(57)【要約】  本発明は、第１及び第２のＡＣ電圧バス（１１、２１）間の送電リンク（３）を制御するための方法に関し、送電リンクは、高電圧ＤＣライン（３２０）と、高電圧ＤＣライン（３２０）に接続された第１のＡＣ／ＤＣコンバータ（３２１）及び第２のＡＣ／ＤＣコンバータ（３２１）と、を備え、方法は：  ＡＣ／ＤＣコンバータ（３２１、３２２）に適用された設定値有効電力（Ｐｄｃ０）を取得し、  第１のＡＣ電圧バス及び第２のＡＣ電圧バスの電圧の瞬時値Ｖ１及びＶ２を取得し、  ここで、第１または第２のＡＣ／ＤＣコンバータの設定値有効電力は、第１および第２の領域を含む送電力網に新しいダイナミックスを課すように、項ΔＰｄｃを含む値によって変更され、ここで、ΔＰｄｃは、ΔＰｄｃ＝ΔＰｄｃＳ＋ΔＰｄｃａである。【選択図】図１
2021516942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電力網における第１及び第２のＡＣ電圧領域にそれぞれ接続された第１及び第２のＡＣ電圧バス（１１、２１）間の送電リンク（３）を制御するための方法であって、送電リンクは、高電圧ＤＣライン（３２０）と、第１に、第１のＡＣ電圧バス（１１）に接続され、第２に、高電圧ＤＣライン（３２０）に接続された第１のＡＣ／ＤＣコンバータ（３２１）と、第１に、第２のＡＣ電圧バス（２１）に接続され、第２に、高電圧ＤＣライン（３２０）に接続された第２のＡＣ／ＤＣコンバータ（３２２）と、を備え、方法は：
第１または第２のＡＣ／ＤＣコンバータ（３２１、３２２）に適用された設定値有効電力（Ｐｄｃ０）を取得し、
第１のＡＣ電圧バス及び第２のＡＣ電圧バスの電圧の瞬時値Ｖ１及びＶ２をそれぞれ取得し、
ここで、第１または第２のＡＣ／ＤＣコンバータの設定値有効電力は、第１及び第２のＡＣ電圧領域を含む送電力網に新しいダイナミックスを課すように、項ΔＰｄｃを含む値によって変更され、ここで、ΔＰｄｃは以下であり、
2021516942.tif 000020
ここで、ΔＰｄｃＳは、下記の同期項であり、
2021516942.tif 000021
ここで、δ＝δ１−δ２は、取得された瞬時値の第１のＡＣ電圧バス及び第２のＡＣ電圧バスの電圧間の位相オフセットであり、δ１は、第１のＡＣ電圧バスの電圧の角度であり、δ２は、第２のＡＣ電圧バスの電圧の角度であり、δｒｅｆは、第１のＡＣ電圧バス及び第２のＡＣ電圧バスの電圧間の初期位相オフセット値であり、λδは、増幅ゲインであり、
ここで、ΔＰｄｃａは、以下の減衰項であり、
2021516942.tif 000022
ここで、ω１は、第１のＡＣ電圧領域の電気角周波数であり、ω２は、第２のＡＣ電圧領域の電気角周波数であり、λωは、増幅ゲインである、
制御方法。
【請求項２】
前記第１または第２のＡＣ／ＤＣコンバータの設定値有効電力は、外乱を推定するための項ΔＰｄｃｄを含む値によって変更される、
請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
λδ＝Ｋδ及びλω＝Ｋωであり、ここで、Ｋδ＝ωｎ２及びＫω＝２＊ξ＊ωｎであり、ここで、ωｎは、０．３〜０．７Ｈｚの間の周波数であり、ξは、０．４〜０．８の間の減衰係数である、
請求項２に記載の制御方法。
【請求項４】
外乱を推定するための項ΔＰｄｃｄは、以下のように計算され、
2021516942.tif 000023
ここで、Ｍ１及びＤ１は、第１のＡＣ電圧領域に相当する電気機械の電気慣性と減衰であり、Ｍ２及びＤ２は、第２のＡＣ電圧領域に相当する電気機械の電気慣性と減衰であり、Ｐｍ１は、第１のＡＣ電圧領域に相当する電気機械の機械的動力であり、Ｐｌ１は、第１のＡＣ電圧領域に相当する電気負荷であり、Ｐｍ２は、第２のＡＣ電圧領域に相当する電気機械の機械的動力であり、Ｐｌ２は、第２のＡＣ電圧領域に相当する電気負荷であり、Ｘ３１は、高電圧ＡＣラインのリアクタンスであり、Ｐｄｃ０は、取得された適用済み設定値有効電力である、
請求項２または３に記載の制御方法。
【請求項５】
前記第１または第２のＡＣ／ＤＣコンバータは、以下の項ΔＰｄｃ１を含む値で、設定値有効電力を一時的に変更することによって、動的仮想アドミタンスＹ３３をエミュレートするように制御され、
