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JP2746966B2 - Operation control device of variable speed pumped storage power generation system - Google Patents
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JP2746966B2 - Operation control device of variable speed pumped storage power generation system - Google Patents

Operation control device of variable speed pumped storage power generation system

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JP2746966B2
JP2746966B2 JP63326452A JP32645288A JP2746966B2 JP 2746966 B2 JP2746966 B2 JP 2746966B2 JP 63326452 A JP63326452 A JP 63326452A JP 32645288 A JP32645288 A JP 32645288A JP 2746966 B2 JP2746966 B2 JP 2746966B2
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induction machine
voltage
variable speed
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千景 佐々
正廣 勝家
敏彦 小向
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Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
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Toshiba Corp
Tokyo Electric Power Co Inc
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は2次励磁制御付の可変速誘導機により任意の
回転速度で運転可能な可変速揚水発電システムにおい
て、特に可変速誘導機を含む電力系統全体のセキュリテ
ィを向上させ得るようにした可変速揚水発電システムの
運転制御装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention is particularly applicable to a variable speed pumped-storage power generation system that can be operated at an arbitrary rotation speed by a variable speed induction machine with secondary excitation control. The present invention relates to an operation control device of a variable-speed pumped-storage power generation system capable of improving security of an entire power system including a transmission induction machine.

(従来の技術) 近年、発電システムの一つとして、可変速揚水発電シ
ステムが採用されてきている。この可変速揚水発電シス
テムは、可変速誘導機の2次側をポンプ水車に機械的に
直結し、可変速誘導機の1次側を電力系統に接続可能に
設け、可変速誘導機の2次側にサイクロコンバータなど
の周波数変換器からなる2次励磁装置を接続し、可変速
誘導機の2次巻線に可変電圧可変周波数の励磁電力を供
給することにより、任意の回転速度で運転できるように
構成されたものである。そして従来、可変速揚水発電シ
ステムの2次励磁制御は、可変速誘導機の1次側端子電
圧および回転速度(または1次側有効電力)をそれぞれ
ある一定値に保つように、サイクロコンバータなどの周
波数変換器からなる2次励磁装置の点弧角を制御するこ
とにより行なわれている。
(Prior Art) In recent years, a variable speed pumped storage power generation system has been adopted as one of the power generation systems. This variable-speed pumped-storage power generation system is configured such that the secondary side of the variable-speed induction machine is mechanically directly connected to the pump turbine, and the primary side of the variable-speed induction machine is connected to the electric power system. By connecting a secondary excitation device consisting of a frequency converter such as a cycloconverter to the side and supplying excitation power of variable voltage and variable frequency to the secondary winding of the variable speed induction machine, it can be operated at any rotational speed. It is constituted in. Conventionally, the secondary excitation control of the variable speed pumped-storage power generation system uses a cycloconverter or the like to maintain the primary terminal voltage and the rotation speed (or primary active power) of the variable speed induction machine at certain constant values. This is performed by controlling the firing angle of a secondary excitation device including a frequency converter.

ところで、この種の可変速揚水発電システムでは、回
転速度が変化しても可変速誘導機の2次巻線には常にそ
の回転速度に応じたすべり周波数の交流励磁電流が供給
されるため、電力系統とは常に同期した状態にあり、従
来の同期機で問題となるいわゆる安定度の問題は存在し
ないと言われている。それ故、安定度向上のための運転
制御についての提案は、これまでのところ成されていな
い。
By the way, in this type of variable speed pumped-storage power generation system, even if the rotation speed changes, the secondary winding of the variable speed induction machine is always supplied with an AC exciting current having a slip frequency corresponding to the rotation speed, so that It is said that the system is always synchronized with the system, and there is no so-called stability problem which is a problem in the conventional synchronous machine. Therefore, no proposal has been made on operation control for improving stability.

しかしながら、可変速揚水発電システムが常に安定に
運転を行ない得るためには、上述したように可変速誘導
機の2次巻線に常にその回転速度に応じたすべり周波数
の交流励磁電流が供給されているという条件の他に、2
次励磁電圧の制限値にかからずに常に2次励磁制御が行
なわれているという条件が必要である。この場合、前者
の条件は十分満足されるが、後者の条件は例えば雷等の
発生による系統事故時の過渡状態においては、2次励磁
電圧の制限値にかかって満足されない場合が生ずること
から、その対策を施す必要がある。
However, in order for the variable-speed pumped-storage power system to always operate stably, as described above, the secondary winding of the variable-speed induction machine is always supplied with the AC exciting current having a slip frequency corresponding to the rotation speed thereof. Besides the condition that
The condition that the secondary excitation control is always performed regardless of the limit value of the secondary excitation voltage is required. In this case, the former condition is sufficiently satisfied, but the latter condition may not be satisfied due to the limit value of the secondary excitation voltage in a transient state at the time of a system failure due to, for example, lightning. It is necessary to take countermeasures.

