(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に電力を供給する複数の発電機が接続されている電力系統の自律型分散制御システムにおいて、
前記複数の発電機の中から制御対象とされる複数の発電機を選択し、選択された複数の制御対象の発電機のそれぞれに周波数制御装置を設け、前記制御対象の発電機につき発電効率の高い順に運転順位を設定すると共に、前記制御対象の発電機のそれぞれの周波数制御装置には、前記電力系統を流れる供給電力の周波数を検出しつつ、当該周波数が下限として設定した下限周波数より低下したときに、発電効率の高い発電機を発電効率の低い発電機より優先的に起動若しくは出力を分担させ、当該周波数が上限として設定した上限周波数より高くなったときに、発電効率の低い発電機を発電効率の高い発電機より優先的に停止若しくは出力を抑制するように、前記運転順位に基づいた制御特性が設定され、
該制御特性は、前記周波数制御装置が接続される発電機について、
（１）電力系統の周波数が正常範囲内にあるとして発電機の周波数制御を開始せず、範囲外に逸脱したときに周波数制御を開始するための領域を定めた周波数逸脱許容範囲か、若しくは、（２）電力系統の周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲か、若しくは、（３）発電機の周波数制御を行うために要する発電機出力調整速度の少なくとも何れかであり、
前記（１）の制御特性は、発電効率の高い発電機が周波数制御を開始する周波数逸脱許容範囲の上限値が、発電効率の低い発電機の周波数逸脱許容範囲の上限値より高く設定され、発電効率の高い発電機が周波数制御を開始する周波数逸脱許容範囲の下限値が、発電効率の低い発電機の周波数逸脱許容範囲の下限値より高く設定され、
前記（２）の制御特性は、発電効率の高い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する周波数の仕上がり目標周波数範囲の上限値が、発電効率の低い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲の上限値より高めに設定され、発電効率の高い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲の下限値が、発電効率の低い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲の下限値より高めに設定され、
前記（３）の制御特性は、発電効率の高い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が低下したときに発電機出力を増加させる際の応答速度を、発電効率の低い発電機の発電機出力を増加させる際の応答速度より早くなるように設定し、発電機効率が低い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が低下したときに発電機出力を増加させる際の応答速度を、発電機の効率が高い発電機の発電機出力を増加させる際の応答速度より遅く設定し、
発電効率が高い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が上昇したときに発電機出力を減少させる際の応答速度を、発電効率の低い発電機の発電機出力を減少させる際の応答速度より遅くなるように設定し、発電効率が低い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が上昇したときに発電機出力を減少させる際の応答速度を、発電機の効率が高い発電機の発電機出力を減少させる際の応答速度より早く設定したものであることを特徴とする電力系統の自立分散制御システム。
【請求項２】
前記系統周波数が上昇した際に周波数制御装置の制御によって発電効率の低い発電機の発電機出力が所定値以下になったとき、該発電機の発電機出力を減少させる際の応答速度を、発電効率の高い発電機の発電機出力を減少させる際の応答速度より小さい値に変更し、または、該発電機が周波数制御を開始する周波数逸脱許容幅の上限値を発電効率が高い発電機が周波数制御を開始する周波数逸脱許容幅の上限値より大きい値に変更することを特徴とする請求項１に記載の電力系統の自律分散制御システム。
【請求項３】
電力系統に電力を供給する複数の発電機が接続されている電力系統の自律型分散制御方法において、
前記複数の発電機の中から制御対象とされる複数の発電機を選択し、選択された複数の制御対象の発電機のそれぞれに周波数制御装置を設け、前記制御対象の発電機につき発電効率の高い順に運転順位を設定すると共に、前記制御対象の発電機のそれぞれの周波数制御装置には、前記電力系統を流れる供給電力の周波数を検出しつつ、当該周波数が下限として設定した下限周波数より低下したときに、発電効率の高い発電機を発電効率の低い発電機より優先的に起動若しくは出力を分担させ、当該周波数が上限として設定した上限周波数より高くなったときに、発電効率の低い発電機を発電効率の高い発電機より優先的に停止若しくは出力を抑制するように前記運転順位に基づいた制御し、
前記周波数制御装置の制御特性は、当該周波数制御装置が接続される発電機について、（１）電力系統の周波数が正常範囲内にあるとして発電機の周波数制御を開始せず、範囲外に逸脱したときに周波数制御を開始するための領域を定めた周波数逸脱許容範囲か、若しくは、（２）電力系統の周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲か、若しくは、（３）発電機の周波数制御を行うために要する発電機出力調整速度の少なくとも何れかであり、
前記（１）の制御特性は、発電効率の高い発電機が周波数制御を開始する周波数逸脱許容範囲の上限値が、発電効率の低い発電機の周波数逸脱許容範囲の上限値より高く設定され、発電効率の高い発電機が周波数制御を開始する周波数逸脱許容範囲の下限値が、発電効率の低い発電機の周波数逸脱許容範囲の下限値より高く設定され、
前記（２）の制御特性は、発電効率の高い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する周波数の仕上がり目標周波数範囲の上限値が、発電効率の低い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲の上限値より高めに設定され、発電効率の高い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲の下限値が、発電効率の低い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲の下限値より高めに設定され、
前記（３）の制御特性は、発電効率の高い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が低下したときに発電機出力を増加させる際の応答速度を、発電効率の低い発電機の発電機出力を増加させる際の応答速度より早くなるように設定し、発電機効率が低い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が低下したときに発電機出力を増加させる際の応答速度を、発電機の効率が高い発電機の発電機出力を増加させる際の応答速度より遅く設定し、
