(57)【要約】【課題】他励式変換器と自励式変換器とが並列して運転する直流連系システムにおいて、各交流系統での周波数変動を効率よく制御し得る系統周波数制御装置を提供すること。【解決手段】実施形態の系統周波数制御装置は、第１配分手段、第２出力手段及び第３出力手段を備えている。第１配分手段は、一方の交流系統から他方の交流系統に融通する電力を示す融通電力設定値を、前記自励式直流連系システムに融通させる電力を示す自励式融通電力指令値と、前記他励式直流連系システムに融通させる電力を示す他励式融通電力指令値とに配分する。第２出力手段は、第２補正値を用いて、前記配分された自励式融通電力指令値を補正する第４補正値を算出して、前記自励式直流連系システムに出力する。第３出力手段は、第３補正値を用いて、前記配分された他励式融通電力指令値を補正する第５補正値を算出して、前記他励式直流連系システムに出力する。【選択図】図１
2014075872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の交流系統に接続する自励式直流連系システムと他励式直流連系システムとが並列して設置された直流連系システムに適用される系統周波数制御装置であって、
一方の交流系統から他方の交流系統に融通する電力を示す融通電力設定値を、前記自励式直流連系システムに融通させる電力を示す自励式融通電力指令値と、前記他励式直流連系システムに融通させる電力を示す他励式融通電力指令値とに配分する第１配分手段と、
前記配分された自励式融通電力指令値を前記自励式直流連系システムに出力し、かつ前記配分された他励式融通電力指令値を前記他励式直流連系システムに出力する第１出力手段と、
前記各交流系統の電圧周波数の偏差を最小化するために必要となる融通電力の第１補正値を算出する第１算出手段と、
前記算出された第１補正値を、前記自励式直流連系システムと前記他励式直流連系システムとの運転状態に応じて、前記自励式直流連系システム向けの第２補正値と、前記他励式直流連系システム向けの第３補正値とに配分する第２配分手段と、
前記配分された第２補正値を用いて、前記配分された自励式融通電力指令値を補正する第４補正値を算出して、前記自励式直流連系システムに出力する第２出力手段と、
前記配分された第３補正値を用いて、前記配分された他励式融通電力指令値を補正する第５補正値を算出して、前記他励式直流連系システムに出力する第３出力手段と
を備えたことを特徴とする系統周波数制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の系統周波数制御装置において、
前記第１配分手段は、所定の配分特性にしたがって、前記融通電力設定値を前記他励式融通電力指令値に優先的に配分して、前記自励式直流連系システムの余力を確保することを特徴とする系統周波数制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の系統周波数制御装置において、
前記第２出力手段は、前記配分された第２補正値を、前記自励式直流連系システムによる電圧変動抑制に必要となる無効電力を確保するように制限することを特徴とする系統周波数制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の系統周波数制御装置において、
前記第３出力手段は、前記配分された第３補正値の変化速度を前記自励式直流連系システムの運転状態に応じて制御することを特徴とする系統周波数制御装置。
【請求項５】
複数の交流系統に接続する自励式直流連系システムと他励式直流連系システムとが並列して設置された直流連系システムに適用される系統周波数制御装置であって、
一方の交流系統から他方の交流系統に融通する電力を示す融通電力設定値を、前記自励式直流連系システムに融通させる電力を示す自励式融通電力指令値と、前記他励式直流連系システムに融通させる電力を示す他励式融通電力指令値とに配分する第１配分手段と、
前記配分された自励式融通電力指令値を前記自励式直流連系システムに出力し、かつ前記配分された他励式融通電力指令値を前記他励式直流連系システムに出力する第１出力手段と、
前記各交流系統の電圧周波数の偏差を、前記自励式直流連系システムと前記他励式直流連系システムとの運転状態に応じて、前記自励式直流連系システム向けの第１偏差と、前記他励式直流連系システム向けの第２偏差とに配分する第２配分手段と、
前記配分された第１偏差を最小化するために必要となる融通電力の第１補正値を算出する第１算出手段と、
前記算出された第１補正値を用いて、前記出力された自励式融通電力指令値を補正する第２補正値を算出して、前記自励式直流連系システムに出力する第２出力手段と、
前記配分された第２偏差を用いて、前記出力された他励式融通電力指令値を補正する第３補正値を算出して、前記他励式直流連系システムに出力する第３出力手段と
を備えたことを特徴とする系統周波数制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の系統周波数制御装置において、
前記第１配分手段は、所定の配分特性にしたがって、前記融通電力設定値を前記他励式融通電力指令値に優先的に配分して、前記自励式直流連系システムの余力を確保することを特徴とする系統周波数制御装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の系統周波数制御装置において、
