(57)【要約】【課題】  従来、電力プラントの発電機とそれを駆動する例えばガスタービンで構成される発電設備と、発電機の負荷である電力変換装置とその負荷で構成される負荷設備の組み合わせ状態の安定性判別は、プラント建設サイトでの実施、対策施工か大規模計算機シミュレーションまたはシミュレータ試験を行っていた。しかし、サイトでの実施は、建設工程の短縮や費用低減要求に対し対策が立案し難く、またシミュレーションも多くの費用がかかるという問題点を解消するため、発電、負荷設備を夫々個別に試験をし、組み合わせ状態の安定性を判別する方法を提供する。【解決手段】  発電設備と試験用抵抗負荷との組み合わせ試験で第１の固有周波数を求め、負荷設備と試験用抵抗負荷との組み合わせ試験で第２の固有周波数を求め、第１、第２の固有周波数を比較することで組み合わせ状態の安定性を判別する。【選択図】        図２
2005312261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電設備と電力変換装置との組み合わせ安定性の判別方法であって、
前記発電設備には、発電機と前記発電機を駆動する駆動機とが設けられており、
前記発電設備と、前記電力変換装置と、前記電力変換装置につながる負荷とが組み合わされる前に、前記発電設備および前記電力変換装置とは、それぞれ別個に試験されるものであり、
前記発電設備の試験は、前記発電設備に付加された試験用抵抗負荷と組み合わせ試験されることによって得られる周波数を解析して第１の固有周波数を求め、前記電力変換装置の試験は、前記電力変換装置に付加された試験用電源および試験用抵抗負荷と組み合わせ試験されることによって得られる周波数を解析して第２の固有周波数を求め、前記第１、第２の固有周波数を比較することにより、組み合わされた状態における安定性を判別することを特徴とする発電設備と電力変換装置の組み合わせ安定性の判別方法。
【請求項２】
発電設備と電力変換装置との組み合わせ安定性の判別方法であって、
前記発電設備には、発電機と前記発電機を駆動する駆動機とが設けられており、
前記発電設備と、前記電力変換装置と、前記電力変換装置につながる負荷とが組み合わされる前に、前記発電設備および電力変換装置とは、それぞれ別個に試験されるものであり、
前記発電設備の試験は、前記発電設備に付加された試験用抵抗負荷と組み合わせ試験されることによって第１の周波数応答を求め、
前記電力変換装置の試験は、前記電力変換装置に付加された試験用電源および試験用抵抗負荷と組み合わせ試験されることによって第２の周波数応答を求め、前記第１、第２の周波数応答により、組み合わされた状態における安定性を判別することを特徴とする発電設備と電力変換装置の組み合わせ安定性の判別方法。
【請求項３】
前記発電設備の試験は、前記発電機と前記試験用抵抗負荷との間に設けられた開閉器の投入、開放による前記試験用抵抗負荷の負荷急変試験とすることを特徴とすることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の発電設備と電力変換装置の組み合わせ安定性の判別方法。
【請求項４】
前記発電設備に設けられた前記駆動機には調速機が設けられており、前記発電設備の試験は、前記発電機の電圧指令急変試験または、前記調速機による調速機指令の急変試験のいずれかとすることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の発電設備と電力変換装置の組み合わせ安定性の判別方法。
【請求項５】
前記電力変換装置の試験は、前記電力変換装置と前記試験用抵抗負荷との間に設けられた開閉器の投入、開放による前記試験用抵抗負荷の負荷急変試験とすることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の発電設備と電力変換装置の組み合わせ安定性の判別方法。
【請求項６】
前記電力変換装置に付加された試験用電源には電圧設定装置が設けられており、前記電力変換装置の試験は、前記電圧設定装置が前記試験用電源を制御することによる入力電圧振幅急変試験または入力電圧位相急変試験のいずれかとすることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の発電設備と電力変換装置の組み合わせ安定性の判別方法。