以下、この点について第2図を用いて詳述する。 Hereinafter, this point will be described in detail with reference to FIG.

第2図は、系統事故時の可変速誘導機の応動について
説明するための図である。第2図において、IMは可変速
誘導機、SG/Mは発電電動機、TR1,TR2は主変圧器、L1,L2
は電源送電線、CB1,CB2はしゃ断器、Sは電力系統であ
る。定常時、可変速誘導機IMが発電運転している場合に
は、落差と水車出力に応じて水車効率が最高となる回転
速度で運転し、可変速誘導機IMが揚水運転している場合
には、中央給電所からの指令に基づいて自動周波数制御
(以下、AFCと称する)運転するのが一般的である。揚
水時にAFC運転を行なうには、回転速度を変えてポンプ
出力を調整する。可変速誘導機IMは、1次側電圧と1次
側有効電力が同じ状態でも、必要とされる2次側励磁電
圧は回転速度(すべり)によって異なり、同期速度(す
べり零)で最低,回転速度が同期速度より下降(すべり
正)または上昇(すべり負)するにつれて大きくなる。
例えば、ある大容量機の場合、定格電圧・出力で運転し
ている状態で、すべり零の時の2次励磁電圧の大きさを
1.0として、すべりが5%で34.1、10%で68.8、−5%
で35.2、−10%で70.6となり、すべりが倍になればおお
よそ倍となる。このように、運転する回転速度(すべ
り)によって、2次励磁電圧の大きさが大幅に異なるの
で、運転を許容する回転速度(すべり)の範囲、すなわ
ち2次励磁電圧の制限値にかからない範囲は、系統運用
上の利点と経済性を勘案して選定され、通常はすべりの
許容範囲(Smax〜Smin)は5%〜−5%前後に選定され
る。
FIG. 2 is a diagram for explaining the response of the variable speed induction machine at the time of a system fault. In FIG. 2, IM is a variable speed induction motor, SG / M is a generator motor, TR1 and TR2 are main transformers, L1 and L2.
Is a power transmission line, CB1 and CB2 are circuit breakers, and S is a power system. At regular time, when the variable speed induction machine IM is operating for power generation, it operates at the rotation speed that maximizes the turbine efficiency according to the head and the turbine output, and when the variable speed induction machine IM is performing pumping operation. Is generally operated by automatic frequency control (hereinafter referred to as AFC) based on a command from a central power supply station. To perform AFC operation during pumping, adjust the pump output by changing the rotation speed. In the variable-speed induction machine IM, even when the primary voltage and the primary active power are the same, the required secondary excitation voltage varies depending on the rotation speed (slip), and the minimum excitation speed is the minimum at the synchronous speed (zero slip). It increases as the speed falls (slip positive) or rises (slip negative) from the synchronous speed.
For example, in the case of a large-capacity machine, when operating at the rated voltage and output,
1.0, 34.1 at 5%, 68.8 at 10%, -5%
At 35.2, and -10% at 70.6. If the slip doubles, it will roughly double. As described above, since the magnitude of the secondary excitation voltage greatly varies depending on the operating rotational speed (slip), the range of the rotational speed (slip) at which the operation is permitted, that is, the range that does not reach the limit value of the secondary exciting voltage, is set. It is selected in consideration of the advantages and economics in system operation, and usually the allowable range of slip (Smax to Smin) is selected to be around 5% to -5%.

