(57)【要約】【課題】交流励磁形発電電動機（以下、発電電動機）を停止することなく電力系統の過渡安定度を向上させることのできる発電電動機の制御装置を得る。【解決手段】電力系統において、１線地絡や３相短絡などの大外乱発生時に、電力系統の電力需給のアンバランスにより過渡安定度が低下する場合がある。これを防止するため、系統事故検出器３２にて系統事故が検出された後、例えば余剰電力が生じ系統が加速されて、発電電動機１の周波数が所定の周波数を超えたとき、加減速抑制信号発生器３３がそのときの発電電動機１の回転数と許容回転数範囲とから利用可能なすなわち吸収可能な回転エネルギーを計算して、この吸収可能な回転エネルギーに応じてｑ軸制御装置１５及び変換器制御装置６を介して発電電動機１の有効電力を制御することにより余剰電力を発電電動機１の回転エネルギーとして吸収し、電力系統の過渡安定度を向上させる。【選択図】        図１
2004153941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子巻線が電力系統に接続されるとともに回転子巻線が可変周波数の電力変換器に接続された交流励磁形発電電動機を制御するものであって、
上記固定子巻線の電圧の周波数を検出する周波数検出手段と、
上記交流励磁形発電電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、
上記交流励磁形発電電動機の運転可能な回転数の上限値と下限値と上記回転数とに基づいて上記交流励磁形発電電動機の利用可能な回転エネルギーを求める手段と、
上記電力系統の事故を検出する事故検出手段と、
上記事故検出手段が上記電力系統の事故を検出したとき、上記利用可能な回転エネルギーに応じて上記電力変換器を介して上記交流励磁形発電電動機の有効電力を制御することにより上記電力系統の動揺を抑制する動揺抑制手段と、
を備えた交流励磁形発電電動機の制御装置。
【請求項２】
上記動揺抑制手段は、上記利用可能な回転エネルギーと予め定められた抑制継続時間とから求めた上記交流励磁形発電電動機の有効電力の可能制御量だけ上記交流励磁形発電電動機の有効電力を増減するものであることを特徴とする請求項１に記載の交流励磁形発電電動機の制御装置。
【請求項３】
上記動揺抑制手段は、上記交流励磁形発電電動機の運転可能な有効電力の最大値と最小値と現在の有効電力とに基づいて求めた制御可能有効電力値だけ上記交流励磁形発電電動機の有効電力を増減するものであることを特徴とする請求項１に記載の交流励磁形発電電動機の制御装置。
【請求項４】
固定子巻線が電力系統に接続されるとともに回転子巻線が可変周波数の電力変換器に接続された交流励磁形発電電動機を制御するものであって、
上記固定子巻線の電圧の周波数を検出する周波数検出手段と、
上記交流励磁形発電電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、
上記電力系統の事故を検出する事故検出手段と、
上記事故検出手段が上記電力系統の事故を検出したとき、上記交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数の変動に応じて上記交流励磁形発電電動機の運転可能な回転数の上限値又は下限値になるように上記電力変換器を介して上記交流励磁形発電電動機の回転数を制御することにより上記電力系統の動揺を抑制する動揺抑制手段と、
を備えた交流励磁形発電電動機の制御装置。
【請求項５】
固定子巻線が電力系統に接続されるとともに回転子巻線が可変周波数の電力変換器に接続された交流励磁形発電電動機を制御するものであって、
上記固定子巻線の電圧の周波数を検出する周波数検出手段と、
上記交流励磁形発電電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、
上記交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数と上記回転数からすべり周波数を求める手段と、
上記電力系統の事故を検出する事故検出手段と、
上記事故検出手段が上記電力系統の事故を検出したとき、上記交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数の変動に応じて上記すべり周波数が上記交流励磁形発電電動機の回転子の励磁可能な励磁周波数の上限値又は下限値になるように上記電力変換器の出力周波数を制御することにより上記電力系統の動揺を抑制する動揺抑制手段と、
を備えた交流励磁形発電電動機の制御装置。
【請求項６】
固定子巻線が電力系統に接続されるとともに回転子巻線が可変周波数の電力変換器に接続された交流励磁形発電電動機を制御するものであって、
上記固定子巻線の電圧の周波数を検出する周波数検出手段と、
上記交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数と基準となる所定の周波数との周波数偏差を検出して所定の位相補正する位相補正手段と、
上記電力系統の事故を検出する事故検出手段と、
上記事故検出手段が上記電力系統の事故を検出したとき、上記交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数の変動に応じて上記位相補正された周波数偏差に基づき上記電力変換器を介して上記交流励磁形発電電動機の有効電力又は回転数又はすべり周波数を制御することにより上記電力系統の動揺を抑制する動揺抑制手段と、
を備えた交流励磁形発電電動機の制御装置。
【請求項７】
上記事故発生時に所定の条件が整うまで上記動揺抑制手段の動作を遅延させる動作遅延手段を設けたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の交流励磁形発電電動機の制御装置。
【請求項８】
上記交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数と上記電力系統の定格周波数との偏差が所定値以下になったとき上記動揺抑制手段の動作を解除する抑制動作解除手段を設けたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の交流励磁形発電電動機の制御装置。
【請求項９】
上記交流励磁形発電電動機の有効電力の出力限界を超えないように上記交流励磁形発電電動機の有効電力を制限する出力制限手段を設けたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の交流励磁形発電電動機の制御装置。
【請求項１０】
上記交流励磁形発電電動機は原動機又は回転負荷に連結されたものであって、上記動揺抑制手段の動作後所定時間後に上記交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数と上記電力系統の定格周波数との偏差が所定値以上であるとき上記原動機の出力又は上記回転負荷の大きさを変化させて上記交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数と上記電力系統の定格周波数との偏差が上記所定値未満になるようにする周波数調整用制御手段を設けたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の交流励磁形発電電動機の制御装置。
