for performing stability determination based on the magnitude relationship between the critical energy calculated by the calculation means and the online calculation value of energy during an accident; and the online calculation value is more unstable than the critical energy by the stability determination means. If it is determined that the stabilization control further stabilization control processing means to cut off a part of the generator group, the critical energy re-evaluated by this stabilization control processing means and the magnitude of the re-evaluated energy during the accident By comparing the relations, a stabilization control amount calculating means for calculating a minimum stabilization control amount necessary for the re-evaluated critical energy to be larger than the re-evaluated accident energy, and the stabilization control amount calculation means Stability judgment that adapts to changes in accident conditions and system conditions without modeling the target power system in advance with short-circuit impedance And power system stabilizing apparatus which is characterized in that a stabilization control amount determining means for performing determination of stability control amount.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP63029250A JP2599744B2 (en) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | Power system stabilizer |
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