(57)【要約】【課題】相互接続する２つの系統間の周波数差が大きい場合や、高速な電力潮流制御を行う場合、さらに、接続部の至近点での系統故障が生じた時でも、回転形位相調整機により安定な電力潮流制御を実現する。【解決手段】回転形位相調整機を制御する制御装置は、第１の交流電力系統と第２の交流電力系統間の電力潮流目標値と、回転形位相調整機の回転子の回転速度と、第１の交流電力系統と第２の交流電力系統間の電力潮流と、第１の交流電力系統の周波数と、第２の交流電力系統の周波数とを入力信号とし、回転形位相調整機の回転子の回転速度指令値と、回転子を回転駆動するトルク指令値とを出力する。【選択図】図１
2006320175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の交流電力系統および第２の交流電力系統に結合される回転形位相調整機と、前記回転形位相調整機の回転子の回転トルクと回転速度を制御することにより前記第１の交流電力系統と前記第２の交流電力系統間の電力潮流を制御する回転形位相調整機の制御装置とから構成される電力系統連系装置システムにおいて、
前記回転形位相調整機の制御装置は、前記第１の交流電力系統と前記第２の交流電力系統間の電力潮流目標値と、前記回転形位相調整機の回転子の回転速度と、前記第１の交流電力系統と前記第２の交流電力系統間の電力潮流と、前記第１の交流電力系統の周波数と、前記第２の交流電力系統の周波数とを入力信号とし、
前記回転形位相調整機の回転子の回転速度指令値と、前記回転子を回転駆動するトルク指令値とを出力すること
を特徴とする電力系統連系装置システム。
【請求項２】
前記回転形位相調整機の制御装置は、前記回転形位相調整機の回転子の回転速度指令値を、前記第１の交流電力系統と前記第２の交流電力系統間の電力潮流目標値と前記第１の交流電力系統と前記第２の交流電力系統間の電力潮流との偏差と、前記第１の交流電力系統の周波数と前記第２の交流電力系統の周波数との偏差とを用いて算出すること
を特徴とする請求項１に記載の電力系統連系装置システム。
【請求項３】
前記回転形位相調整機の制御装置は、前記回転形位相調整機の回転子の回転速度指令値を、前記第１の交流電力系統と前記第２の交流電力系統間の電力潮流目標値と前記第１の交流電力系統と前記第２の交流電力系統間の電力潮流との偏差と、前記第１の交流電力系統の周波数と前記第２の交流電力系統の周波数との偏差を遅れ関数を介して出力した値とを用いて算出すること
を特徴とする請求項１記載の電力系統連系装置システム。
【請求項４】
前記回転形位相調整機の制御装置は、前記回転形位相調整機の回転子の回転速度指令値を、前記第１の交流電力系統と前記第２の交流電力系統間の電力潮流目標値と前記第１の交流電力系統と前記第２の交流電力系統間の電力潮流との偏差と、前記第１の交流電力系統の周波数または前記第２の交流電力系統の周波数と固定値との偏差とを用いて算出すること
を特徴とする請求項１に記載の電力系統連系装置システム。
【請求項５】
第１の交流電力系統および第２の交流電力系統に結合される回転形位相調整機と、前記回転形位相調整機の回転子の回転トルクと回転速度を制御することにより前記第１の交流電力系統と前記第２の交流電力系統間の電力潮流を制御する回転形位相調整機の制御装置とから構成される電力系統連系装置システムにおいて、
前記回転形位相調整機の制御装置は、前記第１の交流電力系統と前記第２の交流電力系統間の電力潮流目標値と、前記回転形位相調整機の回転子の回転速度と、前記第１の交流電力系統と前記第２の交流電力系統間の電力潮流と、前記第１の交流電力系統の電圧位相と、前記第２の交流電力系統の電圧位相とを入力信号とし、
前記回転形位相調整機の回転子の回転速度指令値と、前記回転子を回転駆動するトルク指令値とを出力すること
を特徴とする電力系統連系装置システム。
【請求項６】
前記回転形位相調整機の制御装置は、前記回転形位相調整機の回転子の回転速度指令値を、前記第１の交流電力系統と前記第２の交流電力系統間の電力潮流目標値と前記第１の交流電力系統と前記第２の交流電力系統間の電力潮流との偏差と、前記第１の交流電力系統の電圧位相と前記第２の交流電力系統の電圧位相との偏差とを用いて算出すること
