(57)【要約】【課題】  発電機の不感帯幅Ｄｉより小さな配分指令値ΔＰｉが与えられた場合でも、各発電機の持つ調整力を十分に引き出し、より多くの発電機の協調により、必要な要求電力に速やかに対応できる発電機制御システムを提供する。【解決手段】  地域の要求電力を算出し、この要求電力をフィルタリング（区分け）して複数の発電機に配分し、各発電機を制御する発電機制御システムにおいて、発電機に配分された配分指令値ΔＰｉが、当該発電機の不感帯幅Ｄｉ内にある場合に、この指令値に上乗せを行う。例えば、不感帯幅Ｄｉを上乗せし、上乗せ指令量ΔＰｉｓを、ΔＰｉｓ＝ΔＰｉ＋Ｄｉとする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期毎に地域要求電力を算出する機能と、前記地域要求電力をフィルタリングする機能と、フィルタリングされた地域要求電力を制御対象発電機毎に配分する機能と、配分された地域要求電力を基に発電機毎の配分指令値を決定する機能をもつ発電機制御システムにおいて、前記配分指令値が当該発電機の不感帯幅以内のとき、前記配分指令値よりも大きな上乗せ配分量に基いて当該発電機を制御することを特徴とする発電機制御システム。
【請求項２】
周期的に地域要求電力を算出する機能と、前記地域要求電力をフィルタリングする機能と、フィルタリングされた地域要求電力を制御対象発電機毎に配分する機能と、配分された地域要求電力を基に発電機毎の配分指令値を決定する機能をもつ発電機制御システムにおいて、前記配分指令値が当該発電機の不感帯幅以内で、かつ、制御周期内における当該発電機の出力変化可能幅が、前記不感帯幅以内である条件で、前記配分指令値よりも大きな上乗せ配分量に基いて当該発電機を制御することを特徴とする発電機制御システム。
【請求項３】
周期的に地域要求電力を算出する機能と、前記地域要求電力をフィルタリングする機能と、フィルタリングされた地域要求電力を制御対象発電機毎に配分する機能と、配分された地域要求電力を基に発電機毎の配分指令値を決定する機能をもつ発電機制御システムにおいて、前記配分指令値が、当該発電機の不感帯幅以内で、かつ、制御周期内における当該発電機の出力変化可能幅のある割合以上のときに、前記配分指令値よりも大きな上乗せ配分量に基いて当該発電機を制御することを特徴とする発電機制御システム。
【請求項４】
周期的に地域要求電力を算出する機能と、前記地域要求電力をフィルタリングする機能と、フィルタリングされた地域要求電力を制御対象発電機毎に配分する機能と、配分された地域要求電力を基に発電機毎の配分指令値を決定する機能をもつ発電機制御システムにおいて、前記配分指令値が当該発電機の不感帯幅以内にある場合に、制御周期内における当該発電機の出力変化可能幅が前記不感帯幅以内で、かつ、前記配分指令値が前記出力変化可能幅のある割合以上のときに、前記配分指令値よりも大きな上乗せ配分量に基いて当該発電機を制御することを特徴とする発電機制御システム。
【請求項５】
周期的に地域要求電力を算出する機能と、前記地域要求電力をフィルタリングする機能と、フィルタリングされた地域要求電力を制御対象発電機毎に配分する機能と、配分された地域要求電力を基に発電機毎の配分指令値を決定する機能をもつ発電機制御システムにおいて、前記配分指令値が当該発電機の不感帯幅を超えており、かつ、前記配分指令値が当該発電機の制御周期内の出力変化可能幅以上のとき、前記配分指令値よりも大きな上乗せ配分量に基いて当該発電機を制御することを特徴とする発電機制御システム。
【請求項６】
請求項５において、前記上乗せ配分量を、当該発電機の制御周期内の出力変化可能幅よりも大きくしたことを特徴とする発電機制御システム。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかにおいて、発電機毎に指令値の上乗せ対象とするか否かを判断し、発電機を使い分けることを特徴とする発電機制御システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかにおいて、制御周期内における当該発電機の出力変化可能幅が、前記不感帯幅よりも大きいとき、上乗せを行うことなく前記配分指令値に基いて当該発電機を制御することを特徴とする発電機制御システム。