【請求項７】
前記電力変換装置に付加された試験用電源には、加えてインダクタンス成分インピーダンスが設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の発電設備と電力変換装置の組み合わせ安定性の判別方法。
【請求項８】
前記インダクタンス成分インピーダンスを前記発電機の過渡リアクタンスを模擬したリアクトルとすることを特徴とする請求項７に記載の発電設備と電力変換装置の組み合わせ安定性の判別方法。
【請求項９】
前記発電設備および電力変換装置に付加された試験用抵抗負荷の値を可変とし、前記発電設備および電力変換装置の試験を複数回実施することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発電設備と電力変換装置の組み合わせ安定性の判別方法。
【請求項１０】
前記発電設備の第１の固有周波数を、前記駆動機の軸トルク、回転数、または前記発電機の界磁電流、出力電圧、出力電流のいずれか１つから求めることを特徴とする請求項１に記載の発電設備と電力変換装置の組み合わせ安定性の判別方法。
【請求項１１】
前記電力変換装置の第２の固有周波数を、前記電力変換装置の直流電圧、直流電流、入力電流、入力有効電力、入力無効電力のいずれか１つから求めることを特徴とする請求項１に記載の発電設備と電力変換装置の組み合わせ安定性の判別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、石油、ガス火力等利用のタービンやディーゼルエンジン等を駆動機とした発電機より構成される発電設備と、前記発電機につながる電力変換装置およびその負荷より構成される負荷設備の組み合わせ運転状態における安定性を判別する方法に関するものであり、特に前記発電設備および電力変換装置それぞれの単体特性を把握することにより、組み合わせた状態の安定性を事前に判別する方法に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力プラントにおける各設備の装置間において、制御信号の授受だけでなく、電力自体の授受も行われている。前記装置では、それぞれの装置毎に各種負荷の変動に対して良質な電力供給源となるために、即応性の改善、小型化への指向が進んでいる。その反面、各装置を組み合わせた状態では、各装置相互の制御系が各々別々に動作するため、各装置の持つ固有周波数が一致あるいは接近した場合には、装置間での共振現象や発散現象が発生し、大きな損傷を招くことがある。尚ここでいう固有周波数とは、機器定格周波数を除き、定常時ばかりでなく負荷変動時に電気的、機械的出力に重畳される特定の周波数を指す。
【０００３】
このような装置間で共振現象、発散現象は例えば図１に示す構成の発電設備１００と負荷装置２００との間に見られる。発電設備１００は、ガスタービン等の駆動機１、調速機２、発電機３、自動電圧調整装置４と前記駆動機１と発電機３とを結合する結合装置５とにより構成されている。
負荷装置２００は、前記発電設備１００の負荷である電力変換装置６、前記電力変換装置６の制御装置７、および電力変換装置６の負荷８で構成されている。前記電力変換装置６は、電力設備の効率化、電力系統の高機能化あるいは瞬低対策のために用いられ、電動機駆動用インバータ、無停電電源装置などがその代表例である。この電力変換装置６は、ダイオード、サイリスタ、ＩＧＢＴ等の半導体素子が用いられており、制御装置７が周波数、電圧、電流または電力を制御するため、一般にこれらの機器はアクティブな機器と呼ばれている。前記負荷設備２００の各構成要素の制御系が持つ広範囲な制御特性が、発電設備１００の固有周波数と一致する場合には、発電設備１００と負荷設備２００間にて共振現象や発散現象が発生する。
【０００４】
このような共振、発散現象の発生を防止するため、従来より以下の（１）〜（３）のケースによって安全性の確認が行われている。
（１）発電設備１００と負荷設備２００との組み合わせた状態における安定性の事前判別は行わず、プラント建設サイトでの組み合わせ試験で共振、発散現象が生じた場合に、その都度対策を実施する。