発電効率が高い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が上昇したときに発電機出力を減少させる際の応答速度を、発電効率の低い発電機の発電機出力を減少させる際の応答速度より遅くなるように設定し、発電効率が低い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が上昇したときに発電機出力を減少させる際の応答速度を、発電機の効率が高い発電機の発電機出力を減少させる際の応答速度より早く設定したものであることを特徴とする電力系統の自立分散制御方法。
【請求項４】
前記系統周波数が上昇した際に周波数制御装置の制御によって発電効率の低い発電機の発電機出力が所定値以下になったとき、該発電機の発電機出力を減少させる際の応答速度を、発電効率の高い発電機の発電機出力を減少させる際の応答速度より小さい値に変更し、または、該発電機が周波数制御を開始する周波数逸脱許容幅の上限値を発電効率が高い発電機が周波数制御を開始する周波数逸脱許容幅の上限値より大きい値に変更することを特徴とする請求項３に記載の電力系統の自律分散制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自律分散制御方式にかかる電力系統の自律型分散制御システム及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
離島や開発途上国など既存の電力系統が整備されていない地域、或いは、小規模エリアでの電力供給では、独立した小規模の電力系統（マイクログリッド）から電力供給を行う場合がある。
【０００３】
このような小規模電力系統であっても、効率的な運用や周波数など電力品質を一定以上に維持することが求められる。このように、効率的な運用を行ったり、電力品質を一定に維持するためには、既存の電力系統と同様に、通信回線を用いて各発電機の出力を把握し、経済的な出力分担になるよう制御を行う必要がある。また、発電機に、系統周波数が目標値（周波数逸脱許容範囲）から逸脱すると、系統周波数が制御仕上がり目標周波数範囲に収まるように、発電機の出力を調節する周波数制御装置が設けられるが、１つの電力系統において複数の周波数制御装置が存在すると、競合による制御の混乱が生じるために、通常は１つの系統に１組だけ設置される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、通信回線を用いて周波数制御を行うと、小規模電力系統では設備が小規模であるので、通信回線などが割高になる問題がある。また、小規模電力系統であっても、複数の発電機が接続されると、複数の発電機において発電効率の高低があり、系統周波数の増減に応じて全て等しく発電機を運転すると、コストが高くなるという問題がある。
【０００５】
本願は、小規模電力系統システムにおいて、安価で発電機の経済的な運用ができ、電力品質の高い電力系統の自律型分散制御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】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、電力系統に電力を供給する複数の発電機が接続されている電力系統の自律型分散制御システムにおいて、
前記複数の発電機の中から制御対象とされる複数の発電機を選択し、選択された複数の制御対象の発電機のそれぞれに周波数制御装置を設け、前記制御対象の発電機につき発電効率の高い順に運転順位を設定すると共に、前記制御対象の発電機のそれぞれの周波数制御装置には、前記電力系統を流れる供給電力の周波数を検出しつつ、当該周波数が下限として設定した下限周波数より低下したときに、発電効率の高い発電機を発電効率の低い発電機より優先的に起動若しくは出力を分担させ、当該周波数が上限として設定した上限周波数より高くなったときに、発電効率の低い発電機を発電効率の高い発電機より優先的に停止若しくは出力を抑制するように、前記運転順位に基づいた制御特性が設定され、
該制御特性は、前記周波数制御装置が接続される発電機について、
（１）電力系統の周波数が正常範囲内にあるとして発電機の周波数制御を開始せず、範囲外に逸脱したときに周波数制御を開始するための領域を定めた周波数逸脱許容範囲か、若しくは、（２）電力系統の周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲か、若しくは、（３）発電機の周波数制御を行うために要する発電機出力調整速度の少なくとも何れかであり、
前記（１）の制御特性は、発電効率の高い発電機が周波数制御を開始する周波数逸脱許容範囲の上限値が、発電効率の低い発電機の周波数逸脱許容範囲の上限値より高く設定され、発電効率の高い発電機が周波数制御を開始する周波数逸脱許容範囲の下限値が、発電効率の低い発電機の周波数逸脱許容範囲の下限値より高く設定され、
前記（２）の制御特性は、発電効率の高い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する周波数の仕上がり目標周波数範囲の上限値が、発電効率の低い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲の上限値より高めに設定され、発電効率の高い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲の下限値が、発電効率の低い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲の下限値より高めに設定され、
前記（３）の制御特性は、発電効率の高い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が低下したときに発電機出力を増加させる際の応答速度を、発電効率の低い発電機の発電機出力を増加させる際の応答速度より早くなるように設定し、発電機効率が低い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が低下したときに発電機出力を増加させる際の応答速度を、発電機の効率が高い発電機の発電機出力を増加させる際の応答速度より遅く設定し、
発電効率が高い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が上昇したときに発電機出力を減少させる際の応答速度を、発電効率の低い発電機の発電機出力を減少させる際の応答速度より遅くなるように設定し、発電効率が低い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が上昇したときに発電機出力を減少させる際の応答速度を、発電機の効率が高い発電機の発電機出力を減少させる際の応答速度より早く設定したものであることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、前記系統周波数が上昇した際に周波数制御装置の制御によって発電効率の低い発電機の発電機出力が所定値以下になったとき、該発電機の発電機出力を減少させる際の応答速度を、発電効率の高い発電機の発電機出力を減少させる際の応答速度より小さい値に変更し、または、該発電機が周波数制御を開始する周波数逸脱許容幅の上限値を発電効率が高い発電機が周波数制御を開始する周波数逸脱許容幅の上限値より大きい値に変更することを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、電力系統に電力を供給する複数の発電機が接続されている電力系統の自律型分散制御方法において、