前記第２出力手段は、前記配分された第１補正値を、前記自励式直流連系システムによる電圧変動抑制に必要となる無効電力を確保するように制限することを特徴とする系統周波数制御装置。
【請求項８】
請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の系統周波数制御装置において、
前記第３出力手段は、前記自励式直流連系システムの運転状態に応じて、前記第３補正値を算出するために用いる制御定数を切り替えることを特徴とする系統周波数制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、系統周波数制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
異なる周波数の電力系統間の電力融通や長距離送電を行う場合、例えば、直流送電システム、周波数変換システムまたは非同期連系システム等を含む直流連系システムが必要となる。この直流連系システムには、他励式変換器を用いる方式と、自励式変換器を用いる方式とがある。
【０００３】
一般的に、このような直流連系システムには、一方の交流系統から他方の交流系統に融通する電力値を制御する融通電力制御回路が含まれる。例えば、他励式変換器を用いる他励式直流連系システムに適用される融通電力制御回路は、第１制御回路と第２制御回路とを備えている。第１制御回路は、給電所等の上位システムから送出される融通電力指令値の入力を受け付けると、当該入力を受け付けた融通電力指令値に従って直流電流指令値を演算する直流電流指令値演算回路と、直流電流指令値演算回路により演算された値と等しくなるよう直流電流を制御する直流電流制御回路とを備えている。また、第２制御回路は、予め定められた設定値と等しくなるよう直流電圧を制御する直流電圧制御回路を備えている。なお、ここでは、他励式変換器を用いる他励式直流連系システムに適用される融通電力制御回路について説明したが、自励式変換器を用いる自励式直流連系システムに適用される融通電力制御回路においても基本的な構成や動作は同様である。
【０００４】
ここで、交流系統が弱小系統である場合に生じ得る周波数変動に対応するために、周波数制御機能が付加された直流連系システムについても説明する。以下に、周波数制御機能が付加された他励式直流連系システムについて、図８の模式図を参照しながら説明する。
【０００５】
図８は、他励式変換器を用いる他励式直流連系システムの構成例を示す模式図である。他励式直流連系システムＪ１は、図８に示すように、融通電力制御回路に対して、交流電圧検出器Ｊ２、周波数検出回路Ｊ３及び周波数制御回路Ｊ４を付加したシステムである。交流電圧検出器Ｊ２，Ｊ２´及び周波数検出回路Ｊ３，Ｊ３´は、一方が順変換運転を行い、他方が逆変換運転を行う複数の他励式変換器Ｊ５，Ｊ５´に接続された複数の交流系統Ｊ６，Ｊ６´の電圧周波数を各々検出し、当該検出した電圧周波数の差分を周波数制御回路Ｊ４に出力する。周波数制御回路Ｊ４は、例えば比例回路で構成されており、交流電圧検出器Ｊ２，Ｊ２´及び周波数検出回路Ｊ３，Ｊ３´から出力された電圧周波数の差分に応じた値を融通電力指令値に対する補正値として出力する。他励式変換器Ｊ５，Ｊ５´は、周波数制御回路Ｊ４から出力された補正値により補正された電力指令値に応じた値を直流電流指令値として出力して直流電流を制御する。これにより、例えば、一方の交流系統Ｊ６の周波数が上昇した場合、融通電力指令値が増加するため、一方の交流系統Ｊ６から他方の交流系統Ｊ６´に融通される電力が増加する。これに伴い、一方の交流系統Ｊ６において余剰となっていた電力が減少し、周波数上昇を抑制することができる。
【０００６】
なおここでは、周波数制御機能が付加された他励式直流連系システムについて説明したが、自励式直流連系システムに周波数制御機能が付加された場合においても基本的なシステム構成や動作は同様である。また、一方の交流系統と他方の交流系統との基本周波数が異なる場合には、周波数検出回路によって検出される各交流系統の電圧周波数は基本周波数をベースとして規格化した値を用いる。更に、前述したように各交流系統のうちの一方が弱小系統であり、周波数変動が生じやすい場合には、周波数変動が生じやすい交流系統の周波数のみを検出し、当該検出した周波数と基本周波数との差分を電圧周波数の差分として用いる場合もある。
【０００７】
以上は、他励式変換器を用いる他励式直流連系システムや自励式変換器を用いる自励式直流連系システムを単独で用いた場合の融通電力の制御手法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４３４１５９９号公報
【特許文献２】特開２００２−１４２３６５号公報
【特許文献３】特開２０１１−２２３７１４号公報
【特許文献４】特開２０１１−２２３７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、他励式直流連系システムに用いられる他励式変換器は、融通電力が変化すると無効出力電力も変化して交流電圧変動が生じるため、高速の系統周波数制御を行うことができないという不都合がある。また、他励式直流連系システムでは、直流電流の向きが一方向であるため融通電力の向きを変える場合、直流電圧を＋１００％から−１００％まで反転させる必要があり、事前の融通電力がゼロに近いと周波数制御による補正で融通電力の向きが逆転した場合に適切な制御を行うことができないという不都合がある。一方、自励式変換器を用いる自励式直流連系システムには、このような不都合はないものの、以上のような制御手法では、他励式変換器と自励式変換器とが並列して運転する直流連系システムにおいて、各交流系統での周波数変動を効率よく抑制できないという不都合がある。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、他励式変換器と自励式変換器とが並列して運転する直流連系システムにおいて、各交流系統での周波数変動を効率よく制御し得る系統周波数制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施形態の系統周波数制御装置は、複数の交流系統に接続する自励式直流連系システムと他励式直流連系システムとが並列して設置された直流連系システムに適用される。