【請求項１１】
上記交流励磁形発電電動機は原動機又は回転負荷に連結されたものであって、上記動揺抑制手段の動作後所定時間後に上記交流励磁形発電電動機のすべり値が許容すべり値範囲の上限値又は下限値であるとき上記原動機の出力又は上記回転負荷の大きさを変化させて上記すべり値が上記上限値より小さく上記下限値より大きくなるようにするすべり値調整用制御手段を設けたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の交流励磁形発電電動機の制御装置。
【請求項１２】
上記交流励磁形発電電動機は原動機又は回転負荷に連結されたものであって、上動揺抑制手段の動作後所定時間後に上記交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数と上記電力系統の定格周波数との偏差が所定値以上でありかつ上記交流励磁形発電電動機のすべり値が許容すべり値範囲の上限値又は下限値であるとき上記原動機の出力又は上記回転負荷の大きさを変化させて上記上記交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数と上記電力系統の定格周波数との偏差が上記所定値未満になるようにする周波数調整用制御手段及び上記すべり値が上記上限値より小さく上記下限値より大きくなるようにするすべり値調整用制御手段を設けたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の交流励磁形発電電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、交流励磁形発電電動機の制御装置、特に電力系統の過渡安定度を向上させることのできる交流励磁形発電電動機の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電力系統において、１線地絡や３相短絡などの大外乱発生時に、発電機へ入力する機械エネルギーと発電機から送電系統へ出力する電力エネルギーのアンバランスにより同期はずれを起こす場合がある。このような系統大外乱発生時に同期外れにいたることなく、安定に送電を維持できる度合いを過渡安定度といい、系統事故発生後生ずる動揺第１波から第２波までの動揺期間が対象になる。
このときの電力系統の過渡安定度を確保するために、電源制限を目的として予め指定した発電機を停止させる方法がある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
電気学会技術報告（ＩＩ部）  第２３８号  電力系統の安定化技術  社団法人電気学会発行、昭和６１年１２月、第２０頁、第９４頁及び４．３図
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の発電機を停止させる方法では、発電機を停止させるため電力系統を復帰させるのに再度発電機を電力系統に並列させる必要がある。このため、復旧に時間がかかる、あるいは過渡的な動揺が収まった後に、既に発電機を停止してしまっているために需給バランスが崩れ電力系統の周波数が低下するなどの問題点がある。また、発電機を停止あるいは制御するための条件を電力系統側で検出する場合、特に発電機の制御装置と電力系統との距離が数キロメートルと遠い場合、信号の伝送遅れ、信号品質の低下、建設費の増加などの問題点があった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決して、交流励磁形発電電動機を停止することなく電力系統の過渡安定度を向上させることのできる交流励磁形発電電動機の制御装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る交流励磁形発電電動機の制御装置は、固定子巻線が電力系統に接続されるとともに回転子巻線が可変周波数の電力変換器に接続された交流励磁形発電電動機を制御するものであって、固定子巻線の周波数を検出する周波数検出手段と、交流励磁形発電電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、交流励磁形発電電動機の運転可能な回転数の上限値と下限値と回転数とに基づいて交流励磁形発電電動機の利用可能な回転エネルギーを求める手段と、電力系統の事故を検出する事故検出手段と、事故検出手段が電力系統の事故を検出したとき、利用可能な回転エネルギーに応じて電力変換器を介して交流励磁形発電電動機の有効電力を制御することにより電力系統の動揺を抑制する動揺抑制手段とを備えたものである。
【０００７】
そして、固定子巻線が電力系統に接続されるとともに回転子巻線が可変周波数の電力変換器に接続された交流励磁形発電電動機を制御するものであって、固定子巻線の電圧の周波数を検出する周波数検出手段と、交流励磁形発電電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、電力系統の事故を検出する事故検出手段と、事故検出手段が電力系統の事故を検出したとき、交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数の変動に応じて交流励磁形発電電動機の運転可能な回転数の上限値又は下限値になるように電力変換器を介して交流励磁形発電電動機の回転数を制御することにより電力系統の動揺を抑制する動揺抑制手段とを備えたものである。
【０００８】
さらに、固定子巻線が電力系統に接続されるとともに回転子巻線が可変周波数の電力変換器に接続された交流励磁形発電電動機を制御するものであって、固定子巻線の電圧の周波数を検出する周波数検出手段と、交流励磁形発電電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数と回転数からすべり周波数を求める手段と、電力系統の事故を検出する事故検出手段と、事故検出手段が電力系統の事故を検出したとき、交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数の変動に応じてすべり周波数が交流励磁形発電電動機の回転子の励磁可能な励磁周波数の上限値又は下限値になるように電力変換器の出力周波数を制御することにより電力系統の動揺を抑制する動揺抑制手段とを備えたものである。
【０００９】
また、固定子巻線が電力系統に接続されるとともに回転子巻線が可変周波数の電力変換器に接続された交流励磁形発電電動機を制御するものであって、固定子巻線の電圧の周波数を検出する周波数検出手段と、交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数と基準となる所定の周波数との周波数偏差を検出して所定の位相補正する位相補正手段と、電力系統の事故を検出する事故検出手段と、事故検出手段が電力系統の事故を検出したとき、交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数の変動に応じて位相補正された周波数偏差に基づき電力変換器を介して交流励磁形発電電動機の有効電力又は回転数又はすべり周波数を制御することにより電力系統の動揺を抑制する動揺抑制手段とを備えたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の一形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１は交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図、図２は図１の加減速抑制信号発生器の構成図である。図３は図１の系統事故検出器のロジック回路図、図４は図２の事故時抑制指令信号発信手段のロジック回路図である。