2021516942.tif 000024
Ｙ３３は、値Ｖ１及びＶ２に基づいて、位相差δの変化に基づいて、第１のＡＣ電圧バス及び第２のＡＣ電圧バスの電圧間の角周波数差に基づいて、または、外乱の振幅に基づいて変更される、
請求項１から４のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項６】
前記第１及び第２のＡＣ／ＤＣコンバータ（３２１、３２２）は、電圧源変換器である、
請求項１から５のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項７】
前記送電リンクは、１つまたは複数の高電圧ＡＣライン（３１）を含む、
請求項１から６のいずれか１項に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力網を制御するための方式、特に、ＡＣ電圧領域間のバスを接続する少なくとも１つのＡＣ電力ライン及び１つのＤＣ電力ラインを含む電力網の安定性を確保するための制御方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
２０１２年に、ＩＥＥＥにおいて、Ｐ．Ｌａｂｒａ  Ｆｒａｎｃｏｓ  ｅｔ．ａｌによって発行された文献「Ｉｎｅｌｆｅ  ヨーロッパ初の統合されたオンショアＨＶＤＣ相互接続」は、フランスとスペインとの間で並列に接続されたＡＣ電力ラインとＤＣ電力ラインを含む高電圧リンクの設置と操作について説明している。高電圧ＤＣ電力ラインは、両端にそれぞれＡＣ／ＤＣコンバータを有している。これらのコンバータは、電圧制御されており（文献ではＶＳＣコンバータと呼ばれている）、ＤＣ側の有効電力とＡＣ側の無効電力を個別に制御することができる。
【０００３】
通常の動作中、高電圧直流ラインは、仮想ラインリアクタンスを介してＡＣ送電ラインの動作をエミュレートするために、コンバータを介して制御される。そして、ＤＣ送電ラインで送電される設定値有効電力は、ＤＣ送電ラインの両端にあるノード間の位相オフセットと、これらのノードの電圧に基づいて設定される。
【０００４】
このようなリンクの端子において、誤動作は、一時的な電力の不均衡に反映されることがあり、一部の発電機は加速し、他の発電機は減速する。そして、電力網のノード間の位相オフセットの変化が観察される。外乱の後でシステムが平衡状態に戻れない場合には、発電機が非同期で動作し、電力の交換が保証されなくなるため、システムが不安定になる可能性がある。
【０００５】
ＡＣ電力ラインで誤動作が検出された場合には、ＤＣ送電ラインは、固定の仮想ラインリアクタンスを維持しながら動作する。具体的には、ラインコンストラクタは、故障時の安定性を保証する必要があるため、過渡運転時のラインの安定性について主要な実現可能性の調査を実施する必要がある。仮想ラインリアクタンスを固定しておくと、このような安定性の調査がはるかに簡単になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このようなシステムでさえ、安定性は低くなる。ラインの両端のノードでの非同期化を引き起こす前に、電力網の誤動作を排除するために利用できる時間は未だに短すぎる。さらに、そのようなシステムは、送電リンクのいずれかの側のＡＣ電圧領域に新しいダイナミックスを課すことを可能にしない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、これらの欠点の１つまたは複数を克服することを目的としている。したがって、本発明は、送電力網における第１及び第２のＡＣ電圧領域にそれぞれ接続された第１及び第２のＡＣ電圧バス間の送電リンクを制御する方法に関する。添付の請求項１に記載されているように、送電リンクは、高電圧ＤＣラインと、第１に、第１のバスに接続され、第２に、高電圧ＤＣラインに接続された第１のＡＣ／ＤＣコンバータと、第１に、第２のバスに接続され、第２に、高電圧ＤＣラインに接続された第２のＡＣ／ＤＣコンバータと、を備える。
【０００８】