さて、可変速誘導機IMが発電運転している場合に、例
えば電源送電線L2に系統事故が発生すると、可変速誘導
機IMの端子電圧が下降して有効電力も減少するので、可
変速誘導機IMは加速し始めるが、電源送電線L2の両端の
しゃ断器CB1,CB2が保護継電器の指令により開放されて
系統事故が除去されると、端子電圧が上昇して有効電力
も増加する。そして、この有効電力が初期値(事故前の
値)よりも大きくなった時点を境に減速に移行する。一
方、可変速誘導機IMが揚水運転している場合には、逆に
系統事故中は減速し、系統事故が除去された後に加速に
移行する。例えば、可変速誘導機IMが定格出力運転して
いる状態で、電源送電線L2の送電端で最も厳しい3相事
故が発生し(出力がほぼ零になる)、0.1秒後に系統事
故が除去されるとすると、可変速誘導機IMの慣性定数を
5秒として、系統事故期間中だけで発電運転の場合はお
およそ2%の回転速度上昇(1/5.0×1.0×0.1=0.02p.
u.)、揚水運転の場合におおよそ2%の回転速度下降と
なる。系統事故除去後も、有効電力が初期値よりも大き
くなる時点までは、さらに加速(または減速)を続ける
ことになる。この間の回転速度の上昇(または下降)は
系統状態によって異なるが、1%をみておけば十分であ
る。
By the way, when the variable-speed induction machine IM is in the power generating operation, for example, if a system fault occurs in the power transmission line L2, the terminal voltage of the variable-speed induction machine IM decreases and the active power also decreases. The machine IM starts accelerating, but when the circuit breakers CB1 and CB2 at both ends of the power transmission line L2 are opened by a command of the protective relay to eliminate the system fault, the terminal voltage increases and the active power also increases. Then, when the active power becomes larger than the initial value (the value before the accident), the vehicle shifts to deceleration at the time of the boundary. On the other hand, when the variable-speed induction machine IM is performing the pumping operation, conversely, during the system fault, the speed is reduced, and after the system fault is eliminated, the process shifts to acceleration. For example, when the variable speed induction machine IM is operating at the rated output, the severest three-phase accident occurs at the transmission end of the power transmission line L2 (the output becomes almost zero). Assuming that the inertia constant of the variable-speed induction machine IM is 5 seconds, in the case of power generation operation only during the system fault, the rotation speed increases by approximately 2% (1 / 5.0 × 1.0 × 0.1 = 0.02p.
u.) In the case of pumping operation, the rotation speed drops by about 2%. After the removal of the system fault, the acceleration (or deceleration) will be further continued until the active power becomes larger than the initial value. The increase (or decrease) of the rotation speed during this period depends on the system state, but 1% is sufficient.

このように、系統事故が発生すると、発電運転してい
る場合には運転許容回路速度の上限値に、また揚水運転
している場合には運転許容回転速度の下限値にかかる危
険性がある。そして、2次励磁電圧が制限値にかかる
と、可変速誘導機IMは不安定現象を呈して運転不能に陥
るばかりでなく、場合によっては可変速誘導機IMに隣接
する発電電動機SG/Mの脱調の引きがねとなり、ひいては
電力系統全体の崩壊に至る危険がある。
As described above, when a system fault occurs, there is a risk that the upper limit of the operation allowable circuit speed will be applied when the power generation operation is being performed and the lower limit value of the operation allowable rotation speed will be applied when the pumping operation is being performed. When the secondary excitation voltage reaches the limit value, the variable speed induction machine IM not only becomes unstable due to an unstable phenomenon, but also in some cases, the generation motor SG / M of the generator motor SG / M adjacent to the variable speed induction machine IM. There is a risk of step-out, which could lead to the collapse of the entire power system.

(発明が解決しようとする課題) 以上のように従来では、例えば雷等の発生による系統
事故時の過渡状態においては、2次励磁電圧の制限値に
かかって継続して運転制御を行なうことができず、結果
的に可変速誘導機を含む電力系統全体のセキュリティが
低下するという問題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, conventionally, in a transient state at the time of a system failure due to, for example, the occurrence of lightning or the like, it is possible to continuously perform operation control over the limit value of the secondary excitation voltage. As a result, there is a problem that the security of the entire power system including the variable speed induction machine is reduced.

本発明の目的は、系統事故時の過渡状態においても、
2次励磁電圧の制限値内で継続して運転制御を行なうこ
とができ、可変速誘導機を含む電力系統全体のセキュリ
ティを向上させることが可能な可変揚水発電システムの
運転制御装置を提供することにある。
The purpose of the present invention is to provide a
To provide an operation control device of a variable pumped storage power generation system capable of continuously performing operation control within a limit value of a secondary excitation voltage and improving security of an entire power system including a variable speed induction machine. It is in.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記の目的を達成するために本発明では、可変速誘導
機の2次側をポンプ水車に機械的に直結し、可変速誘導
機の1次側を電力系統に接続可能に設け、可変速誘導機
の2次側に周波数変換器からなる2次励磁装置を接続
し、可変速誘導機の2次巻線に可変電圧可変周波数の励
磁電力を供給するように構成された可変速揚水発電シス
テムの運転制御装置を、 可変速誘導機の回転速度検出値と速度指令値との比較
結果に基づいて速度制御指令を出力する速度制御手段
と、可変速誘導機の1次側端子電圧検出値と電圧指令値
との比較結果に基づいて電圧制御指令を出力する電圧制
御手段と、速度制御手段からの速度制御指令,電圧制御
手段からの電圧制御指令,および可変速誘導機の内部誘
起電圧位相角検出値に基づいて2次電流指令値を設定す
る2次電流指令設定手段と、この2次電流指令設定手段
からの2次電流指令値と可変速誘導機の2次側電流とに
基づいて,2次励磁装置の点弧角を制御する電流制御手段
と、可変速誘導機とその電源送電線を含む地域における
事故発生の予知情報を受信している間動作し、想定され
る系統事故に際しても2次励磁電圧が制限値にかからな
いように速度指令値を設定変更する予防制御手段とから
構成するようにしている。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, according to the present invention, the secondary side of the variable speed induction machine is mechanically directly connected to the pump turbine, and the variable speed induction machine is connected to the pump turbine. The secondary side is provided so as to be connectable to an electric power system, a secondary excitation device including a frequency converter is connected to the secondary side of the variable speed induction machine, and the variable voltage variable frequency excitation power is connected to the secondary winding of the variable speed induction machine. Speed control means for outputting a speed control command based on a comparison result between a rotation speed detection value of the variable speed induction machine and a speed command value, the operation control device of the variable speed pumped storage power generation system configured to supply Voltage control means for outputting a voltage control command based on a result of comparison between the primary terminal voltage detection value of the variable speed induction machine and the voltage command value, a speed control command from the speed control means, and a voltage control from the voltage control means Command and internal induced voltage level of variable speed induction machine Secondary current command setting means for setting a secondary current command value based on the detected angle value; and a secondary current command value from the secondary current command setting means and a secondary current of the variable speed induction machine based on the secondary current command value. , Current control means for controlling the firing angle of the secondary exciter, and operation while receiving predictive information on the occurrence of an accident in the area including the variable speed induction machine and its power transmission line. The preventive control means also changes the speed command value so that the secondary excitation voltage does not reach the limit value.