【００１２】
前記系統周波数制御装置は、第１配分手段、第１出力手段、第１算出手段、第２配分手段、第２出力手段及び第３出力手段を備えている。
【００１３】
前記第１配分手段は、一方の交流系統から他方の交流系統に融通する電力を示す融通電力設定値を、前記自励式直流連系システムに融通させる電力を示す自励式融通電力指令値と、前記他励式直流連系システムに融通させる電力を示す他励式融通電力指令値とに配分する。
【００１４】
前記第１出力手段は、前記配分された自励式融通電力指令値を前記自励式直流連系システムに出力し、かつ前記配分された他励式融通電力指令値を前記他励式直流連系システムに出力する。
【００１５】
前記第１算出手段は、前記各交流系統の電圧周波数の偏差を最小化するために必要となる融通電力の第１補正値を算出する。
【００１６】
前記第２配分手段は、前記算出された第１補正値を、前記自励式直流連系システムと前記他励式直流連系システムとの運転状態に応じて、前記自励式直流連系システム向けの第２補正値と、前記他励式直流連系システム向けの第３補正値とに配分する。
【００１７】
前記第２出力手段は、前記配分された第２補正値を用いて、前記配分された自励式融通電力指令値を補正する第４補正値を算出して、前記自励式直流連系システムに出力する。
【００１８】
前記第３出力手段は、前記配分された第３補正値を用いて、前記配分された他励式融通電力指令値を補正する第５補正値を算出して、前記他励式直流連系システムに出力する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態に係る系統周波数制御装置を含む直流連系システムの構成例を示す模式図である。
【図２】同実施形態に係る電力設定値配分部により用いられる他励式直流連系システムへの配分特性の一例を示す模式図である。
【図３】同実施形態に係る電力設定値配分部により用いられる自励式直流連系システムへの配分特性の一例を示す模式図である。
【図４】同実施形態に係る補正値配分部による補正値配分処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施形態に係る系統周波数制御装置を含む直流連系システムの構成例を示す模式図である。
【図６】同実施形態に係る周波数偏差配分部による偏差配分処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】同実施形態に係る他励式用周波数制御回路の構成例を示す模式図である。
【図８】従来の他励式直流連系システムの一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第１の実施形態］
図１は第１の実施形態に係る系統周波数制御装置を含む直流連系システムの構成例を示す模式図である。図１に示す直流連系システム１は、複数の交流系統２，２´、複数の交流電圧検出器３，３´、複数の周波数検出回路４，４´、自励式直流連系システム５、他励式直流連系システム６及び系統周波数制御装置７を備えている。
【００２１】
各交流電圧検出器３，３´及び各周波数検出回路４，４´は、各交流系統２，２´の電圧周波数ｆａ，ｆｂを検出し、当該検出した電圧周波数ｆａ，ｆｂの偏差Δｆ（＝ｆａ−ｆｂ）を算出して、これを系統周波数制御装置７内の周波数制御回路７１に出力する。
【００２２】
自励式直流連系システム５及び他励式直流連系システム６は、図１に示すように、電流指令値演算回路５１，６１をそれぞれ備えている。自励式直流連系システム５内の電流指令値演算回路５１は、後述する電力設定値配分部７２と出力制限部７４とから出力される値の和（加算値）の入力を受け付け、自励式直流連系システム５による融通電力を当該入力を受け付けた加算値に制御するよう指示する回路である。また、他励式直流連系システム６内の電流指令値演算回路６１は、後述する電力設定値配分部７２と変化率制限部７５とから出力される値の和（加算値）の入力を受け付け、他励式直流連系システム６による融通電力を当該入力を受け付けた加算値に制御するよう指示する回路である。
【００２３】
通常、自励式直流連系システム５は、一方が順変換運転を行い、他方が逆変換運転を行う複数の自励式変換器や、これら自励式変換器の直流出力側に並列に接続された直流コンデンサ、各交流系統２，２´からの電圧を自励式変換器に適した電圧に変換する複数の変換器用変圧器、前述の電流指令値演算回路５１からの指示に応じて交流電流を制御する制御装置、直流電圧を定格値に保持するよう制御する制御装置等を備えているが、ここでは説明の簡略化のために各部の詳細な説明は省略する。
【００２４】