【００１１】
図１において、交流励磁形発電電動機１は、発電機母線２５及び昇圧変圧器２を介して電力系統３に接続されている。可変周波数の電力変換器４は、励磁変圧器５を介して発電機母線２５に接続され、電力の供給を受ける。変換器制御装置６は、計器用変流器（ＣＴ）２３にて変流された交流励磁形発電電動機１の回転子の電流、後述の位相及び回転数検出器７、ｄ軸制御装置１１、ｑ軸制御装置１５から入力された各信号に基づき、電力変換器４を制御する。変換器制御装置６は、すべり周波数制御器６ａを有する。すべり周波数制御器６ａは、交流励磁形発電電動機１のすべり周波数ｆｓを検出し、電力変換器４の出力周波数ｆｅがこのすべり周波数ｆｓと等しくなるよう制御する。
【００１２】
位相及び回転数検出器７は、交流励磁形発電電動機１の回転子の回転位相及び回転数Ｎを検出する。電圧検出器８は、計器用変圧器（ＰＴ）２２を介して交流励磁形発電電動機１（発電機母線２５）の固定子電圧Ｖｇを検出する。制御目標電圧設定器９は、固定子電圧の制御目標電圧Ｖ０を設定する。電圧偏差検出器１０は、制御目標電圧設定器９にて設定された制御目標電圧Ｖ０と電圧検出器８にて検出される固定子電圧Ｖｇとの偏差ΔＶを検出する。ｄ軸制御装置１１は、電圧偏差検出器１０にて検出された偏差ΔＶに基づき変換器制御装置６へｄ軸成分の制御指令値を与える。
【００１３】
有効電力検出器１２は、ＰＴ２２にて変圧された交流励磁形発電電動機１の固定子電圧と計器用変流器（ＣＴ）２１にて変流された交流励磁形発電電動機１の固定子の電流とに基づき、交流励磁形発電電動機１の固定子の有効電力Ｐｇを検出する。なお、ＣＴ２１及びＰＴ２２は、その製作費を安価にするとともに、検出した信号の伝送距離を短くするために、昇圧変圧器２の低圧側である発電機母線２５であってかつ交流励磁形発電電動機１の近くに設けられている。
【００１４】
制御目標有効電力設定器１３は、制御目標有効電力Ｐ０を設定する。電力偏差検出器１４は、制御目標有効電力設定器１３にて設定された制御目標有効電力Ｐ０と有効電力検出器１２にて検出される有効電力Ｐｇとの偏差ΔＰを検出する。ｑ軸制御装置１５は、電力偏差検出器１４にて検出された偏差ΔＰに基づき出力により変換器制御装置６へｑ軸成分の制御指令値を与える。
【００１５】
周波数検出器３０は、ＰＴ２２を介して交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇを検出する。系統事故検出器３２は、電圧検出器８の出力Ｖｇ、有効電力検出器１２の出力Ｐｇ、電流検出器３１の出力Ｊｇに基づき電力系統３での事故の発生を検出して事故発生信号Ｓ１を発する。
【００１６】
加減速抑制信号発生器３３は、図２に示すように、動作遅延手段としての事故時抑制指令信号発信手段３３ａ、上下限回転数設定手段３３ｂ、利用可能回転エネルギー計算手段３３ｃ、制御継続時間設定手段３３ｅ、有効電力値計算手段３３ｆ及び動揺抑制手段としての抑制信号生成手段３３ｇを有する。この加減速抑制信号発生器３３は、系統事故検出器３２から事故発生信号Ｓ１が発信されたとき、電力系統の過渡安定度を向上させるために、電力系統の加速あるいは減速の抑制を行う抑制信号Ｓ６を発生する。
【００１７】
次に動作について説明する。まず、系統事故検出器３２は、図３に示すようなロジック回路にて動作する。例えば、電力系統３で３相地絡事故が発生した場合、地絡地点での電圧が零近くになり、交流励磁形発電電動機１の固定子電圧Ｖｇは交流励磁形発電電動機１から地絡地点までの距離すなわちインピーダンスに応じて低下する。また、交流励磁形発電電動機１は無効分が支配的な電流を地絡地点に供給する状態であり、有効電力Ｐｇは減少し、固定子電流Ｊｇは増加する。
【００１８】
系統事故検出器３２が事故発生信号Ｓ１を発信するロジックは、図３に示すように、上記の特性を用いたもので、交流励磁形発電電動機１の固定子電圧Ｖｇが所定の電圧Ｖαよりも低下、有効電力Ｐｇが所定値ΔＰｇを下回って低下方向に急変、及び固定子電流ＪｇがＪαを超えたこと、の三つの条件が揃ったことにより電力系統に事故が発生したことを検出し、事故発生信号Ｓ１を発生する。
【００１９】
なお、ここでは三つの条件の組合わせの例を示したが、交流励磁形発電電動機１の固定子電圧Ｖｇのみ、あるいはこれら固定子電圧Ｖｇ、電力の偏差ΔＰ、固定子電流Ｊｇのうちの任意の二つの組合わせによっても実現できる。
【００２０】
次に、図２の加減速抑制信号発生器３３の動作について説明する。交流励磁形発電電動機１の場合、設備の経済性などの点から回転子の交流励磁の周波数範囲、つまり交流励磁形発電電動機１の運転可能回転数範囲が制限されている場合がある。このように運転可能回転数範囲が制限されている場合に一律の加速抑制信号あるいは減速抑制信号を加えると、この運転可能回転数範囲から逸脱した運転域に入り込む可能性がある。
【００２１】
加減速抑制信号発生器３３は、交流励磁形発電電動機１が許容される最大限の範囲で、電力系統３における過剰な有効電力をその回転エネルギーとして吸収し、あるいは不足する有効電力をその回転エネルギーから放出するように交流励磁形発電電動機１を制御する。これにより、電力系統３に事故が発生したときの電系統の動揺を迅速に吸収し過渡安定度を向上させるとともに、交流励磁形発電電動機１が運転可能回転数範囲から逸脱した運転域に入り込むのを防止する。以下、詳細に動作を説明する。
【００２２】
図２において、事故時抑制指令信号発信手段３３ａは、系統事故検出器３２が電力系統３の事故を検出して発信した事故発生信号Ｓ１を受けて、図４のロジック回路図に示すように事故が除去された後もオフディレイタイマーにより事故発生信号Ｓ１を一定時間保持するとともに、この間に電力系統３すなわち交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇが所定の周波数ｆαを超えるまで（ｆｇ＞ｆα）加速されたときに、又は固定子巻線電圧の周波数ｆｇが所定の周波数ｆβ（但し、ｆβ＜ｆα）を下回るまで減速されたときに、事故時抑制指令信号Ｓ２を発信する。
【００２３】
動作遅延手段としての事故時抑制指令信号発信手段３３ａが、事故時に、固定子巻線電圧の周波数ｆｇが周波数ｆαを超えてからあるいは周波数ｆβを下回ってから事故時抑制指令信号Ｓ２を発するようにしているのは、事故直後に不要な抑制動作をしないようにするためである。
【００２４】
利用可能回転エネルギー計算手段３３ｃは、事故時抑制指令信号発信手段３３ａから事故時抑制指令信号Ｓ２を受信すると、次のようにして利用可能回転エネルギーを計算する。
以下では、交流励磁形発電電動機１の回転数を増加させることにより、余剰電力を吸収する場合について説明する。
【００２５】
回転数Ｎにて回転している回転子が持っている回転エネルギーＥ１は、交流励磁形発電電動機１の慣性能率をＩ（ｋｇ・ｍ）とすると、