本発明はまた、従属請求項の変形に関する。当業者は、説明または従属請求項における変形の各特徴が、中間の一般化を構成することなく、独立請求項の特徴と独立して組み合わせることができることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照して、非限定的な表示として、以下に与えられるその説明から明らかになるであろう。
【図１】本発明を実施することができる高電圧リンクを含むシステムの回路図である。
【図２】ＡＣラインの切断の場合について、本発明を実施するために実行されたシミュレーションによる様々なパラメータの変化を示す。
【図３】ＡＣラインの切断の場合について、本発明を実施するために実行されたシミュレーションによる様々なパラメータの変化を示す。
【図４】ＡＣラインの切断の場合について、本発明を実施するために実行されたシミュレーションによる様々なパラメータの変化を示す。
【図５】再接続されるまでのＡＣラインにおける切断時の様々なパラメータを、本発明の１つの例示的な実施とともに示す。
【図６】再接続されるまでのＡＣラインにおける切断時の様々なパラメータを、本発明の１つの例示的な実施とともに示す。
【図７】再接続されるまでのＡＣラインにおける切断時の様々なパラメータを、本発明の１つの例示的な実施とともに示す。
【図８】別の故障の場合について、本発明を実施するために実行されたシミュレーションによる様々なパラメータの変化を示す。
【図９】別の故障の場合について、本発明を実施するために実行されたシミュレーションによる様々なパラメータの変化を示す。
【図１０】別の故障の場合について、本発明を実施するために実行されたシミュレーションによる様々なパラメータの変化を示す。
【図１１】ＡＣラインが切断されたときの本発明の実施を例示した角度に対する電力のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明を実施することができる高電圧送電リンク３を含むシステムの回路図である。ここで高電圧とは、リンク３で使用中の少なくとも１０ｋＶに等しい電圧を意味すると理解される。ここでのシステムは、リンク３、高電圧交流領域１、及び高電圧交流領域２を含む。領域１は、リンク３の一端に接続された交流ノードまたはバス（バスバーと呼ばれることもある）１１に接続され、領域２は、リンク３の別の端に接続された交流ノードまたはバス２１に接続されている。簡単にするために、ここでは、ある特定のケースでは、領域１を同等のマシンに例え、領域２を定電圧及び周波数送電力網（「無限」送電力網）に例えることによってシステムを表す。
【００１１】
ここで、リンク３は、高電圧ＤＣリンク３２と、必要に応じて１つまたは複数の高電圧ＡＣライン３１とを含み、高電圧ＤＣリンク３２及び高電圧ＡＣライン３１は、バス１１とバス２１との間に並列に接続されている。より正確には、高電圧ＤＣリンク３２は、高電圧ＤＣライン３２０と、バス１１及び高電圧ＤＣライン３２０の第１の端部に接続されたＡＣ／ＤＣコンバータ３２１と、バス２１及び高電圧ＤＣライン３２０の第２の端部に接続されたＡＣ／ＤＣコンバータ３２２と、を備える。コンバータ３２１及び３２２は、有利には、同じ電気的特性を有する。
【００１２】
システムは、さらに、コンバータ３２１及び３２２を制御するように構成された制御回路４を含む。コンバータ３２１及び３２２は、有利には、電圧源変換器である。このようなコンバータは、有効電力と無効電力を個別に調整することができる。有効電力管理ループは、コンバータが接続されているＡＣ送電力網に注入される有効電力、または、コンバータが接続されているライン３２０上のＤＣ電圧のいずれかを制御するように設定することができる。無効電力ループは、バスの接続ポイントで注入または吸収される無効電力、または、コンバータが接続されているＡＣ送電力網の電圧のいずれかを調整するように設定することができる。
【００１３】
コンバータ３２１および３２２は、特に、定常状態で以下の機能を有する（定常状態は、以下では、リンク３に電気的障害がない場合の動作に対応する）。すなわち、ライン３２０の電圧を制御し、ライン３２０の双方向有効電力の流れを制御し、接続ポイントで注入または吸収される無効電力を制御する。定常状態では、制御回路４は、例えば、ライン３２０の電圧レベルを制御することによって、マスターモードでコンバータ３２２を制御するように構成され、ライン３２０で送電される有効電力を制御することによって、スレーブモードでコンバータ３２１を制御するように構成される。マスターコンバータは、スレーブによって制御される有効電力を放電する。