同様に、他励式直流連系システム６は、一方が順変換運転を行い、他方が逆変換運転を行う複数の他励式変換器や、これら他励式変換器間に設けられる直流リアクトル、各交流系統２，２´からの電圧を他励式変換器に適した電圧に変換する複数の変換器用変圧器、前述の電流指令値演算回路６１からの指示に応じて直流電流を制御する制御装置、直流電圧を定格値に保持するよう制御する制御装置等を備えているが、ここでは説明の簡略化のために各部の詳細な説明は省略する。
【００２５】
ここで、系統周波数制御装置７は、図１に示すように、周波数制御回路７１、電力設定値配分部７２、補正値配分部７３、出力制限部７４及び変化率制限部７５を備えている。以下に、系統周波数制御装置７を構成する各部７１乃至７５の機能について説明する。
【００２６】
周波数制御回路７１は、例えば比例回路で構成されており、各交流電圧検出器３，３´及び各周波数検出回路４，４´により算出された電圧周波数の偏差Δｆ（以下、単に偏差Δｆと表記する）の入力を受け付けると、当該入力を受け付けた偏差Δｆを最小化するために必要となる融通電力の補正値（以下、融通電力補正値と表記する）ΔＰａｆｃを算出して、これを補正値配分部７３に出力する。
【００２７】
ここで、偏差Δｆの最小化について説明する。例えば、一方の交流系統２から他方の交流系統２´に融通する融通電力が融通電力補正値ΔＰａｆｃ分だけ変化すると、各交流系統２，２´における電圧周波数ｆａ，ｆｂも変化する。これに伴い偏差Δｆも変化するため、周波数制御回路７１は、電圧周波数の新たな偏差Δｆの入力を受け付けることになり、当該入力を受け付けた新たな偏差Δｆを最小化するために必要となる新たな融通電力補正値ΔＰａｆｃを算出する。以上の処理が繰り返し実行されることで、偏差Δｆは最小値に収束する（即ち、偏差Δｆは最小化される）。
【００２８】
電力設定値配分部７２は、例えば給電指令所等の上位システムから、一方の交流系統２から他方の交流系統２´に融通する電力を示す融通電力設定値Ｐｓｅｔの入力を受け付ける。また、電力設定値配分部７２は、入力を受け付けた融通電力設定値Ｐｓｅｔの大きさに応じて、この融通電力設定値Ｐｓｅｔを自励式直流連系システム５と他励式直流連系システム６とに配分する、つまり、融通電力設定値Ｐｓｅｔを自励式融通電力指令値ＰｒｅｆＪと他励式融通電力指令値ＰｒｅｆＴとに分けて、これらを各直流連系システム５，６に出力する。具体的には、電力設定値配分部７２は、図２及び図３に示す配分特性にしたがって、融通電力設定値Ｐｓｅｔを自励式融通電力指令値ＰｒｅｆＪと他励式融通電力指令値ＰｒｅｆＴとに分ける。
【００２９】
図２及び図３に示す配分特性は、融通電力設定値Ｐｓｅｔを他励式融通電力指令値ＰｒｅｆＴに優先的に配分して、自励式融通電力指令値ＰｒｅｆＪを極力小さくする（即ち、自励式直流連系システム５に余力を残す）配分特性である。但し、他励式直流連系システム６には最小運転値Ｐｍｉｎがあるので、例えば、融通電力設定値Ｐｓｅｔの絶対値がＰｍｉｎ以下であるときは他励式融通電力指令値ＰｒｅｆＴをＰｍｉｎ又は−Ｐｍｉｎとして、融通電力設定値Ｐｓｅｔと他励式融通電力指令値ＰｒｅｆＴとの差分をＰｒｅｆＪ（即ち、ＰｒｅｆＪ＋ＰｒｅｆＴ＝Ｐｓｅｔ）とする。これにより、自励式直流連系システム５の余力を最大化しつつも、周波数制御と電圧変動抑制とに自励式直流連系システム５を用いることが可能となる。
【００３０】
なお、図２に示す配分特性は、±Ｐｍｉｎでヒステリシス特性を有しており、融通電力設定値Ｐｓｅｔが＋Ｐｍｉｎや−Ｐｍｉｎ付近で増減を繰り返したとしても他励式直流連系システム６の潮流反転が連続して生じない配分特性である。例えば、融通電力設定値Ｐｓｅｔが−Ｐｍｉｎより小さい値から＋Ｐｍｉｎより大きい値まで徐々に増加すると、他励式融通電力指令値ＰｒｅｆＴは、−Ｐｍｉｎ≦Ｐｓｅｔ≦Ｐｍｉｎの範囲においては−Ｐｍｉｎとなり、融通電力設定値Ｐｓｅｔが＋Ｐｍｉｎより大きい値になると、他励式融通電力指令値ＰｒｅｆＴは正の値となる。また、融通電力設定値Ｐｓｅｔが＋Ｐｍｉｎより大きい値から−Ｐｍｉｎより小さい値まで徐々に減少すると、他励式融通電力指令値ＰｒｅｆＴは、−Ｐｍｉｎ≦Ｐｓｅｔ≦Ｐｍｉｎの範囲においては＋Ｐｍｉｎとなり、融通電力設定値Ｐｓｅｔが−Ｐｍｉｎより小さい値になると、他励式融通電力指令値Ｐｓｅｔは負の値となる。
【００３１】
補正値配分部７３は、周波数制御回路７１から出力された融通電力補正値ΔＰａｆｃの入力を受け付ける。また、補正値配分部７３は、自励式直流連系システム５及び他励式直流連系システム６の運転状態を示す運転状態情報と、他励式直流連系システム６により融通している有効電力値（以下、他励式融通電力値と表記する）ＰａｃＴとの入力を受け付ける。なお、運転状態情報は、自励式直流連系システム５及び他励式直流連系システム６からそれぞれ出力される情報であり、他励式融通電力値は、他励式直流連系システム６から出力される値である。
【００３２】
補正値配分部７３は、各直流連系システム５，６から出力され、入力を受け付けた運転状態情報により示される運転状態に応じて、周波数制御回路７１から出力され、入力を受け付けた融通電力補正値ΔＰａｆｃを出力制限部７４と変化率制限部７５とに配分する補正値配分処理を実行する。以下に、補正値配分部７３による補正値配分処理について、図４のフローチャートを参照しながら説明する。但し、ここでは補正値配分部７３は、融通電力補正値ΔＰａｆｃ、運転状態情報及び他励式融通電力値ＰａｃＴの入力を既に受け付けているものとする。
【００３３】
始めに、補正値配分部７３は、他励式直流連系システム６から出力され、入力を受け付けた運転状態情報を用いて、他励式直流連系システム６が運転しているか又は停止しているかのどちらであるかを判定する（ステップＳ１）。