前記複数の発電機の中から制御対象とされる複数の発電機を選択し、選択された複数の制御対象の発電機のそれぞれに周波数制御装置を設け、前記制御対象の発電機につき発電効率の高い順に運転順位を設定すると共に、前記制御対象の発電機のそれぞれの周波数制御装置には、前記電力系統を流れる供給電力の周波数を検出しつつ、当該周波数が下限として設定した下限周波数より低下したときに、発電効率の高い発電機を発電効率の低い発電機より優先的に起動若しくは出力を分担させ、当該周波数が上限として設定した上限周波数より高くなったときに、発電効率の低い発電機を発電効率の高い発電機より優先的に停止若しくは出力を抑制するように前記運転順位に基づいた制御し、
前記周波数制御装置の制御特性は、当該周波数制御装置が接続される発電機について、（１）電力系統の周波数が正常範囲内にあるとして発電機の周波数制御を開始せず、範囲外に逸脱したときに周波数制御を開始するための領域を定めた周波数逸脱許容範囲か、若しくは、（２）電力系統の周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲か、若しくは、（３）発電機の周波数制御を行うために要する発電機出力調整速度の少なくとも何れかであり、
前記（１）の制御特性は、発電効率の高い発電機が周波数制御を開始する周波数逸脱許容範囲の上限値が、発電効率の低い発電機の周波数逸脱許容範囲の上限値より高く設定され、発電効率の高い発電機が周波数制御を開始する周波数逸脱許容範囲の下限値が、発電効率の低い発電機の周波数逸脱許容範囲の下限値より高く設定され、
前記（２）の制御特性は、発電効率の高い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する周波数の仕上がり目標周波数範囲の上限値が、発電効率の低い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲の上限値より高めに設定され、発電効率の高い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲の下限値が、発電効率の低い発電機が周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲の下限値より高めに設定され、
前記（３）の制御特性は、発電効率の高い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が低下したときに発電機出力を増加させる際の応答速度を、発電効率の低い発電機の発電機出力を増加させる際の応答速度より早くなるように設定し、発電機効率が低い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が低下したときに発電機出力を増加させる際の応答速度を、発電機の効率が高い発電機の発電機出力を増加させる際の応答速度より遅く設定し、
発電効率が高い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が上昇したときに発電機出力を減少させる際の応答速度を、発電効率の低い発電機の発電機出力を減少させる際の応答速度より遅くなるように設定し、発電効率が低い発電機の周波数制御装置は、系統周波数が上昇したときに発電機出力を減少させる際の応答速度を、発電機の効率が高い発電機の発電機出力を減少させる際の応答速度より早く設定したものであることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、前記系統周波数が上昇した際に周波数制御装置の制御によって発電効率の低い発電機の発電機出力が所定値以下になったとき、該発電機の発電機出力を減少させる際の応答速度を、発電効率の高い発電機の発電機出力を減少させる際の応答速度より小さい値に変更し、または、該発電機が周波数制御を開始する周波数逸脱許容幅の上限値を発電効率が高い発電機が周波数制御を開始する周波数逸脱許容幅の上限値より大きい値に変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１および請求項３の発明によれば、電力系統の周波数が下限周波数より低くなったときに発電効率の高い発電機が優先的に起動又は出力を分担し、電力系統の周波数が上限周波数より高くなったときには、発電効率の低い発電機の運転をいち早く停止又は出力を抑制するので、発電効率の高い発電機の出力分担が大きくなり、電力系統全体としての発電機の運転コストが低くなる。また、系統周波数が周波数逸脱許容範囲に維持され、電力品質を高く維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態にかかる電力系統の自律型分散制御システム及び制御方法を図面に基づいて説明する。
（２台の発電機の運転制御）
図３（１）（２）は小規模電力系統において２台の発電機を有し、一つの発電機１を優先的に出力分担させる場合を示す。発電機１の周波数制御装置（以下、ＡＦＣという。）は、マイクロプロセッサを制御基板に備えたコンピュータシステムで構成される。制御基板には、自端の系統電力の周波数を検出する周波数検出装置と、検出した自端の系統周波数と基準とされる周波数との偏差を検出する比較器と、マイクロプロセッサには検出された偏差に基づいて自端の発電機出力を調整する信号を出力して周波数を制御する自律分散制御プログラムが記憶されている。
【００２３】
ＡＦＣ１の自律分散制御プログラムには、周波数逸脱許容範囲を定める逸脱許容範囲の上限値（ΔＦ１Ｕ）及び下限値（ΔＦ１Ｌ）と、ＡＦＣ１が発電機１に出力するための周波数の仕上がり目標周波数範囲を定める仕上がり目標周波数の上限値（ΔＴＦ１Ｕ）及び下限値（ΔＴＦ１Ｌ）と、ＡＦＣ１が周波数制御のために発電機１の出力を調整する速さである発電機出力調整速度（ΔＰ１Ｌ、ΔＰ１Ｕ）とが設定できるように、設計されている。
【００２４】
上述の電力系統の周波数逸脱許容範囲は、電力系統の周波数が正常範囲内にあるとして発電機の周波数制御を開始せず、範囲外に逸脱したときに周波数制御を開始するための領域を定めたものであって、電力系統の周波数が領域内にあるときには、発電機の周波数制御は開始されず、電力系統の周波数が領域外に逸脱したときには、発電機の周波数を抑制したり上昇させたりする制御が開始される範囲である。
【００２５】
周波数の仕上がり目標周波数範囲は、発電機１が出力する周波数の目標値の上下を定めたものである。ＡＦＣ１は、系統周波数が上記の周波数逸脱許容範囲の上限値（ΔＦ１Ｕ）を超えた場合に、発電機１の出力抑制を開始し、発電機１の出力が仕上がり目標周波数の上限値（ΔＴＦ１Ｕ）に到達したときに、発電機１の出力抑制を停止し、系統周波数が上記の周波数逸脱許容範囲の下限値（ΔＦ１Ｌ）を超えて下がった場合に、発電機１の出力上昇を開始し、発電機１の出力が仕上がり目標周波数の下限値（ΔＴＦ１Ｌ）に到達したときに、発電機１の出力上昇を停止する。