【００１４】
そのコマンドのおかげで、制御回路４は、ライン３１及びリンク３２と並列に、仮想並列アドミタンス３３をエミュレートするように有利に構成される。
【００１５】
制御回路４は、最初に、設定値有効電力のコマンドを第１または第２のコンバータに送信するように構成され、第１または第２のコンバータに適用された設定値有効電力が取得される。電力Ｐｄｃ０は、リンク３２によって定常状態で送電される。第１及び第２のバスの電圧の瞬時値Ｖ１及びＶ２が取得される。
【００１６】
本発明の第１の態様によれば、制御回路４は、次のように定義された基準有効電力Ｐｒｅｆ（Ｐｒｅｆは、典型的には、上記の例において、スレーブモードで動作するコンバータを制御するように適用される電力の設定値である）を送電するように構成される。
【数１】
2021516942.tif 000003
【００１７】
ΔＰｄｃは、例えば、領域１及び領域２を含む送電力網に新しいダイナミクスを課すために、過渡期の間に仮想並列アドミタンス３３を介して送電される有効電力に含まれる項である。基準電力設定値は、ＰｍｉｎとＰｍａｘの間にある必要がある。ここで、Ｐｍｉｎ＝−Ｐｍａｘである。ここで、Ｐｍａｘは、コンバータの公称電力に等しい。
【００１８】
ΔＰｄｃは、次のように定義できる。
【数２】
2021516942.tif 000004
【００１９】
ここで、ΔＰｄｃＳは、以下の同期項である。
【数３】
2021516942.tif 000005
ここで、δ＝δ１−δ２は、取得された瞬時値の第１のバス及び第２のバスの電圧間の位相オフセットであり、δ１は、第１のバスの電圧の角度であり、δ２は、第２のバスの電圧の角度であり、δｒｅｆは、第１のバス及び第２のバスの電圧間の初期位相オフセット値であり、λδは、増幅ゲインである。ここで、ΔＰｄｃａは、以下の減衰項である。
【数４】
2021516942.tif 000006
ここで、ω１は、領域１の電気角周波数であり、ω２は、領域２の電気角周波数であり、λωは、増幅ゲインである。
【００２０】
制御回路４は、以下のように定義される基準有効電力Ｐｒｅｆを送電するように有利に構成される。
Ｐｒｅｆ＝Ｐｄｃ０＋ΔＰｄｃ＋ΔＰｄｃｄ、ここで、ΔＰｄｃｄは、外乱を推定するための項である。
【００２１】
ΔＰｄｃは、領域１及び２を同期させるように有利に計算される。ΔＰｄｃは、送電網の電力振動を減衰させるように有利に計算される。
【００２２】
過渡段階中に仮想並列アドミタンス３３をエミュレートすることにより、設定値有効電力は、項ΔＰｄｃ１によって過渡的に変更することができる。
【００２３】
ΔＰｄｃ１は次のように定義できる。
【数５】
2021516942.tif 000007
【００２４】
ここで、Ｘ３３は、アドミタンス３３に対して、制御回路４によってエミュレートされたラインリアクタンスであり、Ｙ３３は、制御回路４によってエミュレートされたラインアドミタンスである。
【００２５】
制御回路４は、例えば、バス１１及びバス２１上の測定装置を介して、以下の情報を取得するように構成されている。
・第１及び第２のバスの電圧の瞬時値Ｖ１及びＶ２。
・バス１１及びバス２１の電圧間の位相オフセットの瞬時値δ。
・システムに誤動作がない場合（誤動作がない場合、δ=δｒｅｆ）のバス１１及びバス２１の電圧間の位相オフセットの最後の値δｒｅｆ。
・システムの障害の検出。
・各バスの電気角周波数ω。
【００２６】
送電リンク３、バス１１及びバス２１のいずれかで、電気的障害または外乱（たとえば、短絡、電気機械の機械的電力基準の変更、リンク３２の極の一時的な喪失）が発生した場合に、制御回路４は、第１または第２のコンバータの設定値有効電力を自動的に変調するように構成される。
【００２７】