（２）事前検証として、発電設備１００、負荷設備２００を詳細に模擬した大規模計算機シミュレーションを実施する（例えば非特許文献１参照）。
しかしながらこの非特許文献１に示された方法では、多大な時間と費用を必要とすることから、ごく限られた電力プラントに適用されているにすぎない。
（３）発電設備１００、負荷設備２００を詳細に模擬した大規模なシミュレータ試験を実施する。しかしこの方法も、大規模専用設備と多大な費用を必要とすることから現実的でない。そこで、プラントシステムの部分を構成する電力系統（負荷）、発電機、励磁機、および自動電圧調整装置（ＡＶＲ）を模擬したシミュレータ装置によって部分的事前検証を行うことが示されている（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
つまり、従来の安定性判別は、前記ケース（２）（３）に示したようなシミュレーション計算やシミュレータ試験はごく限られた場合に実施され、残りはケース（１）に示したプラントサイトにおける組み合わせ試験によって為されている。
【０００６】
【非特許文献１】ＣＶＣＦと非常用発電機の安定性の検討  昭和６３年電気学会全国大会（６７６頁）
【特許文献１】特許公報第２８９６０３９号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、安定性の判別を行うには、前記従来の方法のいずれのケースにおいても、問題点を有しており、現地工程を含むプラント建設工程の短縮化、費用の低減要求に対して、適切な対応が取り得ない。この発明は、前記のような課題を解決するために為されたものであって、大規模シミュレーション計算や大規模シミュレーション試験を実施することなく発電設備、電力変換装置をそれぞれ単独に試験することによって単体特性を把握し、組み合わせた状態の安定性を事前に判別する方法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】
【０００８】
この発明に係る発電設備と電力変換装置の組み合わせ安定性の判別方法は、発電設備には、発電機と発電機を駆動する駆動機とが設けられており、
発電設備と、電力変換装置と、電力変換装置につながる負荷とが組み合わされる前に、発電設備および電力変換装置とは、それぞれ別個に試験されるものであり、
発電設備の試験は、発電設備に付加された試験用抵抗負荷と組み合わせ試験されることによって得られる周波数を解析して第１の固有周波数を求め、電力変換装置の試験は、電力変換装置に付加された試験用電源および試験用抵抗負荷と組み合わせ試験されることによって得られる周波数を解析して第２の固有周波数を求め、第１、第２の固有周波数を比較することにより、組み合わされた状態における安定性を判別するものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明による発電設備と電力変換装置の組み合わせ安定性の判別方法は、発電設備と電力変換装置をそれぞれ個別の負荷急変試験により、発電設備と電力変換装置および電力変換装置につながる負荷とが組み合わされる前に、組み合わせ後の安定性を判別することができるので、プラントの信頼性向上、建設工程の短縮、コスト低減が可能となりまた大規模計算機シミュレーションや大規模シミュレータ試験の実施を不要とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。なお、この実施の形態１を含め以後の実施の形態においても、発電設備１００と負荷装置２００の構成、それらの構成要素であるガスタービン等の駆動機１、調速機２、発電機３、自動電圧調整装置４、駆動機１と発電機３とを結合する結合装置５、発電設備の負荷である電力変換装置６、電力変換装置６の制御装置７、電力変換装置６の負荷８は、前述した図１に示したものと同一であるので、機能の説明は省略する。
【００１１】
発電装置１００が持つ固有周波数に、負荷設備２００に設けられた電力変換装置６の持つ固有周波数が重なっていなければ、固有周波数同士の共振は発生しない。一般的に固有周波数は駆動機１の定格回転数に対し１５％以上離れていれば安全である。この実施の形態１は、機器の固有周波数を単体試験結果より求めて、駆動機定格回転数に対し１５％以上離れていることを確認することにより、組み合わせ前に安定性を判別する方法である。