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかにおいて、前記上乗せ配分量を、設定された追従許容値以内に制限することを特徴とする発電機制御システム。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかにおいて、当該発電機の現在出力に前記上乗せ配分量を加えた発電機出力指令値を、設定された上下限値以内に制限することを特徴とする発電機制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機群の出力調整を行う上で、不感帯を有する発電機でも目標指令値とした発電量に制御するのに好適な電力系統負荷周波数制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電力系統負荷周波数制御装置には、特許文献１に記載のように、電力系統周波数変化量と連携線潮流変化量から所定の時間毎の地域要求電力を算出し、算出した地域要求電力をフィルタリングにより短い周期成分と長い周期成分とに区分けする。そして、短い周期成分を水力発電機に分担させ、長い周期成分を火力発電機に分担させる技術である。
【０００３】
また、特許文献２には、系統周波数及び連携潮流の基準値からの偏差により緊急時と判定し、発電機の応答速度、余力及び運転コストとを協調させて指令順序を決め、この指令順位に基き発電機の分担を算出し指令を行うことが開示されている。
【０００４】
一方、特許文献３には、出力変化速度の小さい火力発電機等の種別に応じて、一定量の指令値の上乗せを行うことにより、各発電機に配分量の出力変化を行わせる技術が開示されている。
【０００５】
さらに、特許文献４には、発電機に不感帯があり、指令値通りに応動しない場合、予定の除外順位に基いて制御対象から外し、配分計算を繰返して再配分する技術が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２３８３５５号公報（要約その他全体）
【０００７】
【特許文献２】特開２００１−１７７９９２号公報（要約その他全体）
【特許文献３】特開２００２−４４９９７号公報（要約その他全体）
【特許文献４】特開２００３−２３５１６５号公報（要約その他全体）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の電力系統負荷周波数制御装置は、地域要求電力を発電機種別の応動特性に応じた周期成分に区分けするものであるが、それぞれの発電機が不感帯を有する。したがって、目標指令値の変化分が不感帯内のものであるときは、応答の速さに関係なく発電機の発電量が変化せず、必要とする発電量を確保できないという問題がある。
【０００９】
また、特許文献２に記載の電力系統監視制御システムは、余力、経済負荷配分を考慮することにより特定の発電機に偏らずに、緊急時の周波数制御を可能としたものであるが、発電機が不感帯を有することに変りは無い。したがって、目標指令値の変化分が不感帯内のものであるときは、発電機の発電量が変化せず、必要とする発電量を確保できないという同様の問題がある。
【００１０】
次に、特許文献３では、出力変化速度の小さい発電機に指令値の上乗せを行うが、同様に、発電機が不感帯を有する場合、目標指令値の変化分が不感帯内のものであるときは、発電機の発電量が変化せず、必要とする発電量を確保することはできない。
【００１１】
さらに、特許文献４では、不感帯によって応動しない発電機を制御対象から除外しているが、一部の発電機に負担が集中する惧れがある。
【００１２】
本発明の目的は、不感帯を有する発電機でも、配分された目標指令値の発電量通りに制御できる機会を増やし、なるべく多くの発電機の協調により、必要な要求電力に対処できる発電機制御システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、地域の要求電力を算出し、この要求電力をフィルタリング（区分け）して複数の発電機に配分し、各発電機を制御する発電機制御システムにおいて、発電機の配分指令値ΔＰｉが、当該発電機の不感帯幅Ｄｉ以内にある場合に、前記配分指令値ΔＰｉよりも大きな上乗せ指令値ΔＰｉｓ（＞ΔＰｉ）に基いて当該発電機を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、発電機の不感帯幅より小さな配分指令値に対し、各発電機の持つ調整力を十分に引出し、配分指令に応じて制御できる機会を増やし、多くの発電機の協調により、要求電力に速かに対応できる発電機制御システムを提供できる。