【００３４】
ステップＳ１による判定の結果が停止している旨を示す場合（ステップＳ１の停止）には、補正値配分部７３は、自励式直流連系システム５から出力され、入力を受け付けた運転状態情報を用いて、自励式直流連系システム５が運転しているか又は停止しているかのどちらであるかを判定する（ステップＳ２）。
【００３５】
ステップＳ２による判定の結果が運転している旨を示す場合（ステップＳ２の運転）には、補正値配分部７３は、周波数制御回路７１から出力され、入力を受け付けた融通電力補正値ΔＰａｆｃを自励式直流連系システム５向けの融通電力補正値（以下、自励式融通電力補正値と表記する）ΔＰａｆｃＪとして出力制限部７４に出力し（ステップＳ３）、補正値配分処理を終了させる。
【００３６】
ステップＳ２による判定の結果が停止している旨を示す場合（ステップＳ２の停止）には、補正値配分部７３は、融通電力補正値ΔＰａｆｃを出力制限部７４及び変化率制限部７５のどちらにも配分せずに（ステップＳ４）、補正値配分処理を終了させる。
【００３７】
ここで、ステップＳ１による判定の結果が運転している旨を示す場合（ステップＳ１の運転）には、補正値配分部７３は、ステップＳ２の処理と同様に、自励式直流連系システム５が運転しているか又は停止しているかのどちらであるかを判定する（ステップＳ５）。
【００３８】
ステップＳ５による判定の結果が停止している旨を示す場合（ステップＳ５の停止）には、補正値配分部７３は、融通電力補正値ΔＰａｆｃを他励式直流連系システム６向けの融通電力補正値（以下、他励式融通電力補正値と表記する）ΔＰａｆｃＴとして変化率制限部７５に出力し（ステップＳ６）、補正値配分処理を終了させる。
【００３９】
ステップＳ５による判定の結果が運転している旨を示す場合（ステップＳ５の運転）には、補正値配分部７３は、予め設定された比率（例えば、容量比）に基づいて、融通電力補正値ΔＰａｆｃを自励式融通電力補正値ΔＰａｆｃＪと他励式融通電力補正値ΔＰａｆｃＴとに配分する（ステップＳ７）。
【００４０】
続いて、補正値配分部７３は、他励式直流連系システム６から出力され、入力を受け付けた他励式融通電力値ＰａｃＴとステップＳ７の処理において配分した他励式融通電力補正値ΔＰａｆｃＴとの和の絶対値が最小運転値Ｐｍｉｎより小さいか否かを判定する（ステップＳ８）。なお、ステップＳ８による判定の結果が否を示す場合（ステップＳ８のＮｏ）には、補正値配分部７３は、ステップＳ７の処理において配分した自励式融通電力補正値ΔＰａｆｃＪを出力制限部７４に出力し、かつステップＳ７の処理において配分した他励式融通電力補正値ΔＰａｆｃＴを変化率制限部７５に出力し、補正値配分処理を終了させる。
【００４１】
ステップＳ８による判定の結果が最小運転値Ｐｍｉｎより小さい旨を示す場合（ステップＳ８のＹｅｓ）には、補正値配分部７３は、他励式融通電力値ＰａｃＴと他励式融通電力補正値ΔＰａｆｃＴとの和の絶対値が最小運転値Ｐｍｉｎより小さくならないように他励式融通電力補正値ΔＰａｆｃＴを調整する。そして、補正値配分部７３は、他励式融通電力補正値ΔＰａｆｃＴを調整したことによる誤差を自励式融通電力補正値ΔＰａｆｃＪに加算する。しかる後、補正値配分部７３は、自励式融通電力補正値ΔＰａｆｃＪを出力制限部７４に出力し、かつ他励式融通電力補正値ΔＰａｆｃＴを変化率制限部７５に出力し（ステップＳ９）、補正値配分処理を終了させる。
【００４２】
出力制限部７４は、補正値配分部７３から出力された自励式融通電力補正値ΔＰａｆｃＪの入力を受け付ける。また、出力制限部７４は、自励式直流連系システム５により融通している有効電力値（以下、自励式融通電力値と表記する）ＰａｃＪの入力を受け付ける。なお、自励式融通電力値ＰａｃＪは、自励式直流連系システム５から出力される値である。
【００４３】
出力制限部７４は、自励式直流連系システム５から出力され、入力を受け付けた自励式融通電力値ＰａｃＪの大きさに応じて、自励式融通電力指令値ＰｒｅｆＪを補正する自励式融通電力指令補正値ΔＰｒｅｆＪを自励式直流連系システム５に出力する。具体的には、まず出力制限部７４は、以下に示す（１）及び（２）式に基づいて、融通電力補正値の上限値ΔＰａｆｃｍａｘと融通電力補正値の下限値ΔＰａｆｃｍｉｎとを算出する。但し、Ｑｒｅｑは予め定められた電圧変動抑制に必要となる無効電力の最大量を示し、Ｓは自励式直流連系システム５の定格容量を示す。
【数１】
2014075872.tif 000003
【００４４】
続いて、出力制限部７４は、融通電力補正値の上限値ΔＰａｆｃｍａｘと下限値ΔＰａｆｃｍｉｎとが算出されると、自励式融通電力補正値ΔＰａｆｃＪが、（ｉ）融通電力補正値の上限値ΔＰａｆｃｍａｘより大きい、（ｉｉ）融通電力補正値の下限値ΔＰａｆｃｍｉｎより小さい、又は（ｉｉｉ）融通電力補正値の下限値ΔＰａｆｃｍｉｎ以上であり、かつ融通電力補正値の上限値ΔＰａｆｃｍａｘ以下であるのいずれに該当するのかを判定する（即ち、（ｉ）乃至（ｉｉｉ）のいずれに該当するのかを判定する）。
【００４５】
この判定による判定結果が（ｉ）融通電力補正値の上限値ΔＰａｆｃｍａｘより大きい旨を示すとき、出力制限部７４は、融通電力補正値の上限値ΔＰａｆｃｍａｘを自励式融通電力指令補正値ΔＰｒｅｆＪとして自励式直流連系システム５に出力する。また、判定結果が（ｉｉ）融通電力補正値の下限値ΔＰａｆｃｍｉｎより小さい旨を示すとき、出力制限部７４は、融通電力補正値の下限値ΔＰａｆｃｍｉｎを自励式融通電力指令補正値ΔＰｒｅｆＪとして自励式直流連系システム５に出力する。更に、判定結果が（ｉｉｉ）融通電力補正値の下限値ΔＰａｆｃｍｉｎ以上であり、かつ融通電力補正値の上限値ΔＰａｆｃｍａｘ以下である旨を示すとき、出力制限部７４は、自励式融通電力補正値ΔＰａｆｃＪを自励式融通電力指令補正値ΔＰｒｅｆＪとして自励式直流連系システム５に出力する。