【００１２】
まず、発電設備１００側の単体試験により固有周波数を求める方法を説明する。図２は発電設備１００の単体試験構成図である。図において、負荷の開閉器９、抵抗負荷１０、波形記録装置１１が試験設備として設けられている。図２の構成にて、発電機３と抵抗負荷１０との間に設けられた開閉器９の投入、開放を行った際に、駆動機１、発電機３の挙動が表われる信号例えば軸トルクを波形記録装置１１に記録する。負荷１０のステップ急変は、装置に対して無限次数の負荷変動を与えることになるので、測定された信号をＦＦＴ解析し、時系列変化を表示することにより、固有周波数が求められる。
【００１３】
図３、図４は前記試験を実施し、記録した信号を解析した結果を示している。図３は、例えば、駆動機１の挙動が表われる信号として軸トルクを記録し、これをＦＦＴ解析し、時系列変化を表示したもの（ウォーターフロー）である。発電設備１００は、１０Ｈｚ程度までの共振については図示省略した制御系により抑制することが可能である。従って、安定性の判別については、１０Ｈｚ以上の固有周波数に着目すれば良い。固有周波数は負荷急変時にピークを持つ周波数である。Ａ部分は発電設備１００の制御応答の特性が表われており、この周波数まで制御系により抑制することができる。Ｂ、Ｃ部分は、負荷急変時にピークを持ち、制御応答より離れていることから、この例では、駆動機１の固有周波数は１２から２３Ｈｚ（Ｂ、Ｃ部分）に存在することがわかる。
【００１４】
図４は、例えば、発電設備１００の挙動が表われる信号として発電機３の界磁電流を記録し、これをＦＦＴ解析し、時系列変化を表示したものである。図４より発電設備１００の固有周波数は１２から２３Ｈｚ（Ａ部分）に存在することがわかる。
以上に示した図３、４より、発電設備１００の固有周波数は、１２から２３Ｈｚに存在することがわかる。
【００１５】
次に、単体試験により負荷設備２００に設けられた電力変換器６の固有周波数を求める方法を、電力変換装置６が無停電電源装置である場合を例として図に基づいて説明する。図５は無停電電源装置６Ａの単体試験構成図である。交流を直流電力に変換するコンバータ６ａ、蓄電池６ｂ、直流電力を交流電力に変換するインバータ６ｃによって前記無停電電源装置６Ａが構成されている。無停電電源装置６Ａの試験用電源１２は、電圧設定装置１３により前記試験用電源１２の電圧は可変することができる。
図５の構成にて、抵抗負荷１０の投入、開放を行い、試験用電源１２側に直接接続されるコンバータ６ａの挙動が表われる信号例えば直流電圧を波形記録装置１１に記録する。この信号をＦＦＴ解析し、時系列変化を表示することにより、電力変換装置この場合無停電電源装置６Ａに関わる固有周波数を求めることができる。
【００１６】
図６は、例えば、無停電電源装置６Ａの挙動が表われる信号として直流電圧を記録し、これをＦＦＴ解析し、時系列変化を表示したものである。図６より無停電電源装置６Ａのコンバータ６ａの固有周波数が、３２から４８Ｈｚ（Ａ部分）、６０Ｈｚ（Ｂ部分）に存在することがわかる。
以上、前記図２と図５に示した構成での試験データのＦＦＴ解析結果より、発電設備１００の固有周波数と無停電電源装置６Ａのコンバータ６ａの固有周波数が重なっていないことが確認できたので、これらを組み合わせたシステムが安定であることが確認できる。
【００１７】
次に、発電設備１００の固有周波数と無停電電源装置２００のコンバータ６ａの固有周波数が重なっている場合の例を示す。図７は、別の無停電電源装置６Ａに対して図５の構成にて、開閉器９の投入、開放による負荷急変試験を行い、直流電圧を記録し、これをＦＦＴ解析し、時系列変化を表示したものである。図７より無停電電源装置６Ａのコンバータ６ａの固有周波数が、１０から３６Ｈｚ（Ａ部分）と３６から６０Ｈｚ（Ｂ部分）に存在することがわかる。発電設備１００の固有周波数は、１２から２３Ｈｚに存在するため、発電設備１００の固有周波数と無停電電源装置２００のコンバータ６ａの固有周波数は、１２から２３Ｈｚにかけて重なっていることになり、これらを組み合わせたシステムは不安定である可能性が高い。