【００２６】
発電機出力調整速度は、系統周波数が前述の逸脱許容範囲の上限値（ΔＦ１Ｕ）を超えたり、或いは下限値（ΔＦ１Ｌ）を下回ったりした場合に、ＡＦＣ１が周波数制御のために発電機１の出力を正常な値に戻すために調整する速さであり、出力を抑制する場合の速度がΔＰ１Ｕであり、出力を上昇させる速度がΔＰ１Ｌである。
【００２７】
制御基板には、自律分散制御プログラムを記憶させたＲＯＭ及び演算処理等のためにデータ及びプログラムを一時記憶させるＲＡＭ及びメモリーカード等の外部記憶装置等が設置されている。ＲＯＭには、自律分散制御プログラム、基準となる系統電力の周波数目標値、逸脱許容範囲の上限値（ΔＦ１Ｕ）及び下限値（ΔＦ１Ｌ）、周波数の仕上がり目標周波数範囲を定める仕上がり目標周波数の上限値（ΔＴＦ１Ｕ）及び下限値（ΔＴＦ１Ｌ）、発電機出力調整速度（ΔＰ１Ｌ、ΔＰ１Ｕ）等の値を示すデータが記憶されている。
【００２８】
図２は自律分散制御プログラムの処理の流れを示す。先ず、発電機１のＡＦＣ１の自律分散制御プログラムは、周波数制御開始の後に、発電機１が接続されている電力系統の系統周波数（SF）を監視し、系統周波数（SF）と基準周波数（例えば、５０Ｈｚ若しくは６０Ｈｚ）との偏差ΔＦを演算する（ステップ1）。次ぎにこの偏差ΔＦが逸脱許容範囲の下限値（ΔＦ１Ｌ）以上、上限値（ΔＦ１Ｕ）以下の間にあるかどうかを判別する（ステップ２）。偏差ΔＦがその範囲内に位置する（ｙｅｓ）の場合には正常として再び系統周波数（ΔＦ）を監視する。偏差ΔＦがその範囲内に位置しない（no）の場合には、偏差ΔＦが逸脱許容範囲の上限値（ΔＦ１Ｕ）より大きいかどうかを判別する（ステップ３）。これは、系統周波数（SF）が逸脱許容範囲上限値ΔＦ１Ｕより上がりすぎているかどうかをチェックするものである。
【００２９】
ステップ３の判別で偏差ΔＦが逸脱許容範囲の上限値（ΔＦ１Ｕ）より大きいときには（ｙｅｓ）の場合には、発電機１の出力を減少させる信号を出力して仕上がり周波数上限値ΔＴＦ１Ｕまで戻す（ステップ４）。このときの周波数を抑制するように制御するための出力調整速度はΔＰ１Ｕで行う。ステップ４で発電機１の仕上がり周波数上限値ΔＴＦ１Ｕまで戻したら、再度周波数制御開始後であってステップ１の前に戻り、系統周波数（SF）の監視及び偏差の演算を行う。
【００３０】
ステップ3の偏差ΔＦの比較において、偏差ΔＦが逸脱許容範囲上限値ΔＦ１Ｕより大きくなかった場合(noの場合）、偏差ΔＦが逸脱許容範囲下限値ΔＦ１Ｌより小さいかどうかを判別する（ステップ5）。これは、系統周波数（SF）が逸脱許容範囲下限値ΔＦ１Ｌより下がりすぎているかどうかをチェックするものである。
【００３１】
ステップ５で偏差ΔＦが逸脱許容範囲下限値ΔＦ１Ｌより小さい場合（yesの場合）には、ステップ6に移行し、発電機１の出力を増加させる信号を出力して仕上がり周波数下限値ΔＴＦ１Ｌまで戻す（ステップ６）。このときの周波数を上昇させるように制御するための出力調整速度はΔＰ１Ｌで行う。
【００３２】
ステップ５で偏差ΔＦが逸脱許容範囲下限値ΔＦ１Ｌより大きい場合（noの場合）には、矛盾が発生しているので、周波数制御を停止し（ステップ7）、再度周波数制御開始まで戻れるようにエラー処理を行う。このエラー処理は修復施設に通信等で通知し、人手によって修復しても良い。また、過熱や電圧変化によるマイクロプロセッサの誤作動もあり得るので、所定時間経過後に再度周波数制御開始を所定回数実行し、修復しない場合に修復施設に通報処理等を行っても良い。
【００３３】
発電機２のＡＦＣ２も同様に構成され、ＡＦＣ２の自律分散制御プログラムには、周波数逸脱許容範囲を定める逸脱許容範囲の上限値（ΔＦ２Ｕ）及び下限値（ΔＦ２Ｌ）と、ＡＦＣ２が発電機２に出力するための周波数の仕上がり目標周波数範囲を定める仕上がり目標周波数の上限値（ΔＴＦ２Ｕ）及び下限値（ΔＴＦ２Ｌ）と、ＡＦＣ２が周波数制御のために発電機２の出力を調整する速さである発電機出力調整速度（上昇させる速度＝ΔＰ２Ｌ、抑制する速度＝ΔＰ２Ｕ）が設定できるように、設計されており、発電機２の自律分散制御プログラム及び制御のためのデータがＲＯＭに記憶されている。
【００３４】
ＡＦＣ２の自律分散制御プログラムの処理の流れも、図２のＡＦＣ１におけるステップ1からステップ7までの処理の流れと同様である。ＡＦＣ１とＡＦＣ２の逸脱許容範囲の上限値及び下限値、仕上がり目標周波数の上限値と下限値、発電機出力調整速度はそれぞれ異なるように設定されている。ＡＦＣ１とＡＦＣ２の設定値の異なる点は、次の図３の発電機１、２の運転方法において説明する。
【００３５】
図３は、電力供給系統に複数の発電機１、２がある場合の運転方法を示す。図３（１）のＸ軸は系統周波数の基準周波数からの逸脱量を示し、Ｙ軸は発電機の出力を回復或いは抑制するために要する発電機出力の調整速度を示す。Ｘ軸には、発電機１の逸脱許容範囲上限値ΔＦ１Ｕと逸脱許容範囲下限値ΔＦ１Ｌが設定される。発電機２の逸脱許容範囲上限値ΔＦ２Ｕと逸脱許容範囲下限値ΔＦ２Ｌも、同様に、Ｘ軸上に設定される。第２象限及び第４象限のＧ１、Ｇ２は発電機１、２の周波数修復運転状態を示す。
【００３６】
本発明では、電力系統に電力を供給する複数の発電機１、２が接続されている電力系統の自律型分散制御システムにおいて、複数の発電機１、２のそれぞれに周波数制御装置であるＡＦＣを設け、運転コストの低い発電機１を運転コストの高い発電機２より優先的に運転するように、発電機１、２について発電効率の高い順に運転順位を設定する。この運転順位の設定は、各発電機１のＡＦＣの特性の設定、即ち自律分散制御プログラムの設定によって行われる。
【００３７】
即ち、発電機１、２のそれぞれのＡＦＣの自律分散制御プログラムには、電力系統を流れる供給電力の系統周波数（SF）を検出しつつ、系統周波数（SF）が下限として設定した逸脱許容範囲下限値より低下したときに、発電効率の高い発電機１を発電効率の低い発電機２より優先的に運転し、当該周波数が上限として設定した逸脱許容範囲上限値より高くなったときに、発電効率の低い発電機２を発電効率の高い発電機１より優先的に抑制するように、運転順位に基づいた設定値が制御特性として設定されている。
【００３８】
例えば、図３に基づいて説明すると、電力供給系統に発電機１と発電機２があり、発電機１の運転コストが低く、発電機２の運転コストが高い場合、発電機１を極力優先的に運転し、発電機２を極力抑制して運転するのが低コストである。
【００３９】
そのため、発電機１のＡＦＣ１においては、周波数逸脱許容範囲の下限値ΔＦ１Lが、発電機２の周波数逸脱許容範囲の下限値ΔＦ２Lより高く設定され、周波数逸脱許容範囲の上限値ΔＦ１Ｕが、発電機２の周波数逸脱許容範囲の上限値ΔＦ２Lより高く設定されている。
【００４０】
即ち、図３に示す電力系統の自律型分散制御システムにおいては、ＡＦＣ１、２が発電機１、２を制御する制御特性としては、それぞれの周波数逸脱許容範囲（ΔＦ１Ｕ〜ΔＦ１Ｌ）、（ΔＦ２Ｕ〜ΔＦ２Ｌ）であり、発電効率の高い発電機１が周波数制御を行う周波数逸脱許容範囲（ΔＦ１Ｕ〜ΔＦ１Ｌ）が、発電効率の低い発電機２の周波数逸脱許容範囲（ΔＦ２Ｕ〜ΔＦ２Ｌ）より、全体的に高い領域に設定されている。