を特徴とする請求項５記載の電力系統連系装置システム。
【請求項７】
前記回転形位相調整機の制御装置は、前記回転形位相調整機の回転子の回転速度指令値を、前記第１の交流電力系統と前記第２の交流電力系統間の電力潮流目標値と前記第１の交流電力系統と前記第２の交流電力系統間の電力潮流との偏差と、前記第１の交流電力系統の電圧位相と前記第２の交流電力系統の電圧位相との偏差を微分関数を介して出力した値とを用いて算出すること
を特徴とする請求項５記載の電力系統連系装置システム。
【請求項８】
前記回転形位相調整機の制御装置は、前記第１の交流電力系統又は前記第２の交流電力系統内の予め指定されたリレーの動作を検出するリレー動作観測手段を備え、前記リレー動作観測手段が前記予め指定されたリレーの動作を検出した場合に、前記回転形位相調整機の回転子の回転速度指令値をゼロとすること
を特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の電力系統連系装置システム。
【請求項９】
前記回転形位相調整機の制御装置は、前記第１の交流電力系統又は前記第２の交流電力系統内の予め指定されたリレーの動作を検出するリレー動作観測手段を備え、前記リレー動作観測手段が前記予め指定されたリレーの動作を検出した場合に、前記回転形位相調整機の回転子を回転駆動するトルク指令値をゼロとすること
を特徴とする請求項１乃至請求項７記載のいずれかに記載の電力系統連系装置システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統間に結合されこの電力系統間の電力潮流を制御する電力系統連系装置システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、交流電力系統の送電部と受電部間に直列に接続し、送電部と受電部との電力潮流を調整する電力潮流制御器として、回転変圧器や３相誘導電圧調整機が用いられている。
【０００３】
回転変圧器を用いた電力潮流制御器としては、周波数又は位相の異なる電気特性を有する第１及び第２の電気系統を、回転変圧器により相互接続し、第１の電気系統から第２の電気系統に伝達される電力を測定し、測定された電力が指令電力と釣り合うように制御する際に、指令電力を測定電力と比較して、その偏差値に従って回転変圧器の回転子の角速度指令信号を発生するとともに、回転変圧器の回転子の測定角速度信号を角速度指令信号と比較して、その偏差値に従って回転子を可変速度で双方向に動作可能な交流機駆動トルクを発生して、回転変圧器の固定子に対する回転子の回転角度位置を調整するものがある（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００４】
また、３相誘導電圧調整機を用いた電力潮流制御器としては、周波数、位相の異なる電力系の電力潮流制御のために、３相誘導電圧調整装置を、位相や周波数の異なる電力系に結合し、電圧位相を３６０度以上連続変化させて、３相誘導電圧調整装置の回転トルク制御を行い、電力系統の位相、周波数の差がある電力系統と連系できるものがある（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平９−２３５８７号公報
【特許文献２】特開平９−２３６５１号公報
【特許文献３】特開２００１−９５１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような回転変圧器や３相誘導電圧調整装置等の回転形位相調整機を用いれば、周波数や位相の異なる電力系統間を、そのまま非同期連系して、電力潮流制御を行うことが可能である。
【０００６】
しかしながら、上述の回転変圧器や３相誘導電圧調整装置等の回転形位相調整機による電力潮流制御の方法は、理論的には妥当であるが、相互接続する２つの系統間の周波数差が大きい場合や、高速な電力潮流制御を実現しようとする場合には、安定した電力潮流制御が困難となるという実用的な問題があった。
【０００７】