【００４６】
なお、自励式直流連系システム５は、電力設定値配分部７２から出力された自励式融通電力指令値ＰｒｅｆＪと、出力制限部７４から出力された自励式融通電力指令補正値ΔＰｒｅｆＪとの入力を受け付けると、当該入力を受け付けた自励式融通電力指令値ＰｒｅｆＪと自励式融通電力指令補正値ΔＰｒｅｆＪとの加算値を算出して、この加算値を電流指令値演算回路５１に出力する。電流指令値演算回路５１は、加算値の入力を受け付けると、当該入力を受け付けた加算値に基づいて自励式直流連系システム５の融通電力値を制御する。
【００４７】
変化率制限部７５は、補正値配分部７３から出力された他励式融通電力補正値ΔＰａｆｃＴの入力を受け付ける。また、変化率制限部７３は、自励式直流連系システム５から出力される運転状態情報及び自励式融通電力値ＰａｃＪの入力を受け付ける。
【００４８】
変化率制限部７５は、自励式直流連系システム５から出力され、入力を受け付けた運転状態情報により示される自励式直流連系システム５の運転状態に応じて、補正値配分部７３から出力され、入力を受け付けた他励式融通電力補正値ΔＰａｆｃＴに対して変化率制限を施して、他励式融通電力指令値ＰｒｅｆＴを補正する他励式融通電力指令補正値ΔＰｒｅｆＴを他励式直流連系システム６に出力する。具体的には、運転状態情報により示される自励式直流連系システム５の運転状態が停止している旨を示す場合、又は予め定められた電圧変動抑制に必要となる無効電力の最大量Ｑｒｅｑ分の余力が自励式直流連系システム５にない場合、変化率制限部７５は、予め定められた低い値をもって変化率制限を行う。なお、電圧変動抑制に必要となる無効電力の最大量Ｑｒｅｑ分の余力が自励式直流連系システム５にあるか否かを判定する判定方法の一例としては、以下に示す（３）式を用いた方法がある。
【００４９】
変化率制限部７５は、以下に示す（３）式が成立する場合には余力があると判定し、成立しない場合には余力がないと判定する。
【数２】
2014075872.tif 000004
【００５０】
これにより、自励式直流連系システム５が電圧変動抑制を行えるときは他励式融通電力指令補正値ΔＰｒｅｆＴの急な変化が許容されるが、自励式直流連系システム５が電圧変動抑制を十分に行えないときは他励式融通電力指令補正値ΔＰｒｅｆＴは低い値をもって変化率制限が行われるため、緩やかに変化する。
【００５１】
なお、他励式直流連系システム６は、電力設定値配分部７２から出力された他励式融通電力指令値ＰｒｅｆＴと、変化率制限部７５から出力された他励式融通電力指令補正値ΔＰｒｅｆＴとの入力を受け付けると、当該入力を受け付けた他励式融通電力指令値ＰｒｅｆＴと他励式融通電力指令補正値ΔＰｒｅｆＴとの加算値を算出して、この加算値を電流指令値演算回路６１に出力する。電流指令値演算回路６１は、加算値の入力を受け付けると、当該入力を受け付けた加算値に基づいて他励式直流連系システム６の融通電力値を制御する。
【００５２】
以上説明した第１の実施形態によれば、変化率制限部７５を備えた構成により、自励式直流連系システム５が停止し、電圧変動抑制効果が十分に得られない場合であっても、他励式融通電力指令補正値ΔＰｒｅｆＴの変化を緩やかにすることで融通電力の変化も緩やかとなるため、融通電力に伴って変化する他励式直流連系システム６の無効電力の変化に起因した電圧変動を抑制することができる。
【００５３】
また、出力制限部７４を備えた構成により、電圧変動抑制に必要となる無効電力調整余力を確保して、自励式融通電力指令補正値ΔＰｒｅｆＪを算出するため、周波数制御のために融通電力を変化させつつ、電圧変動を抑制することができる。
【００５４】
更に、電力設定値配分部７２を備えた構成により、融通電力設定値Ｐｓｅｔを他励式直流連系システム６に優先的に配分可能となり、自励式直流連系システム５の余力が大きくなるため、自励式直流連系システム５を用いて周波数制御と電圧変動抑制とを高速に実行することができる。
【００５５】
また、補正値配分部７３を備えた構成により、周波数制御回路７１から出力される融通電力補正値ΔＰａｆｃを、他励式直流連系システム６の最小運転値Ｐｍｉｎより小さくならないような他励式融通電力補正値ΔＰａｆｃＴとして出力可能となり、例えば、他励式融通電力指令値ＰｒｅｆＴと他励式融通電力補正値ΔＰａｆｃＴとの加算値が±Ｐｍｉｎを超える場合であっても、他励式直流連系システム６の潮流反転の連続動作を防止することができる。
【００５６】
［第２の実施形態］
図５は第２の実施形態に係る系統周波数制御装置を含む直流連系システムの構成例を示す模式図であり、前述の第１の実施形態とは異なり、補正値配分部７３及び変化率制限部７５を廃した代わりに、周波数偏差配分部７６を新たに設け、かつ周波数制御回路７１を自励式用周波数制御回路７７と他励式用周波数制御回路７８とに分けた構成となっている。以下に、前述の第１の実施形態とは異なる各部７６乃至７８の機能について説明する。
【００５７】
周波数偏差配分部７６は偏差Δｆの入力を受け付ける。また、周波数偏差部７６は、各直流連系システム５，６の運転状態を示す運転状態情報及び他励式融通電力値ＰａｃＴの入力を受け付ける。