【００４１】
これによって、系統周波数（SF）が基準周波数より低いときは、発電機２の周波数逸脱範囲の下限値（ΔＦ２Ｌ）より高い周波数にある周波数逸脱許容範囲の下限値（ΔＦ１Ｌ）で、発電機１の出力を増加させて系統周波数（SF）を高める制御を開始する。
【００４２】
系統周波数（SF）が基準周波数より高いときは、発電機２の周波数逸脱範囲の上限値（ΔＦ２Ｕ）より高い周波数にある周波数逸脱許容範囲の上限値（ΔＦ１Ｕ）で、発電機１の出力を減少させて系統周波数（SF）を低める制御を開始する。
【００４３】
他方、効率の低い発電機２は、系統周波数（SF）が基準周波数より低いときは、発電機１の周波数逸脱範囲の下限値（ΔＦ１Ｌ）より低い周波数にある周波数逸脱許容範囲の下限値（ΔＦ２Ｌ）で、発電機２の出力を増加させて系統周波数（SF）を高める制御を開始する。
【００４４】
系統周波数（SF）が基準周波数より高いときは、発電機１の周波数逸脱範囲の上限値（ΔＦ１Ｕ）より低い周波数にある周波数逸脱許容範囲の上限値（ΔＦ２Ｕ）で、発電機２の出力を減少させて系統周波数（SF）を低める制御を開始する。
【００４５】
図４（１）（２）のグラフは、このＡＦＣ１、２の設定による発電機１、２の運転並びに変動状態を示す。図４に示す例では、発電機２の仕上がり周波数目標上限値ΔＴＦ２Ｕは発電機１の仕上がり周波数目標上限値ΔＴＦ１Ｕより低く設定され、発電機２の仕上がり周波数目標下限値ΔＴＦ２Ｌは発電機１の仕上がり周波数目標上限値ΔＴＦ１Ｌより低く設定されている。
【００４６】
図３及び図４に示されるように、発電機１は系統周波数（SF）の偏差（ΔＦ）が下限値ΔＦ１Ｌより下がると、すぐさま回復運転開始となり、仕上がり周波数目標範囲の下限値ΔＴＦ１Ｌに達すると、正常運転になる。また、発電機１は、系統周波数（SF）の偏差（ΔＦ）が上限値ΔＦ１Ｕより上がったときに、ようやく抑制運転開始となり、仕上がり周波数目標範囲の上限値ΔＴＦ１Ｕまで下がってから、正常運転になる。
【００４７】
他方、発電機２は、系統周波数（SF）の偏差（ΔＦ）が下限値ΔＦ１Ｌより更に下の下限値ΔＦ２Ｌに下がって、初めて回復運転開始となり、発電機１の仕上がり周波数目標範囲の下限値ΔＴＦ１Ｌより下に設定された仕上がり周波数目標範囲の下限値ΔＴＦ２Ｌに達すると、回復運転から正常運転になる。この回復運転時間は短くしかも傾斜が緩い。
【００４８】
また、系統周波数（SF）の偏差（ΔＦ）が上限値ΔＦ１Ｕより下に設定された上限値ΔＦ２Ｕより上に上がると、早速抑制運転開始となり、発電機１の仕上がり周波数目標範囲の上限値ΔＴＦ１Ｕより下に設定された仕上がり周波数目標範囲の上限値ΔＴＦ２Ｕに達すると、回復運転から正常運転になる。
【００４９】
即ち、発電機１、２においてＡＦＣ１、２によって、運転効率の高い発電機１が極力優先的に運転され、発電機２が劣後的に運転されるように設定された自律分散制御システムとして構成されている。このため、系統周波数の偏差ΔＦが逸脱許容範囲を越えるような事態が生じても、管理センター等との通信によって制御するのではなく、自律的に処理できるので、電力供給系統の周波数管理コストを低減可能となる。
【００５０】
更に、図３（１）（２）の電力系統の自律型分散制御システムにおいては、発電機が２台あって、一方の発電機１が、他方の発電機２より発電効率に高く、運転コストが低い場合、発電機１を優先的に運転するのが高効率であり、運転コストが低い。
【００５１】
そこで、図３の第２象限のＧ１、Ｇ２の線及び第４象限のＧ１、Ｇ２の線が示すように、発電機１のＡＦＣ１では、系統周波数（SF）が周波数逸脱許容範囲の下限値（ΔＦ１Ｌ）より低下したとき、発電機２のＡＦＣ２に比べて発電機１の出力を早く増加させるように、発電機出力調整速度（ΔＰ１Ｌ）を設定する。また、ＡＦＣ１では、この系統周波数（SF）が目標値である周波数逸脱許容範囲の上限値（ΔＦ１Ｕ）より上昇したとき、発電機２のＡＦＣ２に比べて発電機１の出力を遅く抑制させるように、発電機出力調整速度（ΔＰ１Ｕ）を設定する。
【００５２】
即ち、高効率の発電機１は、系統周波数（SF）が周波数逸脱許容範囲の下限値（ΔＦ１Ｌ）から下がったときに、周波数を上げて正常化するために出力を早く増加させ、系統周波数（SF）が周波数逸脱許容範囲の上限値（ΔＦ１Ｕ）よりも上がったときに、周波数を下げて正常化するために出力をゆっくりと減少させるように設定されている。
【００５３】
これに対して、発電機２のＡＦＣ２も、同様に、発電機２が接続されている電力系統の系統周波数（SF）を監視している。発電機２のＡＦＣ２の自律分散制御プログラムは、この系統周波数（SF）が目標値である周波数逸脱許容範囲の下限値（ΔＦ２Ｌ）より低下したとき、発電機１のＡＦＣ１に比べて発電機２の出力を遅く増加させるように、発電機出力調整速度（ΔＰ２Ｌ）を設定する。また、この系統周波数（SF）が目標値である周波数逸脱許容範囲の上限値（ΔＦ２Ｕ）より上昇したとき、発電機１のＡＦＣ１に比べて発電機２の出力を早く抑制させるように、発電機出力調整速度（ΔＰ２Ｕ）を設定する。
【００５４】
即ち、低効率の発電機２は、系統周波数（SF）が周波数逸脱許容範囲の下限値（ΔＦ２Ｌ）から下がったときに、周波数を上げて正常化するためにゆっくりと増加させ、系統周波数（SF）が周波数逸脱許容範囲の上限値（ΔＦ２Ｕ）よりも上がったときに、周波数を下げて正常化するために出力を早く減少させるように設定されている。
【００５５】
このように、系統電力の系統周波数（SF）が周波数逸脱許容範囲の上限値（ΔＦ１Ｕ）より上昇したときは、発電機１の出力をゆっくり減少させ、発電機２の出力を早く低下させる。系統周波数（SF）が周波数逸脱許容範囲の下限値（ΔＦ１Ｌ）より低下したときは、発電機１の出力をいち早く多く増加させ、発電機２の出力をゆっくり上昇させる。
【００５６】
従って、発電機１、２を有する自立型分散制御システムでは、発電機１の稼動する割合が高く設定され、全体として運転コストが低くなり、高効率となる。
【００５７】
図５は、ＡＦＣ１、２のグラフは、ＡＦＣ１、２の設定による発電機１、２の運転を正常化する際の回復速度、抑制速度を周波数逸脱量の大小に応じて増大又は減少させる方法を示している。
【００５８】
即ち、図５に示す例では、発電機１のＡＦＣ１は、系統周波数（SF）の周波数逸脱許容範囲の下限値ΔＦ１Ｌ−１から更に低い位置ΔＦ１Ｌ−２の間において、系統周波数（SF）が下がるに従って、正常値への回復速度が高くなるように、設定される一方、系統周波数（SF）の周波数逸脱許容範囲の上限値ΔＦ１Ｕ−１から更に高い位置ΔＦ１Ｕ−２の間において、系統周波数（SF）が上がるに従って、正常値への回復速度が高くなるように、設定されている。
【００５９】
また、発電機２のＡＦＣ２においても、同様に、系統周波数（SF）の周波数逸脱許容範囲の下限値ΔＦ２Ｌ−１から更に低い位置ΔＦ２Ｌ−２の間において、系統周波数（SF）が下がるに従って、正常値への回復速度が高くなるように、設定され、系統周波数（SF）の周波数逸脱許容範囲の上限値ΔＦ２Ｕ−１から更に高い位置ΔＦ２Ｕ−２の間において、系統周波数（SF）が上がるに従って、正常値への回復速度が高くなるように、設定されている。