【００１８】
図８は実施の形態１の判別フローをまとめた図である。ＳＴＥＰ１にて、発電設備１００に対し負荷急変試験を行い、ＳＴＥＰ２にて、挙動が表われる信号、例えば、軸トルク、界磁電流のＦＦＴ解析を行い、ＳＴＥＰ３にて発電設備１００の固有周波数を読み取る。ＳＴＥＰ４にて、無停電電源装置６Ａに負荷急変試験を行い、ＳＴＥＰ５にて、挙動が表われる信号、例えば、直流電圧のＦＦＴ解析を行い、ＳＴＥＰ６にて、無停電電源装置６Ａのコンバータ６ａの固有周波数を読み取る。ＳＴＥＰ７にて、発電設備１００と無停電電源装置６Ａのコンバータ６ａが持つ固有周波数が駆動機定格回転数に対し１５％以上離れていれば安定と判別する。
以上のように、この実施の形態１では数式モデル化と大規模計算機シミュレーション、大規模シミュレータ試験を実施することなく、発電設備１００、負荷設備２００の負荷急変試験により、事前に、組み合わせ後の安定性を判別することができる。
【００１９】
実施の形態２．
次に、実施の形態２について説明する。
この実施の形態２では、電力変換装置、この場合無停電電源装置６Ａの入力電圧変動試験より固有周波数を求めるものである。図１に示す組み合わせシステムでは、電力変換装置６の交流入力電流（発電機出力電流）は、発電機３の出力電圧変動により変化する。従って、電力変換装置６の固有周波数を求めるには、入力電圧を変動させる試験の方がより実際的な動作である。
図９はこの実施の形態２の判別フローをまとめた図である。ＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ３までは実施の形態１と同じである。ＳＴＥＰ４−１にて、電圧設定装置１３により試験用電源１２の電圧を可変し、無停電電源装置６Ａの入力電圧変動試験を行う。ＳＴＥＰ５にて、挙動が表われる信号、例えば、直流電圧のＦＦＴ解析を行い、ＳＴＥＰ６にて、無停電電源装置６Ａのコンバータ６ａの固有周波数を読み取る。ＳＴＥＰ７にて、発電設備１００と無停電電源装置６Ａのコンバータ６ａが持つ固有周波数が駆動機定格回転数に対し１５％以上離れていれば安定と判別する。
以上のように、この実施の形態２でも数式モデル化と大規模計算機シミュレーション、大規模シミュレータ試験を実施することなく、発電設備の負荷急変試験と、入力電圧を変動させるより実際的な動作である負荷設備の入力電圧変動試験により求めた固有周波数から、事前に、組み合わせ後の安定性を判別することができる。
【００２０】
実施の形態３．
次に実施の形態３について説明する。この実施の形態３では、図１０に示すように電力変換装置６である無停電電源装置６Ａと試験用電源１２の間にリアクトル、または抵抗、またはそれらの組み合わせからなる電源インピーダンス１４を設け、開閉器９の投入、開放による負荷急変試験を行い、電源インピーダンス１４の電圧降下に対する無停電電源装置６Ａの挙動を観測する。これより、電源を可変する特別な設備を必要とせず、入力電圧を変動させた実際的な動作で無停電電源装置６Ａの固有周波数を求めることができる。
図１１はこの実施の形態３の判別フローをまとめた図である。ＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ３までは実施の形態１と同じである。ＳＴＥＰ４−２にて、電源インピーダンス１４を設け、無停電電源装置６Ａに負荷急変試験を行い、ＳＴＥＰ５にて、挙動が表われる信号、例えば、直流電圧のＦＦＴ解析を行い、ＳＴＥＰ６にて、無停電電源装置６Ａのコンバータ６ａの固有周波数を読み取る。ＳＴＥＰ７にて、発電設備１００と無停電電源装置６Ａのコンバータ６ａが持つ固有周波数が駆動機定格回転数に対し１５％以上離れていれば安定と判別する。
以上のように、この実施の形態３でも数式モデル化と大規模計算機シミュレーション、大規模シミュレータ試験を実施することなく、発電設備の負荷急変試験と負荷設備の電源インピーダンスを設けた負荷急変試験により求めた固有周波数から、事前に、組み合わせ後の安定性を判別することができるのに加え、電源電圧を急変させる特別な設備を使用することなく、入力電圧を変動させる実際的な動作によって固有周波数が求められるという効果がある。