2004153941.tif 000003
にて求められる。従って、運転可能回転数の上限値をＮｍａｘとすると、回転数がＮからＮｍａｘまで変化する時の回転エネルギーΔＥは、式（２）にて求まる。
2004153941.tif 000004
【００２６】
回転エネルギーΔＥはＷ・秒の単位であり、シミュレーション計算などにより決定した加速抑制の制御継続時間をｔとすると、このときの有効電力の可能制御量ΔＰｃは、
ΔＰｃ＝ΔＥ／ｔ                                    （３）
で求まる。有効電力値計算手段３３ｆは、制御継続時間設定手段３３ｅに予め設定された上記制御継続時間ｔと、上記ΔＥとから、上記（３）式に基づきΔＰｃを計算する。
これに基づき、抑制信号生成手段３３ｇにて生成される抑制信号Ｓ６を、このΔＰｃ、ｔの関数による図２の抑制信号生成手段３３ｇの枠内に示すような、一定時間ｔの間有効電力をΔＰだけ減少させる信号とすることにより、交流励磁形発電電動機１を過度に制御することなく運転許容限度内での電力系統の加減速抑制制御を実現できる。
【００２７】
具体的には、図１に示すように抑制信号Ｓ６を電力偏差検出器１４に加算することにより、有効電力を低下させる方向に制御し電力系統の加速を抑制する。つまり、電力系統が加速されるのは発電量＞負荷（需要）量の状態であるので、発生有効電力を少なくし、交流励磁形発電電動機１の回転エネルギーとして吸収させることにより、電力系統の加速を抑制することができる。
【００２８】
電力系統３に事故が発生した場合、事故発生信号Ｓ１が系統事故検出器３２から出され、事故時抑制指令信号発信手段３３ａは交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇが所定の周波数ｆαを超えると、事故時抑制指令信号Ｓ２を発する。事故時抑制指令信号Ｓ２を受けた後、利用可能回転エネルギー計算手段３３ｃ、有効電力値計算手段３３ｆ、抑制信号生成手段３３ｇは上述のように動作し、抑制信号Ｓ６を発信する。
【００２９】
なお、電力系統が減速した場合の制御も、固定子巻線電圧の周波数ｆｇが所定の周波数ｆβを下回ったことを検出すること、交流励磁形発電電動機１の回転数がＮｍｉｎを下回らないようにしながら、最速にて交流励磁形発電電動機１の回転エネルギーを放出させ有効電力Ｐｇを増加させる方向に制御する以外は上述した電力系統が加速した場合の制御と同様である。
また、上記はｑ軸制御として有効電力を制御している例を示したが、ｑ軸制御として回転数あるいはすべりを制御している場合でも、同様の効果を得ることができる。
【００３０】
なお、応答時間を短縮するために、利用可能回転エネルギー計算手段３３ｃや有効電力値計算手段３３ｆの代わりに、例えば利用可能な回転エネルギーを求める手段としての有効電力値記憶手段を設け、この有効電力値記憶手段に回転数に対応させて予め算出しておいた利用可能回転エネルギーΔＥ及び可能制御量ΔＰｃをテーブルとして記憶させておき、事故発生信号Ｓ１が発信されたとき、当該テーブルを参照して回転数Ｎに対応した可能制御量ΔＰｃを読み出すようにすることもできる。
【００３１】
以上のように、この実施の形態によれば、利用可能な回転エネルギーを求め、電力系統の事故が検出されたとき、利用可能な回転エネルギーと予め定められた抑制継続時間とから求めた交流励磁形発電電動機の有効電力の可能制御量だけ交流励磁形発電電動機の有効電力を増減して、すなわち利用可能な回転エネルギーに応じて交流励磁形発電電動機の有効電力を増減することにより、利用可能な回転エネルギーを最大限に活用して交流励磁形発電電動機を停止することなく電力系統の動揺を迅速に抑制し、電力系統の過渡安定度を向上させることができる。
【００３２】
また、交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧Ｖｇ、周波数ｆｇ、電流Ｊｇ、電力Ｐｇなどの交流励磁形発電電動機の諸量の情報だけに基づいて、交流励磁形発電電動機１の有効電力を制御することができる。従って、交流励磁形発電電動機の制御装置と電力系統との距離が遠い場合でも、信号の伝送遅れ、信号品質の低下、建設費の増加などを防止できる。
【００３３】
実施の形態２．
図５及び図６はこの発明の他の実施の形態を示すものであり、図５は交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図、図６は図５の加減速抑制信号発生器の構成図である。この実施の形態においては、図５のように加減速抑制信号発生器１３３を設けている。加減速抑制信号発生器１３３は、図６に示すように制御継続時間計算手段１３３ｅ、制御可能有効電力値計算手段１３３ｆ及び動揺抑制手段としての抑制信号生成手段１３３ｇを有する。その他の構成については、図１及び図２に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
【００３４】
交流励磁形発電電動機１は、固定子の電流容量、回転子の電流容量あるいは制御装置、電力変換器の性能から運転可能な有効電力の範囲が決まっている。この運転可能な有効電力の最大値をＰｍａｘ、最小値をＰｍｉｎ、そのときの運転有効電力をＰａとすると、利用可能な有効電力値は、（Ｐｍａｘ−Ｐａ）、あるいは（Ｐｍｉｎ−Ｐａ）となる。制御可能有効電力値計算手段１３３ｆが、この（Ｐｍａｘ−Ｐａ）、あるいは（Ｐｍｉｎ−Ｐａ）を求める。これをΔＰｍａとする。
【００３５】
次に、制御継続時間計算手段１３３ｅが、このΔＰｍａと上記（２）式に示した利用可能な回転エネルギーΔＥとから制御継続時間ｔ１を次のようにして求める。
ｔ１＝ΔＥ／ΔＰｍａ                                  （４）
抑制信号生成手段１３３ｇは、抑制信号Ｓ７をこのΔＰｍａ、ｔ１の関数による図６の抑制信号生成手段１３３ｇの枠内に示すような、一定時間ｔ１の間有効電力をΔＰｍａだけ減少させる信号とすることにより、交流励磁形発電電動機１を過度に制御することなく許容運転限度内での加減速抑制制御を行い、事故時の電力系統の過渡安定度を確保する。
【００３６】
なお、利用可能な有効電力は、必要に応じ、定常的な運転に対する定格値、時間の関数で表される過渡的な限界値のどちらを適用してもよい。
また、図示していないが、電力系統の加減速抑制制御により電力系統が減速状態となった後も加速抑制制御を継続すると電力系統の減速を拡大し電力系統を不安定にする可能性があるため、上述の加減速抑制信号発生器１３３には、上記計算により求まった制御時間ｔ１に関係なく、一定時間で、あるいは周波数変化など例えば周波数が低下方向に転じたことを検出し、この抑制制御Ｓ７を止める加減速抑制制御停止器が付加されている。
【００３７】
以上のように、この実施の形態によれば、利用可能な回転エネルギーと制御可能有効電力値とから制御継続時間を求め、電力系統の事故が検出されたとき、制御可能有効電力値だけ交流励磁形発電電動機の有効電力を増減して、すなわち利用可能な回転エネルギーに応じて交流励磁形発電電動機の有効電力を増減することにより、利用可能な回転エネルギーを最大限に活用して交流励磁形発電電動機を停止することなく電力系統の動揺を迅速に抑制し、電力系統の過渡安定度を向上させることができる。
【００３８】