また、上述の回転変圧器や３相誘導電圧調整装置等の回転形位相調整機により異系統間を相互接続する場合には、接続部の至近点での系統故障発生時における制御方法が、未だ提案されていない。
【０００８】
そこで、本発明では、相互接続する２つの系統間の周波数差が大きい場合や、高速な電力潮流制御を行う場合に、上述の回転変圧器や３相誘導電圧調整装置等の回転形位相調整機により安定な電力潮流制御を実現でき、さらに、上記回転形位相調整機を接続して、安定な電力潮流制御を実現した場合に、接続部の至近点での系統故障が生じた時でも、回転形位相調整機の制御を行うことができる電力系統連系装置システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の電力系統連系装置システムは、第１の交流電力系統および第２の交流電力系統に結合される回転形位相調整機と、前記回転形位相調整機の回転子の回転トルクと回転速度を制御することにより前記第１の交流電力系統と前記第２の交流電力系統間の電力潮流を制御する回転形位相調整機の制御装置とから構成される電力系統連系装置システムにおいて、前記回転形位相調整機の制御装置は、前記第１の交流電力系統と前記第２の交流電力系統間の電力潮流目標値と、前記回転形位相調整機の回転子の回転速度と、前記第１の交流電力系統と前記第２の交流電力系統間の電力潮流と、前記第１の交流電力系統の周波数と、前記第２の交流電力系統の周波数とを入力信号とし、前記回転形位相調整機の回転子の回転速度指令値と、前記回転子を回転駆動するトルク指令値とを出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電力系統連系装置システムによれば、相互接続する２つの系統間の周波数差が大きい場合や、高速な電力潮流制御を行う場合にも安定した電力潮流制御を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１乃至８を参照して、本発明に係る実施例を説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、第１の交流電力系統１と第２の交流電力系統２との間に接続される電力系統連系装置３および電力系統連系装置３の制御装置４の構成図である。本発明の電力系統連系装置システムは、電力系統連系装置３と制御装置４とから構成されている。
【００１３】
電力系統連系装置３は、３相交流線路１１により第１の交流電力系統１に接続され、また、３相交流線路２１により第２の交流電力系統２に接続される。第１の交流電力系統１と第２の交流電力系統２は、周波数や位相が異なる電気特性を有していてもよい。
【００１４】
電力系統連系装置３は、回転形位相調整機３１、その回転子３１ａおよび固定子３１ｂ、回転子３１ａを駆動する駆動装置３２および電力回生器３３から構成されている。
【００１５】
また、電力系統連系装置３の制御装置４は、実質的には、回転形位相調整機３１の回転子３１ａを駆動する駆動装置３２の制御を行うものである。
【００１６】
回転形位相調整機３１は、前述したように、回転変圧器、３相誘導電圧調整装置である。回転形位相調整機３１の回転子３１ａおよび固定子３１ｂの構造は、巻線型誘導電動機と同様の構造である。回転形位相調整機３１の回転子３１aが、第２の交流電力系統２と接続され、回転形位相調整機３１の固定子３１bが、第１の交流電力系統１と接続されているが、回転子３１aを第１の交流電力系統１に接続し、固定子３１bを第２の交流電力系統２に接続してもよい。
【００１７】
駆動装置３２は、駆動装置３２の電動機の回転軸が回転子３１ａに結合されており，駆動装置３２内のトルク制御ユニットへトルク指令値Trefを与えると、トルク指令相当のトルクを発生して回転子３１ａを回転駆動するものである。前記の駆動装置３２の電動機は任意の適当な駆動機構で良い。また、前記電動機の回転軸と回転子３１ａの結合には歯車装置等リンク機構を介しても良い。
【００１８】