制御回路４は、バス１１及びバス２１上の位相角値および電圧値を取得するために、これらのバス１１及びバス２１と通信するように構成され得る。バスの角周波数は、このバスに接続されている機械の角周波数の平均を取るか、このバスの角周波数を測定することによって決定できる。
【００２８】
例えば、電気的障害に続いて、制御回路４は、コンバータ３２１及び３２２に適用される設定値有効電力を変調する。設定値有効電力の変動は以下に基づいて設定される。
・バス１１及びバス２１の電圧間の位相差の変化に基づく。位相差の変化は、例えば、電気的故障後の位相差の変化を表す値（δ−δｒｅｆ）によって測定され得る。このように、位相差の変化を考慮に入れると、バス１１とバス２１との間の振動の周波数を定義することができる。
・または、バス１１の電圧の電気角周波数に基づく。ここでは電気機械に例える。このように、バス１１の角周波数を考慮すると、２つの領域１及び領域２の間の振動を減衰させるために（図１による）、バス１１とバス２１との間の周波数変動を考慮することができる。
・または、特定の振幅の外乱Ｐｅｒに基づく。外乱は、電力変動である。例えば、領域１に相当する機械の電力変動、または、この領域の負荷変動である。
【００２９】
たとえば、電気的障害（または送電力網外乱）に追随するために、制御回路４によってエミュレートされたアドミタンス３３のラインアドミタンスＹｖの制御法則は、例えば、上記の特定の場合について以下の数式をとることができる。
【数６】
2021516942.tif 000008
【数７】
2021516942.tif 000009
上記数式のうち、上記項は、たとえば、領域内の負荷変動などの送電力網外乱を迅速に補償することを可能にする第１項である。
λδ＊（δｒｅｆ−δ）は、２つの領域に同期電力を供給し、領域間発振の周波数を定義することを可能にする第２項である。
λω＊Δωは、Δωに基づいて減衰力を供給し、領域間振動の減衰を制御することを可能にする第３項である。
【００３０】
制御法則には、２つの永続的にアクティブ化される項が含まれている。これらは、それぞれ減衰力と同期力を供給するための項である。「送電力網外乱補償」という項は、オプションの項であり、リアルタイム測定に基づいて永続的にアクティブ化することもできるし、外乱識別プロセスに続いてアクティブ化することもできる。
【００３１】
本発明の第１の態様によると、第１から第３の項のうちの１つまたは複数のみを考慮に入れるための管理法の規定があり得る。
【００３２】
したがって、制御回路４の制御法則は、そのような電気的障害が発生したときにエミュレートされたラインアドミタンスを動的に変更することによって、電気的障害または外乱が発生したときのシステムの安定性を高めることを可能にする。制御法則は、特に、障害時の発電機の運動エネルギーの増加を減らすことを可能にし、障害が解消された後に発電機が利用できる減速エネルギーを増やすことを可能にする。これにより、過渡安定マージンが増加する。制御法則により、障害が解消された後に発生する発電機の電気機械的振動を処理することができる。
【００３３】
制御回路４は、誤動作が検出された場合に振動を一時的に減衰させるように、コンバータ３２１及び３２２を有利に制御することができる。
【００３４】
リンク３２は、ＡＣ送電力網と比較して非常に高いダイナミクスを有する。コンバータ３２１及び３２２と共に提供されるリンク３２は、さらに、ライン３２０上で送信される有効電力及び無効電力を独立して制御することを可能にする。したがって、各コンバータ３２１及び３２２は、ＡＣ送電力網に関して有効電力および無効電力を独立して制御する電流源と同等の動作をすることができる。ライン３２０での損失が無視できると仮定すると、注入モデルを使用することが可能であり、それによれば、コンバータ３２１によってライン３２０に注入される有効電力は、このライン３２０からコンバータ３２２によって引き出される有効電力に等しい。
【００３５】
定常状態の次の方程式を導き出すことができる。
【数８】
2021516942.tif 000010
【００３６】
ここで、Ｍは、システムの等価慣性であり、Ｄは、システムの等価減衰であり、Ｐｍは、領域１に例えられる同等の機械に適用される機械的動力であり、Ｐ１は、図１の領域１から同等の負荷によって引き出される電力であり、Ｐｄｃ０は、定常状態でリンク３２によって最初に送信される有効電力であり、Ｐａｃは、定常状態でライン３１によって最初に送信される有効電力である。