【００２１】
実施の形態４．
次に実施の形態４について説明する。この実施の形態４では、図１２に示すように無停電電源装置６Ａと試験用電源１２の間に発電機３の過渡リアクタンスを模擬したリアクトル２４を設け、開閉器９の投入、開放による負荷急変試験を行い固有周波数を求める。図１に示した実際の組み合わせシステムでは、電力変換装置６の負荷８が急変した際に、電力変換装置６の交流入力電流（発電機出力電流）が変化し、発電機３の過渡リアクタンスにより出力電圧が変動する。更に、この出力電圧の変動に対し、電力変換装置６の交流入力電流が変化する。従って、図１２に示すように発電機３の過渡リアクタンスを模擬したリアクトル２４を設け、開閉器９の投入、開放による負荷急変試験を行い、リアクトル２４による電圧降下に対する電力変換装置６に相当する無停電電源装置６Ａの挙動を観測することにより、組み合わせ時と同様な動作にて詳細にかつ精度よく固有周波数を求めることができる。
図１３はこの実施の形態４の判別フローをまとめた図である。ＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ３までは実施の形態３と同じである。ＳＴＥＰ４−３にて、過渡リアクタンス模擬用リアクトル２４を設け、無停電電源装置６Ａに負荷急変試験を行い、ＳＴＥＰ５にて、挙動が表われる信号、例えば、直流電圧のＦＦＴ解析を行い、ＳＴＥＰ６にて、無停電電源装置６Ａのコンバータ６ａの固有周波数を読み取る。ＳＴＥＰ７にて、発電設備１００と無停電電源装置６Ａのコンバータ６ａが持つ固有周波数が駆動機定格回転数に対し１５％以上離れていれば安定と判別する。
以上のように、この実施の形態４でも数式モデル化と大規模計算機シミュレーション、大規模シミュレータ試験を実施することなく、発電設備の負荷急変試験と、負荷設備の過渡リアクタンス模擬用リアクトルを設けた負荷急変試験により求めた固有周波数から、事前に、組み合わせ後の安定性を判別することができるのに加え、電源電圧を急変させる特別な設備を使用することなく、組み合わせ時と同様な動作にて固有周波数が求められるという効果がある。
【００２２】
実施の形態５．
次に実施の形態５について説明する。前記した実施の形態１から４は、発電設備１００と負荷設備２００の電力変換装置６に相当する無停電電源装置６Ａの単体試験結果から選定した３つの信号駆動機１の軸トルク、発電機３の界磁電流、コンバータ６ａの直流電圧を各々ＦＦＴ解析することにより、比較的容易に、事前の安定性評価を行うものであった。この実施の形態５では、複数入力ＦＦＴ解析により安定判別用のグラフとしてボード線図等を求めることができるＦＦＴアナライザを利用した場合の、事前安定性評価方法について説明する。
以下、この発明の実施の形態５を図に基づいて説明する。図１４は図１の構成をブロック図にて示したものである。図において、５１は駆動機１と発電機３の機械系を表したブロックであり、入力が発電機反力、出力が発電機回転角速度である。５２は発電機３の電気系を表したブロックであり、入力が発電機回転角速度と発電機出力電流、出力が発電機反力と発電機出力電圧である。５３は電力変換装置系を表したブロックであり、入力が発電機出力電圧、出力が発電機出力電流である。５４はブロック５１と５２をまとめた発電設備を表したブロックであり、入力が発電機出力電流、出力が発電機出力電圧である。
この実施の形態５では、単体試験により５３、５４のブロックに相当する周波数応答を個々に実測し、一巡周波数応答を求めて、安定性を判別する。
【００２３】
ブロック５４の周波数応答は、図１５の構成にて抵抗負荷１０を開閉器９により投入、開放をしたさいに、発電機出力電流と発電機出力電圧を記録し、ＦＦＴアナライザ等により求める。図１６にブロック５４の周波数応答例を示す。
【００２４】