実施の形態３．
図７、図８はさらにこの発明の他の実施の形態を示すものであり、図７は交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図、図８は図７の条件検出器のロジック回路図である。以上に示した実施の形態１及び２は、加減速抑制のための信号を制御目標有効電力設定器１３の設定値に加算する方式であるが、加減速抑制制御を行うときは図７に示すように制御モード切換器３５によりｑ軸制御を回転数制御に切り換え、その制御目標回転数を運転可能回転数の上限値あるいは下限値とすることによっても、交流励磁形発電電動機１の能力限度内で電力系統の過渡安定度の向上を実現できる。以下、具体的に説明する。
【００３９】
図７において、交流励磁形発電電動機１の制御装置には、動作遅延手段としての条件検出器３４、制御モード切換器３５、動揺抑制手段としての目標回転数変更器４０及び回転数偏差検出器４１が設けられている。条件検出器３４は、電力系統３が加速あるいは減速しつつあることを検出し、制御モード切換器３５及び目標回転数変更器４０に切換信号Ｓ９，Ｓ１０，Ｓ１１（詳細後述）を発信する。制御モード切換器３５は、通常は電力偏差検出器１４からの偏差ΔＰをｑ軸制御装置１５に与える。そして、切換信号Ｓ９を受信すると、回転数偏差検出器４１からの回転数の偏差ΔＮをｑ軸制御装置１５に与えるように切り換える。
【００４０】
目標回転数変更器４０は、通常の回転数制御時の目標値Ｎｒ、運転可能回転数の下限値Ｎｍｉｎ、運転可能回転数の上限値Ｎｍａｘを記憶しており、切換信号Ｓ１０、Ｓ１１に応じてこれらの値のうちの一つを選択して目標回転数Ｎｖとして回転数偏差検出器４１に出力する。回転数偏差検出器４１は、目標回転数Ｎｖと回転数Ｎとの偏差ΔＮを出力する。
その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
【００４１】
常時は、制御モード切換器３５は電力偏差検出器１４からの偏差ΔＰを、ｑ軸制御装置１５に与えるように切り換えられている。ここで、条件検出器３４の動作を図８に基づいて説明する。電力系統３で事故が発生して事故発生信号Ｓ１が発信された後、交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇが周波数ｆαよりも大きくなると、目標回転数を運転可能回転数の上限値Ｎｍａｘに変更するように、目標回転数変更器４０に変更指令Ｓ１０を発信する。同時に、制御モード切換器３５に信号Ｓ９を出して回転数制御モード側、すなわち回転数偏差検出器４１側に切り換える。
【００４２】
逆に、交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇがｆβよりも小さくなったとき、つまり電力系統が減速したときは、信号Ｓ１１を発信して目標回転数変更器４０により目標回転数Ｎｖを回転数の下限値Ｎｍｉｎに変更するとともに、信号Ｓ９を出して制御モード切換器３５を回転数偏差検出器４１側に切換える。これにより電力系統３が加速しているときには上限値Ｎｍａｘ、電力系統が減速しているときには下限値Ｎｍｉｎに制御することができる。
【００４３】
つまり、電力系統が加速しているときに交流励磁形発電電動機１の出力を低下させる方向の制御、電力系統が減速しているときに交流励磁形発電電動機１の出力を増加させる方向の制御となり、電力系統の加速あるいは減速を抑制し過渡安定度を向上させることができる。
【００４４】
なお、以上は回転数制御にて説明したが、すべり制御であっても同様の効果を得ることができる。また、以上は電力系統の事故発生前はｑ軸制御を電力偏差検出器１４からの偏差ΔＰに基づいて制御しているものを説明したが、常に回転数あるいはすべりに基づいてｑ軸制御をしているものであってもよい。この場合は、制御モードの切換は不要であり、回転数あるいはすべりの目標値だけを変更することにより同様の効果が得られる。
【００４５】
また、以上では目標回転数Ｎｖを上限あるいは下限の回転数Ｎｍａｘ，Ｎｍｉｎに切り換えるものを示したが、この目標回転数Ｎｖを固定子巻線電圧の周波数ｆｇの上昇速度あるいは低下速度に応じて例えば比例させて変更するようにしても同様の効果を奏する。
【００４６】
実施の形態４．
図９〜図１１は、さらにこの発明の他の実施の形態を示すものであり、図９は交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図である。図１０は図９の変換器制御装置の励磁周波数切換器の構成図、図１１は図９の周波数切換条件検出器のロジック回路図である。上記実施の形態３では、回転数制御に切り換える方式を示したが、電力変換器４の出力周波数、つまり交流励磁形発電電動機１の回転子の励磁周波数を変更しても同様な効果を得ることができる。図９は、この場合の構成を示し、変換制御装置１０６は、励磁周波数切換器１０６ａを有する。また、動作遅延手段としての周波数切換条件検出器４２が設けられている。なお、周波数切換条件検出器４２及び励磁周波数切換器１０６ａが、この発明における動揺抑制手段として作用する。
【００４７】
この実施の形態における励磁周波数切換器１０６ａは、図１の変換器制御装置６のすべり周波数制御器６ａの代わりに設けられたものである。図１０に示すように、励磁周波数切換器１０６ａは切換スイッチ１０６ｂを有し、励磁周波数を実すべり周波数ｆｓ１、マイナスすべり最大周波数値ｆｓ２、プラスすべり最大周波数値ｆｓ３に切換えることができる。
【００４８】
図１１は、周波数切換条件検出器４２のロジック回路を示したものであり、系統事故検出器３２から事故発生信号Ｓ１が発信されていないときは、通常のすべり周波数制御を選択する信号Ｓ１５を発信する。電力系統で事故が発生し、電力系統が加速され、交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇが所定の周波数ｆαよりも大きくなったときはマイナスすべり最大周波数値ｆｓ２を選択する信号Ｓ１６を発信する。電力系統が減速され、交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇが所定の周波数ｆβ（但し、ｆβ＜ｆα）よりも小さくなったときはプラスすべり最大周波数値ｆｓ３を選択する信号Ｓ１７を発信する。この信号Ｓ１５，Ｓ１６，Ｓ１７を励磁周波数切換器１０６ａが受信して電力変換器４の出力周波数を変更する。
【００４９】
電力変換器４の周波数がマイナスすべり最大周波数値ｆｓ２に設定されると、交流励磁形発電電動機１は許容最大回転数になるよう回転数が増加、つまり有効電力を低下させる方向に変化する。プラスすべり最大周波数値ｆｓ３選択時はその逆に変化する。よって、実施の形態４と同様、電力系統の加速あるいは減速を迅速に抑制し、過渡安定度を向上させることができる。
【００５０】
なお、以上は電力変換器４の出力周波数の制御値をプラスすべり最大周波数値、マイナスすべり最大周波数値に切り換えるものを説明した。しかし、この出力周波数の制御値を固定子周波数の上昇速度あるいは低下速度に応じて、例えば比例させて、プラスすべり最大周波数値あるいはマイナスすべり最大周波数値の方向に変更するものであっても、同様な効果が得られる。
【００５１】
実施の形態５．