【００３７】
制御回路４が仮想並列アドミタンス３３を介して有効電力ΔＰｄｃの送信を命令する場合には、上記の関係は、次の動的方程式になる。
【数９】
2021516942.tif 000011
【００３８】
Ｘ３１は、ライン３１のリアクタンスに対応し、Ｘ３３は、仮想並列アドミタンス３３のリアクタンスに対応する。
【００３９】
動的方程式は、次のように書き直すことができる。
【数１０】
2021516942.tif 000012
【００４０】
制御パラメータは、仮想並列アドミタンス３３を流れる電力値に対応する。仮想アドミタンス値を介してシステムを制御するために、例えば、フィードバック線形化手法を使用することができる。目的は、フィードバックを介して、非線形システムのダイナミクスを部分線形システムに変換することである。仮想並列アドミタンス３３を流れる電力は、次のように書くことができる。
【数１１】
2021516942.tif 000013
【００４１】
Ｋδ及びＫωは、ゲインであり、システムを減衰振動システムに例えることができる。この方程式を上記の動的方程式と組み合わせることにより、閉ループシステムのダイナミクスは、次のように定義できる。
【数１２】
2021516942.tif 000014
【００４２】
こうして、線形システムが得られる。
【００４３】
変数ｘ１＝（δｒｅｆ−δ）及びｘ２＝Δωを変更することにより、システムは、次のように記述できる。
【数１３】
2021516942.tif 000015
【００４４】
したがって、閉ループシステムのダイナミクスは、値Ｋδ及びＫωを選択することによって選択できる。この状態行列の特性多項式は、２次システムによって、識別できる。
【数１４】
2021516942.tif 000016
【００４５】
次に、システムの目的の固有振動数ωｎと目的の減衰係数を定義するために、ゲインＫδとＫωを計算することができる。
【数１５】
2021516942.tif 000017
【００４６】
有利には、ωｎは、０．３〜０．７Ｈｚの間、好ましくは、０．４〜０．６Ｈｚの間の周波数である。有利には、ξは、０．４〜０．８の間、好ましくは、０．５〜０．７の間の減衰係数である。
【００４７】
これらの計算は、バス２１が無限送電力網に接続されているというシナリオに基づいていた。領域２が同等のマシンに対応する場合について同様の計算を実行することにより、ゲインが上記の場合と同じように定義される可能性があることを簡単に示すことができる。
【００４８】
より一般的なケースでは、第１または第２のコンバータの設定値有効電力は、第１および第２の領域に新しいダイナミクスを課すように、項ΔＰｄｃｄを含む項によって一時的に変更される。ここで、項ΔＰｄｃｄは以下である。
【数１６】
2021516942.tif 000018
【００４９】
ここで、Ｍ１及びＤ１は、領域１に相当する電気機械の電気慣性と減衰であり、Ｍ２及びＤ２は、領域２に相当する電気機械の電気慣性と減衰であり、λδ及びλωは、事前に定義された増幅ゲインであり、Ｐｍ１は、領域１に相当する電気機械の機械的動力であり、Ｐｌ１は、領域１に相当する電気負荷であり、Ｐｍ２は、領域２に相当する電気機械の機械的動力であり、Ｐｌ２は、領域２に相当する電気負荷である。
【００５０】
第１または第２のコンバータの設定値有効電力は、また、項ΔＰｄｃ１を含む項によって一時的に変更され得る。ここで、項ΔＰｄｃ１は以下である。
【数１７】
2021516942.tif 000019
【００５１】
Ｙ３３は、値Ｖ１及びＶ２に基づいて、位相差δの変化に基づいて、第１のバス及び第２のバスの電圧間の角周波数差に基づいて、または、外乱の振幅に基づいて変更される。
【００５２】
図２から４のグラフは、第１の故障の場合について、本発明を実施するために実行されたシミュレーションによる様々なパラメータの変化を示している。
【００５３】
次のシナリオが考慮されている。
・バス１１に接続された５００ＭＷの機械的電力と１００ＭＷの電気負荷を受け取る発電機。バス１１に接続された発電機の慣性は、３．５秒である。