ブロック５３の周波数応答を求める場合、入力が電力変換装置６の入力電圧（発電機出力電圧）、出力が電力変換装置６の入力電流（発電機出力電流）となるので、通常であれば、図１７に示すように、試験用電源１２の電圧を急変させ、電力変換装置６の入力電流を観測する必要がある。しかしながら、大容量の電力変換装置６の場合、電源電圧を急変させることは設備的に困難なことが多い。そこで、この実施の形態５では、図１８に示すように、電力変換装置６に相当する無停電電源装置６Ａと試験用電源１２の間に電源インピーダンス１４を設け、開閉器９の投入、開放による負荷急変試験を行い、電源インピーダンス１４の電圧降下に対する、電流センサ１７より検出した入力電流の変化を観測し、これをＦＦＴアナライザ１５に入力し、ボード線図等の周波数応答を求める。これより、電源電圧を急変させる設備を使用することなく、ブロック５３の周波数応答を得ることができる。図１９にブロック５３の周波数応答例を示す。
図２０はブロック５３、ブロック５４の一巡伝達関数例であり、この図２０に示すように、通常、制御工学にて安定性解析を行う場合と同様に、位相余裕、ゲイン余裕等から安定性評価をすることができる。
以上のように、この実施の形態５でも数式モデル化と大規模計算機シミュレーション、大規模シミュレータ試験を実施することなく、発電設備の負荷急変試験と負荷設備の電源インピーダンスを設けた負荷急変試験により、それぞれの周波数応答を測定し、一巡伝達関数にて組み合わせ安定性を事前に容易に判別することができる。
【００２５】
前記実施の形態１から４では、発電設備１００の固有周波数を駆動機１、発電機３の負荷急変試験から求めているが、駆動機１に設けられた調速機２指令の回転数急変試験、あるいは自動電圧調整装置４または図示省略の発電機制御装置による発電機電圧指令の急変試験より求めても良い。
【００２６】
また前記実施の形態１から４では、駆動機１の固有周波数を軸トルクから求めているが、回転数より求めても良い。
【００２７】
また前記実施の形態１から４では、発電機３の固有周波数を界磁電流から求めているが、発電機出力電圧、発電機出力電流から求めても良い。
【００２８】
また前記実施の形態２では、無停電電源装置６Ａの固有周波数を、発電機３の出力電圧を移動させることによる電力変換装置６（無停電電源装置６Ａ）の入力電圧の振幅急変試験から求めているが、同様の入力電圧位相急変試験より求めても良い。
【００２９】
また前記実施の形態１から４では、無停電電源装置６Ａの固有周波数を直流電圧から求めているが、同様に無停電電源装置６Ａの入力電流または入力有効電力または入力無効電力またはコンバータ出力電流（直流電流）から求めても良い。
【００３０】
また前記実施の形態５では、無停電電源装置６Ａと試験用電源１２の間に電源インピーダンス１４を設け、負荷急変試験を行い、固有周波数を求めているが、電源インピーダンス１４を、発電機過渡リアクタンスを模擬したリアクトル２４とし、より実際に近い状態での測定から固有周波数を求めても勿論良い。
【００３１】
また前記実施の形態５では、無停電電源装置６Ａと試験用電源１２の間に電源インピーダンス１４を設け、負荷急変試験を行い、固有周波数を求めているが、電圧設定装置１３により試験用電源電圧を可変し、無停電電源装置６Ａの入力電圧振幅急変試験または入力電圧位相急変試験を行い、固有周波数を求めても勿論良い。
【００３２】
また前記実施の形態１から５において、負荷量による固有周波数の変動を考慮し、発電設備１００、負荷設備２００の負荷急変試験を定格負荷の投入開放だけでなく、２５％、５０％、７５％等、負荷量を変更し、複数回試験を行っても勿論良い。これは駆動機１や発電機３等の機械系が、負荷量に応じて固有周波数がわずかに変化する特性を有しているため、この特性に対する検証も含むものである。
【００３３】
また前記実施の形態１から５において、負荷設備２００の負荷急変試験が困難な場合、あるいは共振の恐れが有る場合は負荷を漸増、漸減させることにより固有周波数を求めても良い。さらには定常的負荷状態における固有周波数を求める場合にも適用可能である。
【００３４】
なお前記実施の形態１から５では、電力変換装置６が無停電電源装置６Ａである場合について説明しているが、空調機、電動機駆動用インバータ、インバータ照明等のアクティブな機器や、固有周波数成分を発生しうる電力搬送線を用いた通信設備や次数間高調波を発生する機器であっても、同様に、安定性を事前に判別できる。
【００３５】