図１２、図１３はさらにこの発明の他の実施の形態を示すものであり、図１２は交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図、図１３は図１２の加減速抑制信号発生器の構成図である。以上に説明した実施の形態１〜４は、電力系統で事故が発生し、事故が除去された後の第一波の加減速を不要な抑制動作を行うことなく迅速に抑制し電力系統の過渡安定度を向上させることのできる制御装置に関するものである。しかし、第一波以降も電力系統の加減速による周波数変動が継続する場合がある。
【００５２】
このようなときに、図１における加減速抑制信号発生器３３の代わりに、図１２及び図１３に示す加減速抑制信号発生器２３３を設けることにより電力系統の動揺を速やかに収束させることができる。加減速抑制信号発生器２３３は、図１３に示すように、動作遅延手段としてのスイッチ制御回路２３３ａ、偏差検出器２３３ｂ、動揺抑制手段としての位相補正回路２３３ｃ、開閉スイッチ２３３ｄを有している。偏差検出器２３３ｂは、定格周波数ｆ０と、交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧Ｖｇの周波数ｆｇとの偏差Δｆを出力し、この偏差Δｆを位相補正回路２３３ｃにて位相補正した信号を、開閉スイッチ２３３ｄを介して電力偏差検出器１４に与えるように構成されている。
【００５３】
図１３において、常時は、開閉スイッチ２３３ｄが開放している。電力系統３で事故が発生した場合は、スイッチ制御回路２３３ａが動作し、事故発生信号Ｓ１が発信されていて、かつ電力系統が加速して交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇが所定の周波数ｆαよりも大きくなったときに、開閉スイッチ２３３ｄを閉成して位相補正された信号Ｓ２０を電力偏差検出器１４（図１２）に与える。これにより、周波数の偏差に応じてｑ軸制御を変化させて電力系統の加減速を抑制する。
【００５４】
その後、交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇが、別の所定の周波数ｆγ（但し、ｆγ＜ｆα、例えばｆα＝ｆ０＋Δｆ４に設定する、Δｆ４は所定値）を下回った状態、及び交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇが所定の周波数ｆδ（但し、ｆδ＜ｆβ、例えばｆβ＝ｆ０−Δｆ４に設定する、Δｆ４は所定値）を上回った状態が所定時間継続したときに、電力系統の過渡的な動揺が収束したと判断し、スイッチ制御回路２３３ａにより開閉スイッチ２３３ｄを開放して電力偏差検出器１４へ信号Ｓ２０を出力しないようにする。
【００５５】
電力系統３で事故が発生し事故発生信号Ｓ１が発信されていて、かつ電力系統が減速して交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇが所定の周波数ｆβ（但し、ｆβ＜ｆα）よりも小さくなったときも、同様に開閉スイッチ２３３ｄを閉成して位相補正された信号Ｓ２０を電力偏差検出器１４（図１２）に与える。これにより、周波数の偏差に応じてｑ軸制御を変化させて電力系統の加減速を抑制する。
【００５６】
位相補正は、電力系統の特性、当該交流励磁形発電電動機の制御系及び交流励磁形発電電動機自身の時定数などを考慮し、電力系統の加減速抑制に最適なタイミングで制御するためのものである。なお、この実施の形態において、有効電力を制御する代わりに、交流励磁形発電電動機１の回転数又はすべり周波数を制御しても同様の効果を奏する。
以上により、電力系統の加減速による動揺が事故除去後も継続するような場合でも、速やかに電力系統の加減速を収束させ、電力系統の安定度を向上させることができる。
【００５７】
実施の形態６．
図１４は、さらにこの発明の他の実施の形態を示す交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図である。実施の形態１や２では、回転エネルギーなどから求めた時間の間、電力系統の加速あるいは減速を抑制するための抑制信号を継続させるものを示した。しかし、例えば電力系統の加速抑制制御中に電力系統３が減速域となった後もこの制御を継続させると逆に減速を拡大させる。
【００５８】
この実施の形態においては、図１４のように抑制制御解除器４６を設ける。抑制制御解除器４６は、周波数検出器３０から交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇを得て、周波数ｆｇと定格周波数ｆ０との差の絶対値｜ｆｇ−ｆ０｜が所定値Δｆ１を下回るようになったとき、加減速抑制制御器３３からの信号Ｓ６を遮断して抑制制御を解除する。このように、加速抑制制御により交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇが定格周波数付近に戻ってきたことを検出し抑制制御を解除することにより、上記のような過度な抑制制御を防止することができる。
【００５９】
この実施の形態では、図１に示した実施の形態の制御装置に抑制制御解除器４６を設けたものを示したが、実施の形態２〜５に示したものに抑制制御解除器４６を設けても同様の効果を奏する。
【００６０】
実施の形態７．
図１５、図１６は、さらにこの発明の他の実施の形態を示すもので、図１５は交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図、図１６は図１５の有効電力制限器の構成図である。交流励磁形発電電動機１は運転可能な出力範囲を持っており、以上に示した各実施の形態１〜６における加減速抑制制御において、上記運転可能な出力範囲を超えた運転状態となる可能性がある。この実施の形態は、これを防止するためのものである。
【００６１】
図１５において、交流励磁形発電電動機１の制御装置には有効電力制限器４８が設けられ、有効電力検出器１２にて検出された有効電力Ｐｇに基づいてｑ軸制御装置１５へ電力制御のための制御信号Ｓ３１を発信する。ｑ軸制御装置１５は、上記制御信号Ｓ３１に従って交流励磁形発電電動機１の電力を制御する。有効電力制限器４８は、図１６に示すように対上限偏差検出器４８ａ、対下限偏差検出器４８ｂ、高値選択器４８ｃ、低値選択器４８ｄを有する。有効電力制限器４８には、電圧偏差検出器１４から偏差ΔＰが、有効電力検出器１２から有効電力ｐｇが入力される。
【００６２】
対上限偏差検出器４８ａは、有効電力検出器１２からの有効電力ｐｇと交流励磁形発電電動機１の運転可能な有効電力の上限値Ｐｍａｘとの偏差ΔＰ１を求める。対下限偏差検出器４８ｂは、有効電力検出器１２からの有効電力ｐｇと交流励磁形発電電動機１の運転可能な有効電力の下限値Ｐｍａｘとの偏差ΔＰ２を求める。
【００６３】
高値選択器４８ｃは、偏差ΔＰと偏差ΔＰ２とを比較し、高い方の値を低値選択器４８ｄに出力する。低値選択器４８ｄは、高値選択器４８ｃからの出力と偏差ΔＰ１とを比較し低い方の値を選択し、制御信号Ｓ３１として、ｑ軸制御装置１５に出力する。ｑ軸制御装置１５は、この制御信号Ｓ３１に基づき交流励磁形発電電動機１の有効電力を制御する。
【００６４】