電力回生器３３は、回転子３１aに供給された電力と固定子３１ｂに供給された電力との和の電力ワット数から、回転子３１ａと駆動装置３２間の回転軸の機械的パワーを除く、少なくとも一部分を３相交流線路１１または２１に回生する。電力回生器３３として変換器を利用すれば、回生電力の大きさと方向の融通性が高くなる。この電力回生器３３は、駆動装置３２と３相交流線路２１に接続されているが、３相交流線路１１に接続されていてもよい。
【００１９】
以下に、回転形位相調整機３１の動作原理を示す。  
回転形位相調整機３１の１次側から入る有効電力をPa、２次側から出る有効電力をPbとすると、回転子３１aの電気的な回転速度ωと回転子３１aを駆動するトルクTは、
電力の関係から、
Pa＝Pb＋ω×T  （１）
である。  
１次側の角周波数をω１（周波数はｆ１）、２次側の角周波数をω２（周波数はｆ２）とすると、その角周波数差が回転子３１aの電気的な回転速度ωであるので、
ω１＝ω２＋ω    （２）
となる。  
また、１次側の有効電力PaとトルクＴの関係から、
Pa＝ω１×T＝（ω２＋ω）×T  （３）
となり、（３）式を（１）式へ代入すると、２次側の有効電力Pbは、
Pb ＝  ω２×T                （４）
となる。
【００２０】
（１）式乃至（４）式によって、１次側と２次側端子間に周波数差があっても、２次側の有効電力Pbは、トルクTで制御できること、また、回転子３１aは、周波数差に対応した回転速度ωで回転することが分かる。
【００２１】
なお、回転子３１aをトルクT、回転速度ωで回転させるためには、駆動装置３２に有効電力Pr＝ω×Tが要求される。この有効電力Prは、電力回生器３３により、交流電力系統から自由に融通することができる。
【００２２】
このように、回転形位相調整機３１は、電気特性の異なる第１の交流電力系統１と第２の交流電力系統２間の系統連系が可能であり、かつ、回転子３１aのトルク制御により、第１の交流電力系統１と第２の交流電力系統２間の電力潮流を制御することができる。
【００２３】
電力系統連系装置３の制御装置４は、駆動装置３２の制御を行うものであるが、電力潮流制御器４１と速度制御器４２とから構成されており、駆動装置３２へトルク指令値Trefを出力する。
【００２４】
電力潮流制御器４１は、３相交流線路１１において通過有効電力P1を計測する電力計測器９１と、第１の交流電力系統１の周波数ｆ１を計測する周波数検出器９２aと、３相交流線路２１において第２の交流電力系統２の周波数ｆ２を計測する周波数検出器９２bと、電力潮流指令値Prefを出力する制御指令器５と接続されており、回転子３１aの回転速度指令値ωrefを出力する。
【００２５】
速度制御器４２は、電力潮流制御器４１の出力ωrefが入力信号として入力され、また、回転子３１aの回転速度ωを計測する角速度検出器９３に接続されており、駆動装置３２へトルク指令値Trefを出力する。
【００２６】
まず、電力潮流制御器４１には、３相交流線路１１において電力計測器９１を介して計測した通過有効電力P1と、周波数検出器９２aを介して計測した第１の交流電力系統１の周波数ｆ１と、３相交流線路２１において周波数検出器９２bを介して計測した第２の交流電力系統２の周波数ｆ２と、制御指令器５が設定保持する電力潮流指令値Prefとが入力信号として入力される。そして、電力潮流制御器４１は、これらの入力信号に基づいて回転子３１ａの回転速度指令値ωrefを生成し、この生成した回転速度指令値ωrefを出力する。
【００２７】
次に、速度制御器４２には、電力潮流制御器４１の出力ωrefと、角速度検出器９３で計測した回転子３１aの回転速度ωとが入力信号として入力される。速度制御器４２は、入力信号に基づいてトルク指令値Trefを生成し、この生成したトルク指令値Trefを駆動装置３２へ出力する。
【００２８】
これにより回転形位相調整機３１の回転子３１aを駆動装置３２でトルクを与えて回転速度ωで回転させることにより、２つの交流電力系統１と交流電力系統２間の角周波数差がω（＝２π×｜f1−f2|）である非同期の系統連系が可能となり、また、駆動装置３２によりトルクTを発生させて、２つの電力系統間で融通する有効電力P1を調整することができる。
【００２９】