【００６０】
このように、周波数逸脱許容範囲から外れた場合に、外れる量が大きくなるに従って、正常値に戻す速度が増大するように設定すると、正常値への回復がより一層早くなる。
【００６１】
なお、発電機１のＡＦＣ１及び発電機２のＡＦＣ２は、それぞれ、系統周波数が目標値（周波数逸脱許容範囲）を逸脱すると、制御を開始し、系統周波数が仕上がり目標値（制御仕上がり目標周波数範囲）に収まるまで制御を行うように設定されており、発電機１のＡＦＣ１と発電機２のＡＦＣ２が競合しないようになっている。
【００６２】
また、電力系統の周波数は負荷変動などに伴い常に変動しており、発電機１のＡＦＣ１と発電機２のＡＦＣ２が協調して系統周波数を保ちながら、自然に発電機１の出力分担が発電機２の出力分担より大きくなってゆく。発電機１の出力が上限出力に達した後は、発電機２のＡＦＣ２が主体となって系統周波数を一定に保つ制御を行う。また、発電機２の出力が下限出力に達すると、発電機１のＡＦＣ１が主体となって系統周波数を一定に保つ。
【００６３】
上記の電力系統の自律型分散制御システムにおいて、ＡＦＣ１、２の制御特性は、ＡＦＣ１、２が接続される発電機１、２について、（１）電力系統の周波数が正常範囲内にあるとして発電機の周波数制御を開始せず、範囲外に逸脱したときに周波数制御を開始するための領域を定めた電力系統の周波数逸脱許容範囲か、若しくは、（２）電力系統の周波数が正常となったとして発電機の周波数制御を中止する仕上がり目標周波数範囲か、若しくは、（３）発電機の周波数制御を行うために要する発電機出力調整速度の少なくとも何れかである。これらの制御要素は複数個組み合わせても良い。
【００６４】
従って、発電機１の出力が小さくなると、発電効率が発電機２よりも悪くなるような特性が、発電機１にある場合には、事前に与えたロードカーブから系統全体の発電機の運転状況を推測し、発電機１の出力をより効率的な出力まで増加できないことが推測できる場合には、発電機１のＡＦＣ１の設定値を発電機２のＡＦＣ２より出力調整速度が遅くなるように変更することもできる。
【００６５】
発電機が３台以上ある場合も同様に、発電効率が最も高く出力分担を大きくしたい発電機のＡＦＣほど周波数低下時の発電機出力増加速度を発電効率が低く出力分担を小さくしたい発電機のＡＦＣよりも大きく設定し、周波数増加時の発電機出力抑制速度を小さく設定することで、同様な負荷分担特性を実現できる。
（多数台発電機の運転）
図６は、電力供給系統に３台以上の発電機を接続して自律型分散制御システムを構成する例を示す。図６に示す例では計５機の発電機１〜５が電力系統に接続され、各発電機１〜５にそれぞれＡＦＣが接続されている。
【００６６】
電力系統に電力を供給する発電機の台数が多くなると、発電機のＡＦＣを個々に設定することが困難になってくる。そこで、このような場合には、系統の発電機１〜５を優先順位でクラス分けし、クラス毎に共通のＡＦＣ基本設定値を数値表又は特性グラフ等で与える。これによって、ＡＦＣ１〜５の設定の簡便化を図ることができる。各発電機ＡＦＣは、図１、図２に示すものと同様な自律分散制御プログラムを記憶している。
【００６７】
図７の表に示すように、ＡＦＣ１〜ｎに設定される発電機出力調整速度や周波数逸脱許容範囲或いは仕上がり目標周波数等を発電機出力に応じて異なるように設定することで、同一クラス内の発電機の特定の発電機に出力分担が極端に偏ることを防止できる。また、同一クラス内の各発電機ＡＦＣは、この基本設定値を基本に、他の設定値と重複しない範囲で各発電機毎に設定値を調整したクラス内調整設定値で設定する。
【００６８】
これらの各発電機毎のクラス内調整設定値の設定は、各発電機に固定した設定値を与える方法もあるが、日・週或いは月毎に順番に変える方法や、各発電機が予め備えていたクラス内設定値から乱数で選択する方法や、基本設定値に乱数を加えて微調整することなどの方法で与えることで、優先順位が同一クラスの発電機でありながら、特定の発電機に運転が集中することを防止することができる。
【００６９】
このようにすることで、優先順位の高いクラスに属する発電機に多くの出力を分担させると共に、同一クラス内では公平に運転分担させることができる。
【００７０】
なお、発電機１〜５の出力によって発電効率が変化する場合は、発電機の出力状況に対応した発電効率から該当するクラスを選定することもできる。また、各発電機端では系統全体の負荷状態が分からないが、予め与えたロードカーブや時刻から当該発電機を運転する場合の発電出力予想をもとに発電効率を算定し、その発電効率が属する優先順位のクラスを選定し、そのクラスの設定値でＡＦＣを設定し、発電機を起動し並列することも可能である。
【００７１】
図８は発電機の出力特性に応じて発電機出力調整速度を変化させるものであり、（１）は周波数の低下時における発電機１、２の出力調整速度を変える方法を示し、（２）は周波数の上昇時における発電機１、２の出力調整速度を変える方法を示す。
【００７２】
図８（１）の系統周波数（SF）の低下時において、発電機１では周波数逸脱許容範囲の下限値ΔＦ１Ｌから逸脱した時、出力が発電機１の定格容量より少ない領域では、発電機１の出力調整速度は増大してゆくが、途中の極大値を過ぎてから減少に転じる。他方、発電機２では、出力が発電機２の定格容量に比べ十分小さい領域で出力調整速度が最も早く、逸脱量が増えてゆくに従って発電機２の出力調整速度は減少してゆく。
【００７３】
図８（２）の系統周波数（SF）の上昇時において、発電機１では出力が発電機１の定格容量より少ない段階において、発電機１の出力調整（抑制）速度が最大とされ、発電機１の出力が増えてゆく途中の段階までは減少し、途中の極小値を過ぎてから出力調整（抑制）速度が増大に転じる。他方、発電機２では、出力が発電機２の定格容量より十分小さい領域では出力調整（抑制）速度が小さく、逸脱量が増えてゆくに従って発電機２の出力調整（抑制）速度は増大してゆく。
【００７４】
図９（１）（２）は発電機出力特性を与えることによる出力分担の平準化する状態を示す。
【００７５】
図９（１）に示すように、優先順位が同じクラスの発電機１、２において、系統周波数が減少したときに、周波数を修復するための発電機の出力調整速度を発電機の出力に拘わらず一定としておくと、発電機出力調整速度の僅かな設定誤差で調整速度の大きい方に常に大きな出力を分担することになってしまう。
【００７６】
そこで、発電機出力調整速度を発電機出力が大きくなると、遅くなるように設定しておくことで、発電機１の発電機出力調整速度ΔＰＬ１が発電機２の発電機出力調整速度ΔＰＬ２より高い場合でも、発電機出力が増加するにつれて、ΔＰＬ１の値が下がり、ΔＰＬ２と同じになり、出力分担の差が広がらないため、電力系統全体における電力供給の平準化が促進され、コスト低減が促進される。
【００７７】
また、図９（２）に示すように、発電機調整速度を発電機出力が小さくなると遅くなるように設定しておくことで、発電機１の発電機出力調整速度ΔＰＵ１が発電機２の発電機出力調整速度ΔＰＵ２より遅い場合でも、周波数が上限値を逸脱すると、発電機２の出力が早く抑制され、出力の減少に伴い、ΔＰＵ２が遅くなり、ΔＰＵ１と同じ値になることで出力分担の差が広がらないので、電力系統全体における電力供給の平準化が促進され、コスト低減が促進される。