(作用) 上述の運転制御装置においては、可変速誘導機とその
電源送電線を含む地域における事故発生の予知情報が発
せられると、速度制御手段の速度指令値が予防制御手段
によって設定変更される。これにより、想定される系統
事故に際しても2次励磁電圧の制限値にかからないよう
な回転速度の領域に運転が移行されるため、可変速揚水
発電システムが発電または揚水運転している状態で系統
事故が発生した時の過渡状態においも、2次励磁電圧の
制限値内で継続して運転制御を行なうことが可能とな
る。
(Operation) In the operation control device described above, when the prediction information of the occurrence of the accident in the area including the variable speed induction machine and its power transmission line is issued, the speed command value of the speed control means is changed by the preventive control means. . As a result, the operation is shifted to a region of the rotational speed that does not reach the limit value of the secondary excitation voltage even in the case of an assumed system failure, so that the system failure occurs while the variable speed pumped storage power generation system is performing power generation or pumping operation. It is possible to continuously control the operation within the limit value of the secondary excitation voltage even in the transient state when the error occurs.

(実施例) 以下、本発明を図面に示す一実施例を参照して説明す
る。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to an embodiment shown in the drawings.

第1図は、本発明による運転制御装置を適用した可変
速揚水発電システムの構成例を示すものである。第1図
において、可変速誘導機1の2次側をポンプ水車2に機
械的に直結し、また可変速誘導機1の1次側を図示しな
い電力系統に接続可能に設け、さらに可変速誘導機1の
2次側にサイクロコンバータなどの周波数変換器からな
る2次励磁装置3を接続し、可変速誘導機1の2次巻線
に可変電圧可変周波数の励磁電力を供給するようにして
いる。なお、2次励磁装置3の電源側を、変圧器4を介
して可変速誘導機1の1次側に接続している。
FIG. 1 shows a configuration example of a variable speed pumped storage power generation system to which an operation control device according to the present invention is applied. In FIG. 1, the secondary side of the variable speed induction machine 1 is mechanically directly connected to the pump turbine 2, and the primary side of the variable speed induction machine 1 is provided so as to be connectable to a power system (not shown). A secondary excitation device 3 including a frequency converter such as a cycloconverter is connected to the secondary side of the machine 1 so as to supply excitation power of a variable voltage and variable frequency to the secondary winding of the variable speed induction machine 1. . The power supply side of the secondary excitation device 3 is connected to the primary side of the variable speed induction machine 1 via the transformer 4.