これにより、交流励磁形発電電動機１が有効電力の上限値Ｐｍａｘと下限値Ｐｍｉｎとの間で運転されているときは、高値選択器４８ｃ、低値選択器４８ｄとも偏差ΔＰの方を選択するため、制御信号Ｓ３１として偏差ΔＰがそのまま出力される。そして、交流励磁形発電電動機１の有効電力ＰｇがＰｍａｘより大きくなったとすると、有効電力と上限値Ｐｍａｘとの偏差ΔＰ１はマイナス（負）、有効電力Ｐｇと下限値Ｐｍｉｎとの偏差ΔＰ２もマイナス（負）となる。一方、有効電力Ｐｇが増加していることから偏差ΔＰは有効電力を増加させる方向のプラスであり、高値選択器４８ｃでは高い方の値である偏差ΔＰが選択される。
【００６５】
低値選択器４８ｄでは、低い方の値である有効電力Ｐｇと上限値Ｐｍａｘとの偏差ΔＰ１が選択される。従って、制御信号Ｓ３１として偏差ΔＰ１が選択され、有効電力を抑制する方向に制御される。最終的には偏差零つまり有効電力が上限値Ｐｍａｘに到達する。また、交流励磁形発電電動機１の有効電力Ｐｇが下限値Ｐｍｉｎより小さくなったときは、制御信号Ｓ３１として偏差ΔＰ２が出力される。そして、有効電力を増加する方向に制御され、最終的には有効電力が下限値Ｐｍｉｎまで回復する。
以上により、交流励磁形発電電動機１が許容範囲を超えて運転されるのを防止できる。
【００６６】
この実施の形態では、有効電力Ｐｇの大きさに応じて時限特性無しで有効電力の出力制限を行うものを示したが、交流励磁形発電電動機１の有する過負荷耐量を有効に活用するために所定時間所定量の過負荷を許容するように時限特性を持たせたようなものであってもよい。また、有効電力の代わりに固定子電流の制御を行う制限制御方式、有効電力以外に無効電力を加味してｄ、ｑ両軸の制限制御を行う方式、あるいは交流励磁形発電電動機１の運転可能な回転数範囲での運転となるよう回転数の制限制御を行う方式としてもよい。
【００６７】
この実施の形態では、図１の実施の形態の制御装置に有効電力制限器４８を設けたものを示したが、実施の形態２〜６に示したものに有効電力制限器４８を設けても同様の効果を奏する。
【００６８】
実施の形態８．
図１７は、さらにこの発明の他の実施の形態を示す原動機制御器の構成図である。図１７において、周波数調整用制御手段としての原動機制御器５０は、周波数偏差検出器５０ａ、原動機出力増減信号発信器５０ｂを有している。以上の各実施の形態においては、電力系統３の加減速を抑制する方式について示した。しかし、電力系統の加減速が収束した後、電力系統の需給バランスが崩れ、電源（供給）に比べ負荷（需要）の方が多いと周波数は低めで、逆だと高めで安定する。交流励磁形発電電動機１にポンプ水車などの原動機が接続されている場合は、図１７に示す原動機制御器５０（発電方向の例）を設けて、その出力を制御する。
【００６９】
原動機制御器５０は、その周波数偏差検出器５０ａにて定格周波数ｆ０と交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇとの偏差Δｆを求めて原動機出力増減信号発信器５０ｂに与える。原動機出力増減信号発信器５０ｂは、偏差Δｆが所定値εよりも大きくなると原動機出力増の信号Ｓ４１を出力し、偏差Δｆが（−ε）よりも小さくなると原動機出力減の信号Ｓ４２を出力し、図示しない原動機の出力を制御する。これにより、交流励磁形発電電動機１の入力を調整し、その能力の範囲内で需給バランスの崩れを補償することができる。
【００７０】
実施の形態９．
図１８は、さらにこの発明の他の実施の形態を示す原動機制御器の構成図である。図１８において、すべり値調整用制御手段としての原動機制御器５１は、すべり値検出器５１ａ、原動機出力増減信号発信器５１ｂを有している。電力系統３の加減速が収束した後、電力系統の需給バランスを極力維持しようと制御した結果、交流励磁形発電電動機１がその可変周波数の上限あるいは下限での運転状態となる場合がある。この状態での運転の場合、次に電力系統での加減速が発生した場合、加速あるいは減速のどちらかの抑制制御ができない。そこで、この実施の形態においては、このような事態を防止するために、交流励磁形発電電動機１にポンプ水車などの原動機が接続されている場合は、図１８に示す原動機制御器（発電方向の例）５１を付加する。
【００７１】
原動機制御器５１は、そのすべり検出器５１ａにて交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇと回転数Ｎからすべり値Ｓを求めて原動機出力増減信号発信器５１ｂに与える。原動機出力増減信号発信器５１ｂは、すべり値Ｓが所定値Ｓｍよりも大きくなると原動機出力増の信号Ｓ４３を、すべり値Ｓが（−Ｓｍ）よりも小さくなると原動機出力減の信号Ｓ４４を出力し、図示しない原動機の出力を制御する。これにより、交流励磁形発電電動機１の入力を調整し、その能力の範囲内で交流励磁形発電電動機１がその可変周波数限度内での運転となるよう制御することが可能である。所定値Ｓｍを、例えば通常運用時の制御目標のすべり値に設定すると、すべり値が制御目標のすべり値になるように原動機の出力が制御される。
【００７２】
実施の形態１０．
図１９は、さらにこの発明の他の実施の形態を示す原動機制御器の構成図である。この実施の形態は、図１７に示した周波数を制御するための原動機制御器５０と図１８に示したすべり値を制御する原動機制御器５１との両者の機能を有するものである。図１９において、周波数及びすべり値調整用制御手段としての原動機制御器５４は、周波数偏差検出器５０ａ、原動機出力増減信号発信器５０ｂ、すべり検出器５１ａ、原動機出力増減信号発信器５１ｂ、ＯＲ回路５４ａ，５４ｂを有している。
【００７３】
ＯＲ回路５４ａは、偏差Δｆが所定値εより大きくなるか、すべり値Ｓが所定値Ｓｍより大きくなると原動機出力増の信号Ｓ４５を発し、原動機の出力を増加させる。ＯＲ回路５４ｂは、偏差Δｆが（−ε）よりも小さくなるか、すべり値Ｓが（−Ｓｍ）よりも小さくなると原動機出力減の信号Ｓ４５を発し、原動機の出力を減少させる。交流励磁形発電電動機１の能力の範囲内で、電力系統の周波数維持及び引き続き発生する事故に対する加減速抑制制御能力を確保することができる。
【００７４】
なお、実施の形態１〜７では交流励磁形発電電動機１の駆動装置には触れなかったが、本発明は、この駆動装置が水車／ポンプのような原動機／回転負荷であるシステムあるいは同期調相機のように駆動装置が無いシステムのどちらにも適用可能で、いずれにおいても同様の効果を奏する。
【００７５】
【発明の効果】
この発明に係る交流励磁形発電電動機の制御装置は、以上説明したように、固定子巻線が電力系統に接続されるとともに回転子巻線が可変周波数の電力変換器に接続された交流励磁形発電電動機を制御するものであって、固定子巻線の周波数を検出する周波数検出手段と、交流励磁形発電電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、交流励磁形発電電動機の運転可能な回転数の上限値と下限値と回転数とに基づいて交流励磁形発電電動機の利用可能な回転エネルギーを求める手段と、電力系統の事故を検出する事故検出手段と、事故検出手段が電力系統の事故を検出したとき、利用可能な回転エネルギーに応じて電力変換器を介して交流励磁形発電電動機の有効電力を制御することにより電力系統の動揺を抑制する動揺抑制手段とを備えたものであるので、