（発電機の起動）
発電機出力が一定値以上に大きくなり、供給力の不足が予想される場合、次ぎの優先順位の発電機の起動を促すために、系統周波数が低下したときに発電機出力を増加させる応答速度が低下するように、ＡＦＣの設定を変更する。又は、周波数逸脱許容範囲の下限周波数や仕上がり周波数目標範囲の下限周波数を下げる。更に、これらを組み合わせて使用することもできる。また、急激な負荷変動で供給力が不足しないように、予め与えたロードカーブから予測した時刻にＡＦＣの設定値を変更し、つぎの優先順位の発電機に起動を促すこともできる。
【００７８】
停止中の発電機は、系統周波数が各発電機の起動優先順位に基づいて予め設定した目標周波数を逸脱した後、系統周波数が各発電機の起動優先順位に基づいて予め設定した一定値以内に戻る時間が、各発電機の起動優先順位に基づいて予め設定した一定値以上継続したことを検出、又は、周波数逸脱量が一定値までしか回復しないことを検出すると、起動準備を行い、一定時間後に起動し、並列する。
【００７９】
また、急激な負荷変動で供給力が不足しないように予め与えたロードカーブから供給力が不足する時間帯になれば、起動条件を緩和することもできる。
【００８０】
発電機の並列までに、系統周波数が各発電機の起動優先順位に基づいて予め設定した一定値以内に戻る時間が、起動優先順位に基づいて予め設定した一定値より短くなったことを検出した場合には、他の発電機が起動したことなどで起動が不要となったと判断し、起動準備を停止し、待機状態に戻る。
【００８１】
また、発電機起動のために変更されたＡＦＣの設定値は、系統周波数が一定値以上を示す時間が一定時間継続すると解除され、当該ＡＦＣは通常の設定値での運転に戻される。
【００８２】
図１０（１）乃至（６）は、４台の発電機がある系統で発電機を起動する場合を示す。
【００８３】
系統の発電機が優先順位の高いクラス１からクラス３まであり、クラス１には発電機１が、クラス２には発電機２と３が、クラス３には発電機４が分類されていると想定する。
【００８４】
発電機１が運転中であり、発電機２、３、４は停止中の状態下にあって、発電機１の出力が一定値以上になったときには、周波数が不足したときの周波数回復時間が長くなるように、或いは、周波数が一定周波数以上には回復しないように、又は、両方の特性がでるように、当該ＡＦＣ１の出力を変更する。
【００８５】
クラス２の発電機２、３のＡＦＣ２、３は、系統周波数（SF）の変動状態を時間経過と共に監視しており、発電機１の周波数回復時間が設定値以上になったことを検出するか、又は、系統周波数（SF）が一定周波数以上には回復しないことを検出すると、起動の準備状態に入る。発電機２がこれらの事態の検出から発電機起動・並列に至るまでの準備時間は、発電機３の当該準備時間より十分短く設定されており、発電機２は準備時間が過ぎたことを検出すると、起動し、並列する。
【００８６】
なお、発電機１のＡＦＣ１の周波数回復時間又は回復した周波数の値は、クラス２に属する発電機が起動準備に移行したことを判定するために設けた判定時間よりは長く、或いは回復周波数が低いが、優先順位のより低いクラス３の条件は満たさない値になるように設定する。
【００８７】
発電機２の並列後は、発電機１と発電機２のＡＦＣの周波数逸脱許容範囲と発電機出力調整速度の設定値を組み合わせることによって、大きな周波数逸脱に対しては、発電機１が出力を増加させるが、それ以外の周波数逸脱を回復するのは発電機１、２が分担し、共に出力分担を増加してゆく。
【００８８】
発電機２の出力が増加して一定量以上になったら、発電機１のＡＦＣ１と同様に、周波数が不足したときに周波数を回復させる時間が長くなるように、発電機２のＡＦＣ２の出力調整速度の設定値を変更し、ＡＦＣ３は周波数の回復時間が発電機３を起動するための設定値より長くなったこと、又は周波数が一定周波数以上には回復しないことを検出すると、発電機３を起動させて電力系統に並列させる。
【００８９】
同様に、発電機３の出力が一定値以上に増加したら、周波数が不足したときに周波数が回復する時間が長くなるように、又は周波数が一定周波数以上に回復しないように当該発電機３のＡＦＣ３の設定値を変更し、同様な手順で発電機４を起動させて並列させる。
【００９０】
なお、発電機を起動させるために変更された当該発電機のＡＦＣの設定値は、系統周波数（SF）が一定値以上となる状態が所定時間以上継続すると、解除され、各発電機は通常の設定値での運転に戻る。
（発電機の停止）
図１１（１）〜（５）は電力系統に接続される発電機１〜３が停止する場合の運転状態を示す。これらの発電機１、２、３においては、発電機の優先順位が発電機１、２・・・と低く設定されており、電力系統の負荷が低下してくると、優先順位の低い発電機から負荷分担が小さくなるように設定されている。
【００９１】
同一クラスに属する発電機が複数台ある場合には、系統周波数上昇時における発電機出力の抑制速度を、発電機出力の減少に応じて遅くするように設定する。例えば、図１１（１）では、３台の発電機１、２、３が並列運転されている。
【００９２】
発電機１、２、３が接続される電力系統の系統周波数（SF）が一定値以上（周波数逸脱許容範囲の上限値以上）にあるとき、発電機１、２、３の出力を抑制する。このとき、系統周波数を一定値以下に戻すための時間（出力調整速度）を、発電機１、２、３の出力の減少に応じて長くする。これによって、同じクラス内に複数の発電機２、３があっても、同じクラスの発電機の出力をほぼ揃って減少させることができる。
【００９３】
各クラスにおいて別途指定された発電機２は、系統周波数の上昇時に当該発電機２の出力が一定値以下になると、周波数上昇時の出力抑制の速さが優先順位が当該クラスより上位クラスの発電機１の出力抑制の速さより遅くなるように、当該発電機２のＡＦＣを変更する。この変更は、発電機出力に比例して、又は、段階的に遅くなるように、設定しても良い。この出力調整速度の変更は、図１１（２）においてＧ２からＧ２”への変更として示されている。
【００９４】
このように設定することで、周波数上昇が発生すると、当該クラスの指定されていない発電機３だけが出力を抑制していき、負荷分担が運転下限出力に低下すると当該発電機３は出力を０に低下させ、周波数が一定時間以上維持できていることを確認の後、停止する（図１１（３）参照）。
【００９５】
更に、周波数上昇が続くと、当該クラスの上位クラスの発電機１も出力抑制を行う。図１１（４）のＧ１がＧ１’に示されるように、当該クラスの上位クラスの発電機１の出力が一定出力より低下したら、この上位クラスの発電機１においても、周波数上昇時の出力抑制の速さが、運転優先順位が更に高いクラスの出力抑制の速さより遅くなるように、設定変更する。
【００９６】
このため、再び当該クラスの発電機２の出力が抑制されるようになり、当該クラスの発電機２の出力が低下する。当該クラスの発電機２の出力が運転下限出力に低下したら、当該発電機２の出力を０に低下させ、周波数が一定時間以上維持できていることを確認の後に停止する。このように設定することで、上位クラスの発電機による供給余裕を確保し、発電停止に伴う供給力不足を防止できる。