【００１５】
本発明のその他の目的及び特徴は、以下に述べる実施例の説明において明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の望ましい実施態様においては、発電機に配分された配分指令値ΔＰｉが、当該発電機の不感帯幅Ｄｉ内にある場合に、その不感帯幅Ｄｉが、制御周期内の出力変化可能幅Ｓｉ以上で、かつ、配分指令値ΔＰｉが前記出力変化可能幅Ｓｉのある割合（例えば５０％）以上のときに、上乗せ配分量ΔＰｉｓ（＞Ｄｉ）を用いて、当該発電機を制御する。
【００１７】
また、本発明の望ましい実施態様においては、発電機に配分された配分指令値ΔＰｉが、当該発電機の不感帯幅Ｄｉを超えていても、この配分指令値ΔＰｉが、その発電機の制御周期内の出力変化可能幅Ｓｉ以上であるとき、上乗せ配分量ΔＰｉｓ（＞Ｄｉ）を用いて、当該発電機を制御する。
【００１８】
さらに、本発明の望ましい実施態様においては、発電機毎の応答速度等を考慮し、発電機毎に指令値の上乗せ対象とするか否かを判断して、発電機を使い分ける。
【００１９】
さらにまた、本発明の望ましい実施態様においては、上乗せ指令対象の発電機であっても、応答が速く前記出力変化可能幅Ｓｉが大きい発電機の場合は、上乗せを行わなくても出力変化指令に対して十分に応答することから、上乗せ対象から外す。
【００２０】
また、本発明の望ましい実施態様においては、上乗せ配分量ΔＰｉｓ（＞Ｄｉ）に、追従許容量（ΔＰｉｓｍａｘ）と呼ぶ上乗せ配分量の上限を定め、過制御による不要な動揺を起こさないようにする。
【００２１】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施例による発電機制御システムの構成を示すブロック図である。電力系統は、通常、発電を行う水力発電所１、火力発電所２、原子力発電所３の各々から、送電線４を介して、工場や家庭等で構成される負荷５へ電力を供給している。送電線４で送電中の周波数は、周波数検出器６を介して一定周期で計測され、負荷周波数制御装置７において、系統周波数が規定の値となるような指令値８を前記水力発電所１と火力発電所２に与える。なお、本発明が適用される電気系統は図１に示すものに限らず、複数の電力事業者が接続された連携線電力系統にも適用可能である。
【００２３】
図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の一実施例による発電機制御システムの処理を示すフローチャートである。図２Ａがその上流、図２Ｂに下流を示しており、これらは線ａ〜ｃ同士がそれぞれ繋がっており、この一連の処理フローは、５分に１回程度の頻度で繰返されるものとする。
【００２４】
まず、ステップ２０１で周波数偏差を検出し、ステップ２０２で、この周波数偏差と連携線潮流偏差から、地域要求電力を算出する。次いで、ステップ２０３では、地域要求電力を、負荷変動の周期に応じてフィルタリング（区分け）を行う。ステップ２０４では、区分けされた地域要求電力を、各発電機の特性と現在出力などに基いて、各発電機への配分指令値ΔＰｉを算出する。この結果から、ステップ２０５において、上乗せ対象にできる発電機か否かを判定する。例えば、比較的小型の発電機であれば、小回りが利き、その能力の範囲内であれば速やかに電力を所望値まで回復させ得るので、上乗せ対象として好適であること…などが考えられる。
【００２５】
上乗せ対象の発電機である場合には、ステップ２０６に進んで、配分指令値の絶対値｜ΔＰｉ｜が、その発電機の不感帯幅Ｄｉ以下であるか否かを判断する。配分量の絶対値｜ΔＰｉ｜が不感帯幅Ｄｉ以下である場合には、ステップ２０７に進み、発電機の制御周期内における出力変化可能幅Ｓｉが、不感帯幅Ｄｉ以下であるかどうかを判断する。発電機の出力変化可能幅Ｓｉが、不感帯幅Ｄｉ以下である場合、ステップ２０８に進んで、今度は、配分指令値の絶対値｜ΔＰｉ｜が発電機の出力変化可能幅Ｓｉの５０％以上であるか否かを判断する。配分指令値の絶対値｜ΔＰｉ｜が、発電機の出力変化可能幅Ｓｉの５０％以上である場合は、ステップ２０９で、上乗せ配分量ΔＰｉｓ（＞Ｄｉ）を設定する。具体的には、不感帯幅Ｄｉを上乗せして、上乗せ配分量ΔＰｉｓの絶対値｜ΔＰｉｓ｜を、｜ΔＰｉｓ｜＝｜ΔＰｉ｜＋Ｄｉとなるように設定している。