一方、運転制御装置は次のものから構成している。す
なわち、5は可変速誘導機1の回転速度を検出する速度
検出器、6は可変速誘導機1の内部誘起電圧位相角を検
出する位相検出器、7は速度指令値を発生する速度指令
発生器、8は速度検出器5からの検出値と,速度指令発
生器7からの速度指令値とを比較する比較器、9はこの
比較器8からの比較結果である速度偏差に基づいて速度
制御指令を関数的に出力する速度制御関数器である。こ
こで速度指令発生器7は、可変速揚水発電システムの定
常運転時の運転効率が最大となるような速度指令値を発
生するものである。また、10は可変速誘導機1の1次側
端子電圧を検出する電圧検出器、11は電圧指令値を発生
する電圧指令発生器、12は電圧検出器10からの電圧検出
値と,電圧指令発生器11からの電圧指令値とを比較する
比較器、13はこの比較器12からの比較結果である電圧偏
差に基づいて電圧制御指令を関数的に出力する電圧制御
関数器である。さらに、14は速度制御関数器9からの速
度制御指令,電圧制御関数器13からの電圧制御指令,お
よび位相検出器6からの内部誘起電圧位相角検出値に基
づいて、2次電流指令値を設定する2次電流指令設定回
路である。さらにまた、15は可変速誘導機1の2次側電
流を検出する電流検出器、16は2次電流指令設定回路14
からの2次電流指令値と,電流検出器15からの2次側電
流検出値とに基づいて、電流制御指令を出力する自動電
流制御(ACR)回路、17はこの自動電流制御回路16から
の電流制御指令に基づいて、2次励磁装置3の点弧角を
設定する点弧角設定回路である。一方、20は図示しない
気象センターから送信されてくる事故発生予知情報であ
る雷発生予知情報、すなわち可変速誘導機1とその電源
送電線を含む地域における雷発生の予知情報を受信する
と動作し,かつ当該情報の受信中その動作を継続する雷
発生予知情報受信装置、21はこの雷発生予知情報受信装
置20からの動作出力により、想定される系統事故に際し
ても2次励磁電圧が制限値にかからないように、速度指
令発生器7の速度指令値を設定変更する速度指令値設定
変更装置であり、これらから予防制御装置22を構成して
いる。ここで、速度指令値設定変更装置21は、可変速揚
水発電システムが発電運転状態では、速度指令値を定常
時よりも低い値に,また揚水運転状態では速度指令値を
定常時よりも高い値に設定変更するものである。また、
系統事故は落雷によるものが大半であり、ある地域に発
生する雷は気象レーダーによって雷雲をキャッチするこ
とにより、高い確率で予知することができる。
On the other hand, the operation control device comprises the following. That is, 5 is a speed detector for detecting the rotation speed of the variable speed induction machine 1, 6 is a phase detector for detecting the internal induced voltage phase angle of the variable speed induction machine 1, and 7 is a speed command generation for generating a speed command value. A comparator 8 for comparing the detected value from the speed detector 5 with a speed command value from the speed command generator 7, and 9 a speed control based on a speed deviation which is a comparison result from the comparator 8. It is a speed control function unit that outputs commands functionally. Here, the speed command generator 7 generates a speed command value that maximizes the operating efficiency during steady operation of the variable speed pumped storage power generation system. Reference numeral 10 denotes a voltage detector for detecting a primary terminal voltage of the variable speed induction machine 1, reference numeral 11 denotes a voltage command generator for generating a voltage command value, and reference numeral 12 denotes a voltage detection value from the voltage detector 10 and a voltage command. A comparator 13 for comparing with a voltage command value from the generator 11 is a voltage control function unit that functionally outputs a voltage control command based on a voltage deviation as a comparison result from the comparator 12. Further, a secondary current command value 14 is based on a speed control command from the speed control function unit 9, a voltage control command from the voltage control function unit 13, and an internal induced voltage phase angle detection value from the phase detector 6. This is a secondary current command setting circuit to be set. Further, 15 is a current detector for detecting the secondary current of the variable speed induction machine 1, and 16 is a secondary current command setting circuit 14.
An automatic current control (ACR) circuit for outputting a current control command based on the secondary current command value from the automatic current control circuit 16 and the secondary current detection value from the current detector 15. This is a firing angle setting circuit that sets the firing angle of the secondary excitation device 3 based on a current control command. On the other hand, 20 operates upon receiving lightning occurrence prediction information, which is accident occurrence prediction information transmitted from a weather center (not shown), that is, lightning occurrence prediction information in an area including the variable speed induction machine 1 and its power transmission line, In addition, the lightning occurrence prediction information receiving device 21 that continues its operation during reception of the information, the operation output from the lightning occurrence prediction information receiving device 20, the secondary excitation voltage does not reach the limit value even in the event of a possible system failure As described above, the speed command value setting change device for changing the speed command value of the speed command generator 7 constitutes the preventive control device 22. Here, the speed command value setting change device 21 sets the speed command value to a value lower than the steady state when the variable speed pumped storage power generation system is in the power generation operation state, and sets the speed command value to a value higher than the steady state in the pumped operation state. To change the setting. Also,
Most system accidents are caused by lightning strikes, and lightning occurring in a certain area can be predicted with high probability by catching thunderclouds with weather radar.

なお上記で、速度検出器5,速度指令発生器7,比較器8,
速度制御関数器9から速度制御手段を構成し、電圧検出
器10,電圧指令発生器11,比較器12,電圧制御関数器13か
ら電圧制御手段を構成し、電流検出器15,自動電流制御
回路16,点弧角設定回路17から電流制御手段を構成して
いる。
In the above, the speed detector 5, speed command generator 7, comparator 8,
The speed control function unit 9 constitutes speed control means, and the voltage detector 10, the voltage command generator 11, the comparator 12, and the voltage control function unit 13 constitute voltage control means, and the current detector 15, the automatic current control circuit 16, the firing angle setting circuit 17 constitutes a current control means.