【００５８】
周波数偏差配分部７６は、各直流連系システム５，６から出力され、入力を受け付けた運転状態情報により示される運転状態に応じて、入力を受け付けた偏差Δｆを自励式用周波数制御回路７７と他励式用周波数制御回路７８とに配分する、つまり、偏差Δｆを自励式周波数偏差ΔｆＪと他励式周波数偏差ΔｆＴとに分けて、これらを各周波数制御回路７７，７８に出力する。以下に、周波数偏差配分部７６による偏差配分処理の一例について、図６のフローチャートを参照しながら説明する。但し、ここでは、周波数偏差配分部７６は、偏差Δｆ、運転状態情報及び他励式融通電力値ＰａｃＴの入力を既に受け付けているものとする。
【００５９】
始めに、周波数偏差配分部７６は、他励式直流連系システム６から出力され、入力を受け付けた運転状態情報を用いて、他励式直流連系システム６が運転しているか又は停止しているかのどちらであるかを判定する（ステップＳ１１）。
【００６０】
ステップＳ１１による判定の結果が運転している旨を示す場合（ステップＳ１１の運転）には、周波数偏差配分部７６は、自励式直流連系システム５から出力され、入力を受け付けた運転状態情報を用いて、自励式直流連系システム５が運転しているか又は停止しているかのどちらであるかを判定する（ステップＳ１２）。
【００６１】
ステップＳ１２による判定の結果が運転している旨を示す場合（ステップＳ１２の運転）には、周波数偏差配分部７６は、他励式直流連系システム６から出力され、入力を受け付けた他励式融通電力値ＰａｃＴと最小運転値Ｐｍｉｎとの差分の絶対値の大きさに応じて、偏差Δｆを他励式周波数偏差ΔｆＴに優先的に配分する。そして、周波数偏差配分部７６は、偏差Δｆと他励式周波数偏差ΔｆＴとの差分を自励式周波数偏差ΔｆＪとした後に、自励式周波数偏差ΔｆＪ及び他励式周波数偏差ΔｆＴを各周波数制御回路７７，７８にそれぞれ出力し（ステップＳ１３）、偏差配分処理を終了させる。
【００６２】
ステップＳ１２による判定の結果が停止している旨を示す場合（ステップＳ１２の停止）には、周波数偏差配分部７６は、偏差Δｆを他励式周波数偏差ΔｆＴとして他励式用周波数制御回路７８に出力し（ステップＳ１４）、偏差配分処理を終了させる。
【００６３】
ここで、ステップＳ１１による判定の結果が停止している旨を示す場合（ステップＳ１１の停止）には、周波数偏差配分部７６は、ステップＳ１２の処理と同様に、自励式直流連系システム５が運転しているか又は停止しているかのどちらであるかを判定する（ステップＳ１５）。
【００６４】
ステップＳ１５による判定の結果が運転している旨を示す場合（ステップＳ１５の運転）には、周波数偏差配分部７６は、偏差Δｆを自励式周波数偏差ΔｆＪとして自励式用周波数制御回路７７に出力し（ステップＳ１６）、偏差配分処理を終了させる。
【００６５】
ステップＳ１５による判定の結果が運転している旨を示す場合（ステップＳ１５の停止）には、周波数偏差配分部７６は、偏差Δｆを自励式用周波数制御回路７７及び他励式用周波数制御回路７８のどちらにも配分せずに（ステップＳ１７）、偏差配分処理を終了させる。
【００６６】
自励式用周波数制御回路７７は、周波数偏差配分部７６から出力された自励式周波数偏差ΔｆＪの入力を受け付けると、当該入力を受け付けた自励式周波数偏差ΔｆＪを最小化するために必要となる自励式融通電力補正値ΔＰａｆｃＪを算出して、これを出力制限部７４に出力する。
【００６７】
ここで、他励式用周波数制御回路７８の機能について、図７の模式図を参照しながら説明する。
【００６８】
図７は同実施形態に係る他励式用周波数制御回路の構成例を示す模式図である。図７に示す他励式用周波数制御回路７８は、積分器７８１、余力判定部７８２、論理和回路７８３、切替回路７８４、乗算回路７８５、上限設定部７８６、下限設定部７８７及びリミッタ回路７８８を備えている。以下に、他励式用周波数制御回路７８を構成する各部７８１乃至７８８の機能について説明する。
【００６９】
積分器７８１は、周波数偏差配分部７６から出力された他励式周波数偏差ΔｆＴの入力を受け付けると、当該入力を受け付けた他励式周波数偏差ΔｆＴを積算して、偏差Δｆを最小化するための他励式融通電力指令補正値ΔＰｒｅｆＴを算出し、これを乗算回路７８５に出力する。
【００７０】
余力判定部７８２は、自励式直流連系システム５から出力される自励式融通電力値ＰａｃＪの入力を受け付けると、前述の（３）式を用いて、電圧変動抑制に必要となる無効電力の最大量が確保された運転状態であるか否かを判定し、当該判定の結果を示す結果情報を論理和回路７８３に出力する。
【００７１】
論理和回路７８３は余力判定部７８２から出力された結果情報の入力を受け付ける。また、論理和回路７８３は、自励式直流連系システム５から出力される運転状態情報の入力を受け付ける。更に、論理和回路７８３は、余力判定部７８２から出力され、入力を受け付けた結果情報と、自励式直流連系システム５から出力され、入力を受け付けた運転状態情報との論理和を算出して、これを切替回路７８４に出力する。
【００７２】
切替回路７８４は、論理和回路７８３から出力された論理和の入力を受け付けると、当該入力を受け付けた論理和に基づいて、２つの端子（一方はＣ１を入力値として受け付ける端子であり、他方はＣ２を入力値として受け付ける端子である）間に設けられたスイッチを切り替える。具体的には、切替回路７８４は、入力を受け付けた論理和が（Ａ）電圧変動抑制に必要となる余力がない旨、又は自励式直流連系システム５が停止している旨を示す場合には、Ｃ１を入力値として受け付ける端子に接続するようスイッチを切り替える。また、切替回路７８４は、入力を受け付けた論理和が（Ｂ）電圧変動抑制に必要となる余力がある旨を示し、且つ自励式直流連系システム５が運転している旨を示す場合には、Ｃ２を入力値として受け付ける端子に接続するようスイッチを切り替える。