すなわち電力潮流制御器４１と速度制御器４２と回転形位相調整機３１により、電気特性の異なる第1の交流電力系統１と第2の交流電力系統２を非同期連系した状態で電力潮流P1の制御が可能となる。
【００３０】
このように、電力系統連系装置３の制御装置４の出力としては、駆動装置３２で発生すべきトルクの指令値Trefが出力されるが、制御対象としては、非同期連系を実現するための回転子３１aの回転速度ω（（１）式や（２）式のωと同意）と、３相交流線路１１，２１の電力潮流P1を制御するのに必要なトルクT（（３）式や（４）式のω２×TのTと同意）の２つがある。これら２つの制御対象が、駆動装置32による発生トルクTという１つの制御量で同時に実現されていることになる。
【００３１】
ところで、このような制御系においては、以下に述べるように、制御系の不安定性が生じる。
【００３２】
電力潮流制御の応答速度と回転子３１aの回転速度の応答速度を独立に調整や設定すること、すなわち、電力潮流制御と、回転子３１aの回転速度制御のそれぞれの応答速度を個別に調整することは難しい。
【００３３】
第１の交流電力系統１と第２の交流電力系統２間の周波数差の絶対値｜ｆ1−f2｜が大きい場合には、（２）式で示した回転子３１aの回転速度ωが大きくなる。電力潮流制御のために、電力潮流制御器４１でPref−Pに応じて出力するωrefの値を大きくするためには、電力潮流制御器４１内のPI制御器４４bの利得を高くしなければならない。
【００３４】
一般に、制御系の利得を高くすることで制御系が不安定になるので、PI制御器４４bの利得を高くすれば、電力系統連系装置３の制御装置４が不安定になる。
【００３５】
ここで、商用系統での周波数は、基本周波数に対して±0.5Hz程度に制御されているので、２系統間の周波数差は最大１Hz程度である。
【００３６】
一方、基本周波数が同一で、位相が異なる電力系統間の回転形位相調整機３による電力潮流制御においても、高速な電力潮流制御を行う場合に、電力潮流制御器４１の利得を高くすれば、上記のように、制御系が不安定になる。
【００３７】
そこで、本発明の実施例１では、上記の制御系の不安定性を解消するために、図２に示すように、電力潮流制御器４１の内部に速度FF制御部４３を設けた。
【００３８】
図２は、電力潮流制御器４１の内部の構成を示す。  
電力潮流制御器４１は、電力ＦＢ（フィードバック）制御部４４と速度ＦＦ（フィードフォーワード）制御部４３とから構成されている。
【００３９】
電力ＦＢ制御部４４は、制御指令器５に設定される電力潮流指令値Prefから電力計測器９１で計測される通過有効電力P1値を減算する減算器４４aと、減算器４４aの出力が入力信号として入力される比例積分（PI）制御器４４ｂと、PI制御器４４bの出力と速度FF制御部４３の出力とを加算する加算器４４ｃと、加算器４４ｃの出力を設定範囲に制限して出力するリミッタ４４dから構成されている。
【００４０】
図２を参照して、本発明の電力系統連系装置システムの制御装置の制御手段について、その流れの1例を説明する。
【００４１】
まず、回転形位相調整機３１の１次側端子と２次側端子を、周波数や位相が異なる非同期の第１および第２の交流電力系統１，２に接続して、それらの交流電力系統１，２を連系する。
【００４２】
次に、第１の交流電力系統１と第２の交流電力系統２間の電力潮流制御を行うために、回転子３１aを１次側と２次側間の周波数差に応じた回転速度ωで回転駆動制御する。
【００４３】
以下のように、駆動装置３２のトルクTを制御し、第1の交流電力系統１と第2の交流電力系統２間の電力潮流を、制御指令器５で設定する所望の電力潮流Prefと等しくなるよう制御する。
【００４４】
すなわち、制御指令器５と電力潮流制御器４１中の電力FB制御部４４と速度制御器４２を利用し、速度制御器４２が駆動装置３２へトルクTrefを出力する。
【００４５】
次に、制御指令器５は、電力潮流指令値Prefのデータを入力して、電力潮流指令値Prefを設定する。なお、制御指令器５は、電力系統連系装置システムの制御装置４から離れた場所にあってもよい。
【００４６】