・バス２１に接続された１００ＭＷの機械的電力と５００ＭＷの電気負荷を受け取る発電機。バス２１に接続された発電機の慣性は、３秒である。
【００５４】
定常状態では、バス１１と２１との間で伝送される電力は、ライン３１では２００ＭＷ、リンク３２では２００ＭＷで分配される。定常状態のバス１１と２１との電圧と、２００ｋｍの長さのライン３２０と、の間の３０°の位相オフセットがシナリオとして採用される。
【００５５】
本発明を実施するために、０．５Ｈｚの固有周波数値ωｎ及び０．６の減衰係数値ξが選択された。
【００５６】
ここで調査した電気的障害は、ライン３１の三相障害であり、３００ミリ秒続く。この障害は、グラフの時間ｔ＝１秒で発生する。点線の曲線は、電気的故障後の仮想並列アドミタンス３３の動的管理がなく、ライン３２０上の有効電力が故障前と同じ設定値に維持されている、従来技術によるリンクに対応する。一点鎖線の曲線は、ライン３２０上の電力を３００ＭＶＡに制限することによる仮想並列アドミタンス３３の管理を伴う本発明の実施に対応する。実線の曲線は、ライン３２０上の電力を６００ＭＶＡに制限することによる仮想並列アドミタンス３３の管理を伴う本発明の実施に対応する。
【００５７】
図２のグラフは、バス１１及びバス２１の電圧間の位相オフセット（ｉｎ°）を示している。図３のグラフは、送電力網のバス１１及びバス２１の間の角周波数差（ユニットあたり）を示している。図４のグラフは、ライン３２０で送信される有効電力を示している。
【００５８】
電気的障害が発生したときに、動的な仮想並列アドミタンスがない場合には、ライン３２０上で一定の有効電力を維持するだけで、バス１１とバス２１との間の位相オフセットが非常に高い振幅に達し、大きな振動を示し、その結果、障害が解消された後、バス１１とバス２１との間で非同期が発生する。この構成では、バス１１とバス２１との間の角周波数差も非常に大きく、この角周波数差は、電気的障害が除去された後、減衰が不十分な振動も示す。
【００５９】
ライン３２０の有効電力を３００ＭＶＡに制限しても、バス１１及びバス２１の電圧間の位相オフセットの振幅と、バス１１とバス２１との間の角周波数差の振幅は大幅に減少する。有効電力を制限しても、送電力網のダイナミクスが変更されていることがわかる。さらに、位相オフセットと角周波数差の振動は、障害が解消された後でも、非常に迅速に減衰される。さらに、電気的障害が発生した場合には、ライン３１の有効電力は４５０ＭＷに制限される。
【００６０】
ライン３２０の有効電力を６００ＭＶＡに制限することにより、バス１１及びバス２１の電圧間の位相オフセットの振幅と、バス１１とバス２１との間の角周波数差の振幅がさらに大幅に減少する。位相オフセットと角周波数差の振動は、障害が解消された後でも、さらに迅速に減衰される。さらに、ライン３１の有効電力は、電気的障害が発生したときに３５０ＭＷに制限される。
【００６１】
そのような障害に対する本発明の実施により、ライン３２０は、ライン３１の停止にもかかわらず、領域１と領域２との間の同期を確実にすることを可能にすることが分かるであろう。
【００６２】
安定性および位相オフセットが維持されるという事実は、ライン３２０上の６００ＭＶＡへの有効電力の制限を伴う本発明の実施に対応する図５から図７のグラフによって、よりよく示される。ライン３１は、ｔ＝１秒で非常に迅速に切断され、ｔ＝８秒で再接続される。
【００６３】
図５は、実線によって、ライン３２０上の有効電力を示しており、破線によって、ライン３１上の有効電力を表している。図６は、同じ時間間隔でのバス１１及びバス２１の電圧間の位相差（ｉｎ°）を示す。図7は、同じ時間間隔でのバス１１とバス２１との間の電気角周波数差（ユニットあたり）を示す。
【００６４】
図６のグラフは、電気的障害の直後に、バス１１及びバス２１の電圧間の位相オフセットが、ライン３１の切断にもかかわらず、障害前の値に非常に近い値で安定することを示す。図７のグラフは、電気的障害の直後に、ライン３１の切断にもかかわらず、バス１１とバス２１との間の角周波数差が０に収束することを示す。したがって、２つの領域１及び領域２は、ライン３１の切断にもかかわらず、同期を維持する。