次に、かかる如く構成した可変速揚水発電システムの
運転制御装置の作用について述べる。
Next, the operation of the operation control device of the variable speed pumped storage power generation system configured as described above will be described.

まず定常時には、可変速揚水発電システムの運転効率
を最大とするような速度指令値が、速度指令発生器7か
ら出力されている。速度検出器5で検出した可変速誘導
機1の回転速度検出値は、比較器8において速度指令発
生器7からの速度指令値と比較され、この速度偏差に基
づいて速度制御関数器9から速度制御指令が出力され
る。また、電圧検出器10で検出した可変速誘導機1の1
次側端子電圧は、比較器12において電圧指令発生器11か
らの電圧指令値と比較され、この電圧偏差に基づいて電
圧制御関数器13から電圧制御指令が出力される。一方、
2次電流指令設定回路14では、速度制御関数器9からの
速度制御指令と,電圧制御関数器13からの電圧制御指令
と,位相検出器6で検出した可変速誘導機1の内部誘起
電圧位相角検出値に基づいて、2次電流指令値が設定さ
れる。また、自動電流制御回路16では、2次電流指令設
定回路14からの2次電流指令値と,電流検出器15で検出
した2次側電流検出値とに基づいて電流制御指令が得ら
れ、さらにこの電流制御指令に基づいて点弧角設定回路
17で2次励磁装置3の点弧角が設定される。そして、こ
の点弧角に基づいて2次励磁装置3の点弧角を制御する
ことにより、可変速誘導機1の回転速度に応じたすべり
周波数の励磁電力が可変速誘導機1の2次巻線に供給さ
れ、可変速揚水発電システムは電力系統と常に同期した
状態にある。
First, in a steady state, a speed command value that maximizes the operating efficiency of the variable speed pumped storage power generation system is output from the speed command generator 7. The rotation speed detection value of the variable speed induction machine 1 detected by the speed detector 5 is compared with the speed command value from the speed command generator 7 in the comparator 8 and the speed control function unit 9 determines the speed based on the speed deviation. A control command is output. In addition, one of the variable speed induction machines 1 detected by the voltage detector 10
The secondary terminal voltage is compared with a voltage command value from the voltage command generator 11 in the comparator 12, and a voltage control command is output from the voltage control function unit 13 based on the voltage deviation. on the other hand,
The secondary current command setting circuit 14 controls the speed control command from the speed control function unit 9, the voltage control command from the voltage control function unit 13, and the internal induced voltage phase of the variable speed induction machine 1 detected by the phase detector 6. A secondary current command value is set based on the angle detection value. In the automatic current control circuit 16, a current control command is obtained based on the secondary current command value from the secondary current command setting circuit 14 and the secondary current detection value detected by the current detector 15. A firing angle setting circuit based on this current control command
At 17, the firing angle of the secondary excitation device 3 is set. Then, by controlling the firing angle of the secondary excitation device 3 based on the firing angle, the exciting power of the slip frequency corresponding to the rotation speed of the variable speed induction machine 1 can be controlled by the secondary winding of the variable speed induction machine 1. Line, and the variable speed pumped storage system is always in synchronization with the power system.

一方、可変速揚水発電システムがこのような状態にあ
る場合に、いま雷発生予知情報受信装置20により、図示
しない気象センターから送信されてくる雷発生予知情
報、すなわち可変速誘導機1とその電源送電線を含む地
域における雷発生の予知情報を受信すると、雷発生予知
情報受信装置20は当該情報を受信している間継続して動
作する。すると、速度指令値設定変更装置21はこの雷発
生予知情報受信装置20からの動作出力により、想定され
る系統事故に際しても1次励磁電圧が制限値にかからな
いように、速度指令発生器7の速度指令値を可変速揚水
発電システムの運転状態に応じて設定変更し、安全な回
転速度の領域に可変速揚水発電システムの運転わ移行さ
せる。すなわち、可変速揚水発電システムが発電運転し
ている状態では、例えばすべりが(Smax−3)%以下の
領域に移行させ、また可変速揚水発電システムが揚水運
転している状態では、すべりが(Smin+3)%以上の領
域に移行させる。これにより、雷等によって系統事故が
発生した時にも、2次励磁電圧の制限値にかからずに可
変速揚水発電システムは安定に運転が継続される。
On the other hand, when the variable-speed pumped-storage power generation system is in such a state, the lightning-occurrence prediction information receiver 20 now transmits lightning-occurrence prediction information transmitted from a weather center (not shown), that is, the variable-speed induction machine 1 and its power supply. Upon receiving the lightning occurrence prediction information in the area including the transmission line, the lightning occurrence prediction information receiving device 20 operates continuously while receiving the information. Then, the speed command value setting change device 21 uses the operation output from the lightning occurrence prediction information receiving device 20 to control the speed of the speed command generator 7 so that the primary excitation voltage does not reach the limit value even in the case of an assumed system failure. The command value is changed according to the operating state of the variable-speed pumped-storage power generation system, and the operation of the variable-speed pumped-storage power generation system is shifted to a safe rotation speed range. That is, in the state where the variable speed pumped storage power generation system is in the power generation operation, for example, the slip is shifted to a region of (Smax−3)% or less, and in the state where the variable speed pumped storage power generation system is in the pumping operation, the slip is ( Shift to the area of Smin + 3)% or more. Thus, even when a system accident occurs due to lightning or the like, the variable speed pumped-storage power generation system can be stably operated regardless of the limit value of the secondary excitation voltage.