利用可能な回転エネルギーを求め、電力系統の事故が検出されたとき、上記利用可能な回転エネルギーに応じて交流励磁形発電電動機の有効電力を制御することにより、交流励磁形発電電動機を停止することなく電力系統の過渡安定度を向上させることができる。
【００７６】
そして、固定子巻線が電力系統に接続されるとともに回転子巻線が可変周波数の電力変換器に接続された交流励磁形発電電動機を制御するものであって、固定子巻線の電圧の周波数を検出する周波数検出手段と、交流励磁形発電電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、電力系統の事故を検出する事故検出手段と、事故検出手段が電力系統の事故を検出したとき、交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数の変動に応じて交流励磁形発電電動機の運転可能な回転数の上限値又は下限値になるように電力変換器を介して交流励磁形発電電動機の回転数を制御することにより電力系統の動揺を抑制する動揺抑制手段とを備えたものであるので、
交流励磁形発電電動機の回転数が運転可能な回転数の上限値又は下限値になるように交流励磁形発電電動機の有効電力を増減することにより、交流励磁形発電電動機を停止することなく電力系統の過渡安定度を向上させることができる。
【００７７】
さらに、固定子巻線が電力系統に接続されるとともに回転子巻線が可変周波数の電力変換器に接続された交流励磁形発電電動機を制御するものであって、固定子巻線の電圧の周波数を検出する周波数検出手段と、交流励磁形発電電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数と回転数からすべり周波数を求める手段と、電力系統の事故を検出する事故検出手段と、事故検出手段が電力系統の事故を検出したとき、交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数の変動に応じてすべり周波数が交流励磁形発電電動機の回転子の励磁可能な励磁周波数の上限値又は下限値になるように電力変換器の出力周波数を制御することにより電力系統の動揺を抑制する動揺抑制手段とを備えたものであるので、
すべり周波数が交流励磁形発電電動機の回転子の励磁可能な励磁周波数の上限値又は下限値になるように電力変換器の出力周波数を制御することにより、交流励磁形発電電動機を停止することなく電力系統の過渡安定度を向上させることができる。
【００７８】
また、固定子巻線が電力系統に接続されるとともに回転子巻線が可変周波数の電力変換器に接続された交流励磁形発電電動機を制御するものであって、固定子巻線の電圧の周波数を検出する周波数検出手段と、交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数と基準となる所定の周波数との周波数偏差を検出して所定の位相補正する位相補正手段と、電力系統の事故を検出する事故検出手段と、事故検出手段が電力系統の事故を検出したとき、交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数の変動に応じて位相補正された周波数偏差に基づき電力変換器を介して交流励磁形発電電動機の有効電力又は回転数又はすべり周波数を制御することにより電力系統の動揺を抑制する動揺抑制手段とを備えたものであるので、
位相補正された周波数偏差に基づき交流励磁形発電電動機の有効電力又は回転数又はすべり周波数を制御することにより、交流励磁形発電電動機を停止することなく電力系統の過渡安定度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態である交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図である。
【図２】図１の加減速抑制信号発生器の構成図である。
【図３】図１の系統事故検出器のロジック回路図である。
【図４】図２の事故時抑制指令信号発信手段のロジック回路図である。
【図５】この発明の他の実施の形態である交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図である。
【図６】図５の加減速抑制信号発生器の構成図である。
【図７】さらに、この発明の他の実施の形態である交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図である。
【図８】図７の条件検出器のロジック回路図である。
【図９】さらに、この発明の他の実施の形態である交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図である。
【図１０】図９の変換器制御装置の励磁周波数切換器の構成図である。
【図１１】図９の周波数切換条件検出器のロジック回路図である。
【図１２】さらに、この発明の他の実施の形態である交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図である。
【図１３】図１２の加減速抑制信号発生器のロジック回路及び構成図である。
【図１４】さらに、この発明の他の実施の形態を示す交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図である。
【図１５】この発明の他の実施の形態である交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図である。
【図１６】図１５の有効電力制限器の構成図である。
【図１７】さらに、この発明の他の実施の形態を示す原動機制御器の構成図である。
【図１８】さらに、この発明の他の実施の形態を示す原動機制御器の構成図である。
【図１９】さらに、この発明の他の実施の形態を示す原動機制御器の構成図である。
【符号の説明】
１  交流励磁形発電電動機、３  電力系統、４  電力変換器、
６  変換器制御装置、７  位相及び回転数検出器、８  電圧検出器、
９  制御目標電圧設定器、１０  電圧偏差検出器、１１  ｄ軸制御装置、
１２  有効電力検出器、１３  制御目標有効電力設定器、
１４  電力偏差検出器、１５  ｑ軸制御装置、３０  周波数検出器、
３１  電流検出器、３２  系統事故検出器、３３  加減速抑制信号発生器、
３３ｂ  事故時抑制指令信号発信手段、
３３ｃ  利用可能回転エネルギー計算手段、３３ｅ  制御継続時間設定手段、
３３ｆ  有効電力計算手段、３３ｇ  抑制信号生成手段、３４  条件検出器、
３５  制御モード切換器、４０  目標回転数変更器、４１  回転数偏差検出器、
４２  周波数切換条件検出器、４４  周波数変化率検出器、４５  位相補正器、
４６  抑制制御解除器、４８  有効電力制限器、
５０，５１，５４  原動機制御器、１０６  変換器制御装置、
１０６ａ  励磁周波数切換器、１３３  加減速抑制信号発生器、
１３３ｆ  制御可能有効電力計算手段、１３３ｅ  制御継続時間計算手段、
１３３ｇ  抑制信号生成手段、２３３  加減速抑制信号発生器、
２３３ｃ  位相補正回路。
【図１】
2004153941.tif 000005
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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