前記実施の形態１にて安定性を明確に判別できなかった場合は、実施の形態２ないし５にて更に詳細に安定性を判別、さらに実施の形態２にて安定性を明確に判別できなかった場合は、実施の形態３ないし５にて更に詳細に安定性を判別、また実施の形態３にて安定性を明確に判別できなかった場合は、実施の形態４ないし５にて更に詳細に安定性を判別し、またさらに実施の形態４にて安定性を明確に判別できなかった場合は、実施の形態５にて更に詳細に安定性を判別することができる。
また、実施の形態１から５ではコンバータに波形記録装置、ＦＦＴアナライザを設ける例を示したがインバータに設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、この発明の実施の形態１〜５は、電力プラントの発電機とその駆動機および発電機につながる負荷の組み合わせ安定性の事前検証に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の実施の形態１ないし５を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１ないし５を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１ないし４で用いているＦＦＴ解析データである。
【図４】この発明の実施の形態１ないし４で用いているＦＦＴ解析データである。
【図５】この発明の実施の形態１を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態１で用いているＦＦＴ解析データである。
【図７】この発明の実施の形態１で用いているＦＦＴ解析データである。
【図８】この発明の実施の形態１を示すフローチャート図である。
【図９】この発明の実施の形態２を示すフローチャート図である。
【図１０】この発明の実施の形態３を示すブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態３を示すフローチャート図である。
【図１２】この発明の実施の形態４を示すブロック図である。
【図１３】この発明の実施の形態４を示すフローチャート図である。
【図１４】この発明の実施の形態５を示すブロック図である。
【図１５】この発明の実施の形態５を示すブロック図である。
【図１６】この発明の実施の形態５を説明する周波数応答図である。
【図１７】この発明の実施の形態５を示すブロック図である。
【図１８】この発明の実施の形態５を示すブロック図である。
【図１９】この発明の実施の形態５を説明する周波数応答図である。
【図２０】この発明の実施の形態５を説明する周波数応答図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  駆動機、２  調速機、３  発電機、４  自動電圧調整装置、６  電力変換装置、
６Ａ  無停電電源装置、９  開閉器、１０  試験用抵抗負荷、１２  試験用電源、
１３  電圧設定装置、１４  インピーダンス、２４  リアクトル、１００  発電設備、
２００  負荷設備。
【図１】
2005312261.tif 000003
【図２】
2005312261.tif 000004
【図３】
2005312261.tif 000005
【図４】
2005312261.tif 000006
【図５】
2005312261.tif 000007
【図６】
2005312261.tif 000008
【図７】
2005312261.tif 000009
【図８】
2005312261.tif 000010
【図９】
2005312261.tif 000011
【図１０】
2005312261.tif 000012
【図１１】
2005312261.tif 000013
【図１２】
2005312261.tif 000014
【図１３】
2005312261.tif 000015
【図１４】
2005312261.tif 000016
【図１５】
2005312261.tif 000017
【図１６】
2005312261.tif 000018
【図１７】
2005312261.tif 000019
【図１８】
2005312261.tif 000020
【図１９】
2005312261.tif 000021
【図２０】
2005312261.tif 000022