上述したように、本実施例による可変速揚水発電シス
テムの運転制御装置では、可変速誘導機1とその電源送
電線を含む地域における事故発生予知情報である雷発生
予知情報を受信している間動作する雷発生予知情報受信
装置20と、この雷発生予知情報受信装置20が動作してい
る間,想定される系統事故に際しても2次励磁電圧が制
限値にかからないように,速度指令発生器7の速度指令
値を設定変更する速度指令値設定変更装置とからなる予
防制御装置22を備えて、可変速誘導機1とその電源送電
線を含む地域における雷発生の予知情報が発せられた場
合に、可変速揚水発電システムが発電運転状態では速度
指令値を定常時よりも低い値に,また揚水運転状態では
速度指令値を定常時よりも高い値に設定変更するように
したので、想定される系統事故に際しても2次励磁電圧
の制限値にかからないような回転速度の領域に運転を移
行させることができる。従って、雷等の発生による系統
事故時の過渡状態においても、2次励磁電圧の制限値内
で継続して運転制御を行なうことができるため、可変速
誘導機1の安定度が異常されると共に、電力系統全体の
セキュリティを向上させることが可能となる。
As described above, in the operation control device of the variable speed pumped storage power generation system according to the present embodiment, while receiving the lightning occurrence prediction information which is the accident occurrence prediction information in the area including the variable speed induction machine 1 and its power transmission line. A lightning occurrence prediction information receiving device 20 that operates and a speed command generator 7 that operates while the lightning generation prediction information receiving device 20 is operating so that the secondary excitation voltage does not reach the limit value even in the event of a possible system failure. A speed command value setting change device for setting and changing the speed command value of the variable speed induction machine 1 and its power supply line. It is assumed that the variable speed pumped-storage power generation system changes the speed command value to a value lower than the steady state in the power generation operation state, and changes the speed command value to a higher value than the steady state in the pumped operation state. You can shift the operation to the rotational speed of the region which can not overlap the limits of the secondary excitation voltage during integration accident. Therefore, even in a transient state at the time of a system failure due to lightning or the like, the operation control can be continuously performed within the limit value of the secondary excitation voltage, so that the stability of the variable speed induction machine 1 becomes abnormal and Thus, the security of the entire power system can be improved.

尚、上記実施例では、送電線の事故発生要因として気
象情報の一つである雷発生の場合を例として述べたが、
これに限らずその他の事故発生要因として、気象情報
(豪雪,台風等)、あるいは災害情報(山火事等)等を
事故発生予知情報とするようにしても、同様に本発明を
実施できるものである。
In the above embodiment, the case of lightning, which is one of the weather information, was described as an example of a transmission line accident occurrence factor.
The present invention is not limited to this, and the present invention can be similarly implemented by using weather information (heavy snow, typhoon, etc.) or disaster information (wildfire, etc.) as accident occurrence prediction information as other accident occurrence factors. is there.