次に、電力潮流制御器４１中の電力FB制御部４４は、回転速度指令値ωrefを生成するために、電力潮流指令値Prefと電力計測器９１で計測した電力潮流P１を入力信号として受け、それらの差分Pref−P1を減算器４４aで算出する。算出したPref―P1値は、ゲイン要素と積分器要素から構成されるPI制御器４４bに送られ、Pref−P1値に応じた量が出力される。電力潮流制御器４１中の速度FF制御部４３の出力が０の場合には、PI制御器４４bの出力は、リミッタ要素４４dで設定される上下限値の範囲内に制限され、回転速度指令値ωrefとして電力FB制御部４４から出力される。このとき、リミッタ要素４４dは、回転子３１aの回転速度ωの許容可能な上下限値を設定する。
【００４７】
速度FF制御部４３には、３相交流線路１１から周波数検出器９２aを介して検出した交流電力系統１の周波数ｆ１と、３相交流線路２１から周波数検出器９２bを介して検出した交流電力系統２の周波数ｆ２が入力信号として入力される。速度FF制御部４３の減算器４３aは、入力された周波数ｆ１と周波数ｆ２の差分ｆ１−ｆ２を求める。ｆ１−ｆ２は、ゲイン４３ｂで設定される正または負の定数が乗じられた後、速度FF制御部４３から出力されて電力FB制御部４４に入力され、加算器４４cでPI制御器４４bの出力と加算される。
【００４８】
このような構成によれば、速度FF制御部４３で、第１の交流電力系統１と第２の交流電力系統２の周波数差ｆ１−ｆ２に応じた回転形位相調整機３の回転子３１aの回転速度ωを演算して、電力FB制御部４４内のPI制御器４４bの出力に加算することができ、電力FB制御部４４内のPI制御部４４bの利得を小さくできる。
【００４９】
したがって、回転形位相調整機３が連系する２つの系統間の周波数差が大きい場合においても、電力FB制御部４４内のPI制御部４４bの利得を小さくできるので、安定な電力潮流制御を実現することができる。
【００５０】
図３は、図２と異なる速度FF制御部４３の構成を示したものである。図２の速度FF制御部４３との相違は、速度FF制御部４３のゲイン４３bの出力を、遅れ要素４３cを介して、電力FB制御部４４の加算器４４ｃへ出力することである。
【００５１】
このような構成によれば、遅れ要素４３cの時定数の調整により、速度FF制御部４３の応答速度を調整することができる。速度FF制御部４３の応答速度を速度制御器４２の応答速度とは独立に調整することが可能なので、制御系の応答速度の調整が容易でかつ安定な電力潮流制御を実現することができる。
【００５２】
図４は、図２または図３と異なる速度FF制御部４３の構成を示したものである。図３の速度FF制御部４３との相違は、図３の速度FF制御部４３において、減算器４３aに入力される２信号の一方を、定数設定要素４３dで設定する定数値としたものである。
【００５３】
この場合、第１の交流電力系統１と第２の交流電力系統２の基本周波数は、同一と想定しており、定数設定要素４３ｄで設定する定数値は、第１の交流電力系統１と第２の交流電力系統２の基本周波数とする。
【００５４】
このような構成によれば、周波数検出器９２aで検出した周波数と系統基本周波数の差分に応じた値を、速度FF制御部４３の出力とすることができるので、回転形位相調整機３１にて電力潮流制御を行う２つの交流電力系統の基本周波数が同一の場合に、周波数検出器９２aまたは９２bのうち１つを削減し、制御回路をコンパクトにすることやコストを低減することが可能となる。
【００５５】
図５は、図２、図３または図４と異なる速度FF制御部４３の構成を示したものである。図５の速度FF制御部４３は、減算器４３aとゲイン要素４３bおよび微分要素４３eで構成される。同図において、３相交流線路１１から位相検出器９４aを介して検出した位相θ１と３相交流線路２１から位相検出器９４bを介して検出した位相θ２は、減算器４３aで減算され、その差分θ１−θ２が算出される。算出された差分θ１−θ２は、ゲイン４３bにおいて予め設定された定数値が乗算される。乗算された値は微分要素４３eにより微分され、電力FB制御部４４の加算器４４cへ出力される。
【００５６】
周波数は、位相を微分した関係であるので、図４の速度FF制御部４３の周波数作用を位相の検出で実現することができる。
【００５７】