【００６５】
図１１は、最初の誤動作が発生した場合の本発明の実施を例示した角度に対する電力のグラフである。Ｘ３１は、ライン３１のリアクタンスに対応し、Ｘ３３は、仮想並列アドミタンス３３のリアクタンスに対応する。ポイント１において、システムは、領域１と領域２との間の位相オフセットδ０で、最初にバランスが取れている。電気的故障が発生すると、ライン３１で送電される電力はゼロになる。電気的障害が検出されると、仮想並列アドミタンス３３がアクティブ化され、ライン３２０上でより多くの電力を送信する。したがって、位相オフセットδ０を維持しながら、グラフのポイント２へ遷移する。領域１に例えられる発電機のロータは、ポイント５において、位相オフセット角度δｃｌに達するまで速度が増加する。しかしながら、仮想並列アドミタンス３３によって伝達される電力のために、ロータによって獲得される運動エネルギーは、制限され、それによって、システムの安定性を高める。
【００６６】
その後、電気的障害が解消される。次に、ライン３１によって再び電力が供給されると、グラフ上のポイント８へ遷移し、これは、ライン３１上および仮想並列アドミタンス３３を介した電力の追加に対応する。ポイント８から開始して、領域１のジェネレータに対応するロータが減速し、領域１と領域２との間の位相オフセット角度が増加する。
【００６７】
ポイント１０は、システムの安定性を保証する位相オフセット制限に対応する。位相オフセット限界角δｕ‘は、本発明の実施がない場合の位相オフセット限界角δｕ（グラフのポイント９）よりも大きいことが分かるであろう。
【００６８】
図８から図１０のグラフは、第２の故障の場合について、本発明を実施するために実行されたシミュレーションによる様々なパラメータの変化を示している。
【００６９】
そのシナリオは、最初の障害のシナリオと同じである。ここでの電気的障害は、領域２の短絡であり、１５０ミリ秒の期間に電気負荷が３倍に増加する。
【００７０】
この障害は、グラフの時間ｔ＝１秒で発生する。点線の曲線は、電気的故障後の仮想並列アドミタンス３３の動的管理がなく、ライン３２０上の有効電力が故障前と同じ設定値に保たれている、従来技術によるリンクに対応する。一点鎖線の曲線は、ライン３２０上の電力を３００ＭＶＡに制限する仮想並列アドミタンス３３の管理を伴う本発明の実施に対応する。実線の曲線は、ライン３２０上の電力を６００ＭＶＡに制限する仮想並列アドミタンス３３の管理を伴う本発明の実施に対応する。
【００７１】
図８のグラフは、バス１１及びバス２１の電圧間の位相オフセット（ｉｎ°）を示している。図９のグラフは、送電力網のバス１１とバス２１との間の角周波数差（ユニットあたり）を示している。図１０のグラフは、ライン３２０上で送信される有効電力を示している。
【００７２】
電気的障害が発生したときに動的仮想並列アドミタンスがない場合には、ライン３２０上で一定の有効電力を維持するだけで、バス１１及びバス２１の電圧間の位相オフセットは非常に急速に増加し、制限されないことが分かる。バス１１とバス２１との間の角周波数差もまた、制限なく急速に増加する。したがって、これにより、領域１と領域２との間で非同期が発生する。
【００７３】
ライン３２０上の有効電力を３００ＭＶＡに制限しても、バス１１及びバス２１の電圧間の位相オフセットの振幅及びバス１１とバス２１との間の角周波数差の振幅が制限される。さらに、位相オフセットと角周波数差の振動は非常に迅速に減衰する。
【００７４】
ライン３２０上の有効電力を６００ＭＶＡに制限することにより、バス１１及びバス２１の電圧間の位相オフセットの振幅及びバス１１とバス２１との間の角周波数差の振幅がさらに大幅に減少する。位相オフセットと角周波数差の振動は、さらに速く減衰する。
【００７５】
そのような故障タイプの場合、本発明を実施することにより、故障の場合の送電力網の脱落を回避するためにパワーリザーブから利益を得ることが可能になる。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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