【００９７】
図１１の（１）乃至（５）について更に説明すると、発電機１、２、３は、優先順位の高い方（発電機１）から低い方（発電機２、３）にクラスが設定されている（図１１（１））。
【００９８】
負荷が小さくなって系統周波数（SF）が上昇すると、クラス２の発電機２、３の出力が低下する。発電機２の出力が一定値以下に低下すると、発電機２のＡＦＣは出力を抑制する応答速度を発電機１の応答速度より小さく、又は、周波数逸脱許容幅の上限を大きくする（図１１（２））。発電機３は周波数上昇があると出力抑制を続け、出力が運転下限出力になると、出力を０に低下させ、系統周波数に異常がなければ、停止する（図１１（３））。
【００９９】
発電機２は系統周波数が上昇するときの出力抑制が発電機１より遅く設定変更されたため、発電機２の出力抑制が進まなくなる。発電機１の出力が一定値以下になり、発電機２の停止後の負荷供給力を確保できるようになると、当該発電機１のＡＦＣの出力抑制の応答速度を、出力低下に伴い変更した発電機２の応答速度より更に小さく、又は周波数逸脱許容幅の上限を大きくなるように変更する（図１１（４））。
【０１００】
このように設定すると、系統周波数が増加すると、再び発電機２の出力が抑制されるようになる。運転許容下限出力の出力後も出力抑制信号が一定時間継続すると、発電機２は出力を減少させ、周波数の異常がないことを確認すると、停止する（図１１（５））。
【０１０１】
なお、発電機１、２共に、出力が一定値以上になれば、変更したＡＦＣの設定値（発電機出力調整速度、若しくは周波数逸脱許容範囲）をもとに戻す。
【０１０２】
また、発電機の停止時に事前に与えたロードカーブから一定時間後に再投入の可能性を判断し、可能性がある場合は停止せずに、下限出力で運転を継続することもできる。
【０１０３】
以上説明したように、この実施の形態の電力系統の自律型分散制御システム及び電力系統の自律型分散制御方法によれば、電力系統の周波数が下限周波数より低くなったときに発電効率の高い発電機１が優先的に運転され、電力系統の周波数が上限周波数より高くなったときには、発電効率の低い発電機２、３の運転をいち早く停止するので、電力系統全体としての発電機の運転コストが低くなり、また、電力品質を高く維持できる。
【０１０４】
また、各発電機１〜３の運転順位に基づいて周波数制御装置であるＡＦＣ１〜３の制御特性を設定することで、低コストで周波数変動の少ない電力品質の高い電力供給を行うことができる。
【０１０５】
更に、発電効率の高い発電機１が周波数制御を行う周波数逸脱許容範囲が、発電効率の低い発電機２の周波数逸脱許容範囲より、全体的に高い領域に設定されているので、発電効率の高い発電機が、電力系統の周波数が許容下限値を逸脱していることを検出する場合が多くなり、発電効率の低い発電機２が、電力系統の周波数が許容下限値を逸脱していることを検出する場合が少なくなる。このため、周波数を制御するために発電効率が高い発電機１の動作領域が広くなる一方、発電効率の低い発電機２の動作領域が狭くなり、系統全体の電力供給コストを低コストなものとすることができる。
【０１０６】
また、高効率の発電機１が低効率の発電機２よりも動作する範囲が広いこととなり、電力系統全体としての発電コストを低く抑えることができる。
【０１０７】
更に、系統周波数が低下したとき、発電効率が高く発電コストの低い発電機１をいち早く運転開始し、発電効率が低く発電コストの高い発電機２の運転を極力遅らせることにより、電力系統全体としての発電コストを低く抑えることができ、系統周波数が増加したときには、発電効率が高く発電コストの低い発電機１の運転時間を極力長く維持し、発電効率が低く発電コストの高い発電機２の運転時間を極力短くすることにより、電力系統全体としての発電コストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の実施の形態にかかる自律型分散制御システムの発電機のＡＦＣに搭載される周波数制御プログラムの設定値を示す概念図。
【図２】図１の自律型分散制御システムの発電機のＡＦＣに搭載される周波数制御プログラムの処理過程を示す流れ図。
【図３】２台の発電機の出力調整速度を周波数逸脱量に応じて変化させる分担制御方法を示すグラフ。
【図４】（１）は時間経過と発電機出力の推移を示す座標、（２）は発電機の運転時の経過時間に伴う系統電力の系統周波数の変化を示すグラフ。
【図５】発電機の出力調整速度を周波数逸脱量に応じて変化させることを示すグラフ。
【図６】自律型分散制御システムの電力系統に複数個の発電機及びＡＦＣを接続した状態を示す概念図。
【図７】図６の電力系統網に接続される複数の発電機を発電効率毎にクラス分けし、それらのＡＦＣにつき各種設定値を定めることを示す図。
【図８】発電機の出力特性に応じてＡＦＣの特性を設定した例を示す図であり、（１）は周波数低下時の出力増加速度の設定例を示すグラフ、（２）は周波数上昇時の出力抑制速度の設定例を示すグラフ。
【図９】発電機の出力特性に応じて発電機の出力分担歩兵純化を示す図であり、（１）は周波数低下時の出力分担例を示すグラフ、（２）は周波数上昇時の出力分担例を示すグラフ。
【図１０】複数個の発電機が電力系統に接続されているときに、発電機の優先順位によって起動する順を示す図であり、（１）は出力増加時の優先順位が最も高い発電機の起動状態を示す図、（２）は次の優先順位の発電機の起動状態を示す図、（３）は発電機１、２の運転時の状態を示す図、（４）は優先順位が３番目の発電機３の起動状態を示す図、（５）は発電機１、２、３の運転時の状態を示す図、（６）は最も優先順位の低い発電機４の起動状態を示す図。
【図１１】複数個の発電機が電力系統に接続されているときに、発電機の優先順位によって停止する順を示す図であり、（１）は発電機１、２、３の運転時の状態を示す図、（２）は発電機２の出力が一定値以下になったときの出力調整速度を変更した状態を示す図、（３）は優先順位が最も低い発電機３の停止状態を示す図、（４）は発電機１の出力が一定値以下になったときの出力調整速度を変更した状態を示す図、（５）は発電機２が停止し、発電機１のみが運転している状態を示す図。
【符号の説明】
【０１０９】
１、２、３  発電機
ＡＦＣ１    発電機１のＡＦＣ
ＡＦＣ２    発電機２のＡＦＣ
ＡＦＣ３    発電機３のＡＦＣ
ΔＦ１Ｕ    発電機１の周波数逸脱許容範囲上限値
ΔＦ１Ｌ    発電機１の周波数逸脱許容範囲下限値
ΔＴＦ１Ｕ    発電機１の仕上がり目標周波数範囲上限値
ΔＴＦ１Ｌ    発電機１の仕上がり目標周波数範囲下限値
ΔＰ１Ｌ      発電機１の周波数出力調整速度（増大）
ΔＰ１Ｕ      発電機１の周波数出力調整速度（抑制）
ΔＦ２Ｕ      発電機２の周波数逸脱許容範囲上限値
ΔＦ２Ｌ      発電機２の周波数逸脱許容範囲下限値
ΔＰ２Ｌ      発電機２の周波数出力調整速度（増大）
ΔＰ２Ｕ      発電機２の周波数出力調整速度（抑制）
【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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