なお、図５に示した微分要素４３eは、近似微分であり、時定数T1で電力FB制御部４４の応答速度を調整し、時定数T2で微分の精度を調整することができる。
【００５８】
このように図５の構成によれば、図４の速度FF制御部４３と同等の安定な制御が、系統の電圧位相検出で可能となる。
【００５９】
図６は、速度制御器４２の構成を示したものである。  
速度制御器４２は、減算器４２aとPI制御器４２bとリミッタ４２cで構成されている。速度制御器４２は、電力潮流制御器４１の出力ωrefと角速度検出器９３で検出した回転子３１aの回転速度ωを入力し、駆動装置３２へトルク指令値Trefを出力する。
【００６０】
速度制御器４２には、電力潮流制御器４１中の電力FB制御部４４から出力された回転速度指令値ωrefと角速度検出器９３で検出した回転子３１aの回転速度ωとが入力信号として入力される。減算器４２aは、入力された回転速度指令値ωrefと回転速度ωとの差分ωref―ωを算出する。算出されたωref−ω値は、ゲイン要素と積分器要素から構成されるPI制御器42bに送られ、ωref−ω値に応じた量が出力される。PI制御器42bの出力は、リミッタ要素４２cで設定される上下限値の範囲内に制限され、トルク指令値Trefとして速度制御器４２から駆動装置３２へ出力される。なお、リミッタ要素４２cは、駆動装置３２の許容可能なトルクの上下限値を設定している。
【００６１】
このような電力FB（フィードバック）制御部４４と速度制御器４２によれば、電力潮流指令値Prefに対する３相交流線路１１または２１の電力潮流P１の偏差に応じて、回転子３１aの回転速度指令ωrefが調整され、速度制御器４２で回転子３１aの回転速度ωが回転速度指令ωrefに等しくなるように、ωref―ωに対応するトルク指令Trefが駆動装置３２へ出力される。
【００６２】
駆動装置３２は、トルク指令Trefに等しいトルクを発生するので、リミッタ要素４２ｃとリミッタ要素４４ｄで設定する回転速度上下限値とトルク上下限値の範囲内において、３相交流線路の電力潮流P１を潮流指令値Prefに等しくする制御が可能となる。
【００６３】
なお、電力潮流制御の安定性のため、電力FB制御部４４の下位制御系となる速度制御器４２の制御応答速度は、電力FB制御部４４の制御応答速度に比して高速であり、速度制御器４２の利得は、電力FB制御部４４の利得より高くなるよう調整されなければならない。
【実施例２】
【００６４】
本発明の実施例２を、図７と図８とを用いて説明する。なお実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６５】
図７は、電力系統連系装置システムの制御装置４において、電力潮流制御器４１と速度制御器４２の間にスイッチ４５を接続したものである。
【００６６】
スイッチ４５は、入力端子を３つ持ち、それぞれをA端子、B端子、しきい値端子と呼ぶ。スイッチ４５のA端子には、電力潮流制御器４１の出力が入力され、スイッチ４５のB端子には、定数設定要素４７で設定する定数値が入力され、スイッチ４５のしきい値端子には、リレー動作情報収集器４６の出力が入力される。スイッチ４５の内部で、しきい値定数を設定し、しきい値端子から入力された値がしきい値定数以上であれば、B端子の入力を出力し、それ以外はA端子の入力を出力する。
【００６７】
リレー動作情報収集器４６は、設定した交流電力系統１や交流電力系統２内の保護リレーの動作を検出すると、フラグ１を出力し、その他の場合は、フラグ０を出力する。
【００６８】
したがって、スイッチ４５のしきい値を０．５とし、スイッチ４５のしきい値端子にリレー動作情報収集器４６を接続することで、リレー動作情報収集器４６で設定する保護リレーが動作した場合に、リレー動作情報収集器４６はフラグ１を出力するので、スイッチ４５の出力は、B端子に接続される定数設定要素４７の定数値となる。
【００６９】
さらに、定数設定要素４７で定数０が設定されていると、リレー動作情報収集器４６で設定する保護リレー動作時には、スイッチ４５の出力は０となるので、速度制御器４２へ与える速度指令値ωrefが０となる。
【００７０】