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、可変速誘導機と
その電源送電線を含む地域における事故発生の予知情報
が発せられた場合に速度指令値を設定変更し、想定され
る系統事故に際しても2次励磁電圧の制限値にかからな
いような回転速度の領域に運転を移行させるようにした
ので、系統事故時の過渡状態においても、2次励磁電圧
の制限値内で継続して運転制御を行なうことができ、可
変速誘導機を含む電力系統全体のセキュリティを向上さ
せることが可能な可変速揚水発電システムの運転制御装
置が提供できる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the speed command value is set and changed when the prediction information of the accident occurrence in the area including the variable speed induction machine and its power transmission line is issued. In the event of a system failure, the operation is shifted to a rotation speed range that does not affect the limit value of the secondary excitation voltage. Therefore, even in the transient state at the time of a system failure, the operation continues within the limit value of the secondary excitation voltage. The present invention provides an operation control device for a variable speed pumped storage power generation system capable of controlling the operation of a variable speed induction motor and improving the security of the entire power system including the variable speed induction machine.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明による運転制御装置を適用した可変速揚
水発電システムの一実施例を示すブロック図、第2図は
系統事故時の可変速誘導機の応動を説明するための図で
ある。 1……可変速誘導機、2……ポンプ水車、3……2次励
磁装置、4……変圧器、5……速度検出器、6……位相
検出器、7……速度指令発生器、8……比較器、9……
速度制御関数器、10……電圧検出器、11……電圧指令発
生器、12……比較器、13……電圧制御関数器、14……2
次電流指令設定回路、15……電流検出器、16……自動電
流制御回路、17……点弧角設定回路、20……雷発生予知
情報受信装置、21……速度指令値設定変更装置、22……
予防制御装置。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a variable speed pumped storage power generation system to which an operation control device according to the present invention is applied, and FIG. 2 is a diagram for explaining the response of a variable speed induction machine at the time of a system fault. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Variable speed induction machine, 2 ... Pump turbine, 3 ... Secondary excitation device, 4 ... Transformer, 5 ... Speed detector, 6 ... Phase detector, 7 ... Speed command generator, 8 ... Comparator, 9 ...
Speed control function device, 10: voltage detector, 11: voltage command generator, 12: comparator, 13: voltage control function device, 14: 2
Next current command setting circuit, 15 current detector, 16 automatic current control circuit, 17 firing angle setting circuit, 20 lightning occurrence prediction information receiving device, 21 speed command value setting change device, twenty two……
Preventive control device.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小向 敏彦 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 平2−146996(JP,A) 特開 平1−318766(JP,A) 特開 平1−318595(JP,A) 特開 平1−318594(JP,A) 特開 昭62−126899(JP,A) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Toshihiko Komukai 1 Toshiba-cho, Fuchu-shi, Tokyo Inside the Toshiba Fuchu Plant (56) References JP-A-2-146996 (JP, A) JP-A-1 JP-A-318766 (JP, A) JP-A-1-318595 (JP, A) JP-A-1-318594 (JP, A) JP-A-62-126899 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】可変速誘導機の2次側をポンプ水車に機械
的に直結し、前記可変速誘導機の1次側を電力系統に接
続可能に設け、前記可変速誘導機の2次側に周波数変換
器からなる2次励磁装置を接続し、前記可変速誘導機の
2次巻線に可変電圧可変周波数の励磁電力を供給するよ
うに構成された可変速揚水発電システムにおいて、 前記可変速誘導機の回転速度検出値と速度指令値との比
較結果に基づいて速度制御指令を出力する速度制御手段
と、 前記可変速誘導機の1次側端子電圧検出値と電力指令値
との比較結果に基づいて電圧制御指令を出力する電圧制
御手段と、 前記速度制御手段からの速度制御指令,電圧制御手段か
らの電圧制御指令,および前記可変速誘導機の内部誘起
電圧位相角検出値に基づいて2次電流指令値を設定する
2次電流指令設定手段と、 前記2次電流指令設定手段からの2次電流指令値と前記
可変速誘導機の2次側電流とに基づいて,前記2次励磁
装置の点弧角を制御する電流制御手段と、 前記可変速誘導機とその電源送電線を含む地域における
事故発生の予知情報を受信している間動作し、想定され
る系統事故に際しても2次励磁電圧が制限値にかからな
いように前記速度指令値を設定変更する予防制御手段
と、 を備えて成ることを特徴とする可変速揚水発電システム
の運転制御装置。
A secondary side of the variable speed induction machine is mechanically directly connected to a pump turbine, and a primary side of the variable speed induction machine is provided so as to be connectable to an electric power system. A variable-speed pumped-storage power generation system configured to connect a secondary excitation device including a frequency converter to the secondary winding of the variable-speed induction machine and to supply excitation power of a variable voltage and variable frequency to the secondary winding of the variable-speed induction machine. Speed control means for outputting a speed control command based on a result of comparison between the rotation speed detection value of the induction machine and the speed command value; and a comparison result between the primary terminal voltage detection value of the variable speed induction machine and the power command value Voltage control means for outputting a voltage control command based on the following: a speed control command from the speed control means, a voltage control command from the voltage control means, and a detected value of an internal induced voltage phase angle of the variable speed induction machine. Secondary to set secondary current command value Current command setting means, and current control for controlling a firing angle of the secondary excitation device based on a secondary current command value from the secondary current command setting means and a secondary current of the variable speed induction machine. Means for operating while receiving prediction information of the occurrence of an accident in an area including the variable speed induction machine and its power transmission line, so that the secondary excitation voltage does not reach the limit value even in an assumed system accident. An operation control device for a variable-speed pumped-storage power generation system, comprising: a preventive control means for setting and changing a speed command value.
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