【００７３】
乗算回路７８５は、前述の（Ａ）の条件に該当する場合、積分器７８１から出力され、入力を受け付ける他励式融通電力指令補正値ΔＰｒｅｆＴと、Ｃ１との積を算出して、これをリミッタ回路７８８に出力する。また、乗算回路７８５は、前述の（Ｂ）の条件に該当する場合、積分器７８１から出力され、入力を受け付ける他励式融通電力指令補正値ΔＰｒｅｆＴと、Ｃ２との積を算出して、これをリミッタ回路７８８に出力する。
【００７４】
なお、入力値Ｃ１，Ｃ２はＣ１＜Ｃ２の関係をもつ係数であるため、前述の（Ａ）の条件に該当する場合は変化率が低く小さめな値が乗算回路７８５の出力値となり、前述の（Ｂ）の条件に該当する場合は変化率が高く大きめな値が乗算回路７８５の出力値となる。
【００７５】
上限設定部７８６は、他励式直流連系システム６から出力される他励式融通電力値ＰａｃＴの入力を受け付けると、当該入力を受け付けた他励式融通電力値ＰａｃＴ、定格出力値及び最小運転値Ｐｍｉｎを用いて融通電力を変化させられる上限値を算出し、これをリミッタ回路７８８に出力する。
【００７６】
同様に、下限設定部７８７は、他励式直流連系システム６から出力される他励式融通電力値ＰａｃＴの入力を受け付けると、当該入力を受け付けた他励式融通電力値ＰａｃＴ、定格出力値及び最小運転値Ｐｍｉｎを用いて融通電力を変化させられる下限値を算出し、これをリミッタ回路７８８に出力する。
【００７７】
一例として、他励式融通電力値ＰａｃＴが正の値であるとき、上限設定部７８６は定格出力値と最小運転値Ｐｍｉｎとの差分（即ち、定格出力値−Ｐｍｉｎ）から上限値を算出し、下限設定部７８７は最小運転値Ｐｍｉｎと他励式融通電力値ＰａｃＴとの差分（即ち、Ｐｍｉｎ−ＰａｃＴ）から下限値を算出する。
【００７８】
リミッタ回路７８８は、乗算回路７８５から出力された他励式融通電力指令補正値ΔＰｒｅｆＴとＣ１又はＣ２との積値の入力を受け付ける。また、リミッタ回路７８８は、上限設定部７８６から出力された上限値と下限設定部７８７から出力された下限値との入力を受け付ける。更に、リミッタ回路７８８は、上限設定部７８６及び下限設定部７８７から出力され、入力を受け付けた上限値及び下限値に基づいて、乗算回路７８５から出力され、入力を受け付けた積値を制限した（即ち、積値を制限して出力値とした）上で、出力値を他励式直流連系システム６に出力する。
【００７９】
これにより、他励式融通電力指令補正値ΔＰｒｅｆＴは、自励式直流連系システム５の運転状態に応じて変化率を調整された上で上限値を超えない値となり、他励式直流連系システム６に出力される。
【００８０】
以上説明した第２の実施形態によれば、自励式直流連系システム５及び他励式直流連系システム６の運転状態と、融通電力値ＰａｃＪ，ＰａｃＴとから電圧変動抑制に必要となる無効電力を入出力する余力の有無を判定し、この判定結果に応じて周波数制御の定数を変更する他励式用周波数制御回路７８を備えた構成により、余力がないと判定されたとしても、変化率の低い他励式融通電力指令補正値ΔＰｒｅｆＴを出力可能となり、融通電力に伴って変化する他励式直流連系システム６の無効電力の変化に起因した電圧変動を抑制することができる。
【００８１】
また、他励式用周波数制御回路７８内にリミッタ回路７８８を備えた構成により、他励式融通電力値ＰａｃＴの大きさに応じて他励式融通電力指令補正値ΔＰｒｅｆＴを制限するため、他励式直流連系システム６の潮流反転の連続動作を防止することができる。
【００８２】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、他励式変換器と自励式変換器とが並列して運転する直流連系システムにおいて、各交流系統での周波数変動を効率よく制御することができる。
【００８３】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８４】
１…直流連系システム、２，２´…交流系統、３，３´…交流電圧検出器、４，４´…周波数検出回路、５…自励式直流連系システム、６…他励式直流連系システム、７…系統周波数制御装置、５１，６１…電流指令値演算回路、７１…周波数制御回路、７２…電力設定値配分部、７３…補正値配分部、７４…出力制限部、７５…変化率制限部、７６…周波数偏差配分部、７７…自励式用周波数制御回路、７８…他励式用周波数制御回路、７８１…積分器、７８２…余力判定部、７８３…論理和回路、７８４…切替回路、７８５…乗算回路、７８６…上限設定部、７８７…下限設定部、７８８…リミッタ回路、Ｊ１…他励式直流連系システム、Ｊ２，Ｊ２´…交流電圧検出器、Ｊ３，Ｊ３´…周波数検出回路、Ｊ４…周波数制御回路、Ｊ５，Ｊ５´…他励式変換器、Ｊ６，Ｊ６´…交流系統。
【図１】
2014075872.tif 000005
【図２】
2014075872.tif 000006
【図３】
2014075872.tif 000007
【図４】
2014075872.tif 000008
【図５】
2014075872.tif 000009
【図６】
2014075872.tif 000010
【図７】
2014075872.tif 000011
【図８】
2014075872.tif 000012