図７の構成によれば、リレー動作情報収集器４６で指定する保護リレーの動作時に、速度制御器４２へ与える回転速度指令値ωrefを０とすることができるので、重故障時等に、電力系統連系装置システムの電力潮流制御を停止したい場合に、回転形位相調整機３１の回転子３１aの回転速度を０として回転子３１aの回転を停止させることができる。その結果、駆動装置３２の発生トルクが０となり、回転形位相調整機３１による電力潮流制御を確実に停止することができる。
【００７１】
図８は、電力系統連系装置システムの制御装置４において、速度制御器４２の出力にスイッチ４５が接続されており、スイッチ４５の出力が電力系統連系装置システムの制御装置４の出力となる。
【００７２】
スイッチ４５のA端子には、速度制御器４２の出力が入力され、スイッチ４５のB端子には、定数設定要素４７で設定する定数値が入力され、スイッチ４５のしきい値端子には、リレー動作情報収集器４６の出力が入力される。
【００７３】
図８のスイッチ４５の動作は、上述した図７のスイッチ４５の動作と重複するので、説明は省略する。
【００７４】
図８の構成によれば、リレー動作情報収集器４６で指定する保護リレー動作時に、駆動装置３２へ与えるトルク指令値Trefを０とすることができるので、重故障時等の電力系統連系装置システムの電力潮流制御を停止したい場合に、駆動装置の発生トルクを０として回転形位相調整機３１による電力潮流制御を停止することができる。
【００７５】
なお、一般的に、速度制御器４２は、インバータ装置で制御されることが多いので、発生トルクを０とすることはインバータ装置を停止とすることで等価であり、インバータ装置で制御される場合は、インバータを停止する簡易な動作で回転形位相調整機３１による電力潮流制御を停止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施例１に係る電力系統連系装置システムおよび電力系統連系装置システムの制御装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係る電力潮流制御器の内部構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例１に係る第1の速度FF制御部の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係る第２の速度FF制御部の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施例１に係る第３の速度FF制御部の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施例１に係る速度制御器の構成を示す図である。
【図７】本発明の実施例２に係る第1の電力系統連系装置システムの制御装置の構成を示す図である。
【図８】本発明の実施例２に係る第２の電力系統連系装置システムの制御装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１…第１の交流電力系統、２…第２の交流電力系統、１１，２１…３相交流線路、３…電力系統連系装置、５…制御指令器、３１…回転形位相調整機、３１ａ…回転形位相調整機の回転子、３１ｂ…回転形位相調整器の固定子、３２…駆動装置、３３…電力回生器、４…電力系統連系装置の制御装置、４１…電力潮流制御器、４２…速度制御器、４４…電力ＦＢ（フィードバック）制御部、４３…速度ＦＦ（フィードフォーワード）制御部、４２ａ，４３ａ，４４ａ… 減算器、４３ｂ…ゲイン、４４ｃ…加算器、４３ｃ…遅れ要素、４７…定数設定要素、４３ｅ…微分要素、４２b，４４b…PI（比例積分）制御器、４２ｃ，４４ｄ…リミッタ、９１…電力計測器、９２ａ，９２ｂ…周波数検出器、９３…角速度検出器、９４ａ，９４ｂ…位相検出器、４５…スイッチ、４６…リレー動作情報収集器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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