【００２６】
なお、このとき、ステップ２０７の判断を省略することも可能である。すなわち、ステップ２０６で配分指令値の絶対値｜ΔＰｉ｜が、その発電機の不感帯幅Ｄｉ以下であると判断したとき、ステップ２０８に飛ばす。そして、ステップ２０８で、配分指令値の絶対値｜ΔＰｉ｜が発電機の出力変化可能幅Ｓｉの５０％以上であると判断した場合に、ステップ２０９で、上乗せ配分量ΔＰｉｓ（＞Ｄｉ）を設定するように変形するのである。
【００２７】
一方、ステップ２０５で上乗せ対象発電機と判断し、かつ、ステップ２０６で配分指令値の絶対値｜ΔＰｉ｜が不感帯幅Ｄｉ以下ではない（ＮＯ）と判断した場合は、図２Ｂのステップ２１０に進む。ステップ２１０では、配分指令値の絶対値｜ΔＰｉ｜が、その発電機の出力変化可能幅Ｓｉ以上であるか否かを判断する。配分指令値の絶対値｜ΔＰｉ｜が出力変化可能幅Ｓｉ以上である場合、ステップ２１１に進む。ステップ２１１では、上乗せ配分量の絶対値｜ΔＰｉｓ｜を、その発電機の配分指令値ΔＰｉに、出力変化可能幅Ｓｉの２倍を加えた値、すなわち、｜ΔＰｉｓ｜＝ΔＰｉ＋Ｓｉ×２に設定する。
【００２８】
以上のステップ２０９及びステップ２１１に至る２つの処理ルートが、この実施例における上乗せ対象となり、配分指令値ΔＰｉに代わって上乗せ配分量ΔＰｉｓを採用することとなる。しかし、これらの上乗せ配分量ΔＰｉｓが、そのまま適用されるのではなく、次の２つの制限が加えられる。
【００２９】
まず、ステップ２１２において、上乗せ配分量の絶対値｜ΔＰｉｓ｜が、追従許容値ΔＰｉｓｍａｘ未満であるか否かを判断し、この追従許容値を逸脱した場合は、ステップ２１３において、上乗せ配分量ΔＰｉｓをこの追従許容値ΔＰｉｓｍａｘに抑える。
【００３０】
次に、ステップ２１４において、発電機の現在出力Ｐｏｉと上乗せ配分量ΔＰｉｓの和を、各発電機の出力上限ＵＬｉ、下限ＬＬｉと比較し、これらの出力上下限を逸脱した場合は、これら上下限値ＵＬｉ、ＬＬｉに配分量を抑える。
【００３１】
ここで、ステップ２０５に戻って、負荷電力制御対象の発電機ではあるが、指令値の上乗せ対象となっていない（ＮＯ）と判断された発電機については従前通り上乗せは行わない。すなわち、乗せ対象外と判断された発電機に対しては、ステップ２１５で、現在出力Ｐｏｉに配分指令値ΔＰｉを加えることによって発電機の出力指令値Ｐｉ（＝Ｐｏｉ＋ΔＰｉ）を求めるのである。
【００３２】
また、ステップ２０７で、発電機の制御周期内における出力変化可能幅Ｓｉがその不感帯幅Ｄｉよりも大きい（ＮＯ）と判断した場合にも上乗せは行わない。すなわち、その発電機は応答が速く、十分に応動するとみて、ステップ２１５に進んで、通常通り、現在出力Ｐｏｉに配分指令値ΔＰｉを加えることによって発電機の出力指令値Ｐｉ（＝Ｐｏｉ＋ΔＰｉ）を求める。
【００３３】
さらに、ステップ２０８で、配分指令値ΔＰｉが、出力変化可能幅Ｓｉの半分以下と判断した場合には、指令自体が小さいと言える。したがって、この場合も上乗せは行わず、ステップ２１５に進んで、通常通り、現在出力Ｐｏｉに配分指令値ΔＰｉを加えることによって発電機の出力指令値Ｐｉ（＝Ｐｏｉ＋ΔＰｉ）を求める。
【００３４】
以上の処理ルートにより決定した各発電機の出力指令値Ｐｉを、ステップ２１６において、各発電機に対して指令し、今回の制御周期の処理を終了する。
【００３５】
なお、不感帯幅Ｄｉは、初期状態を０（零）としておき、次のようにして更新していくことが望ましい。すなわち、発電機に変化した出力指令値Ｐｉを指令したにもかかわらず、発電機出力が変化しなかったときの指令値データを、発電機の各出力帯域毎に蓄積していき、それらの最大値を、各出力帯域における不感帯幅として決定する。
【００３６】
図３は、本発明の一実施例による発電機の動作状況説明図である。ｉ号機発電機の現在出力をＰｏｉ、制御周期当りの出力変化可能幅をＳｉとする。発電機への配分指令値ΔＰｉを、その発電機の出力変化可能幅Ｓｉで抑えた場合、最大でも出力変化可能幅Ｓｉ以内の配分指令値｜ΔＰｉ｜（≦Ｓｉ）しか与えることができない。このときの発電機の出力指令値Ｐｉ１は、図示するように、Ｐｉ１（＝Ｐｏｉ＋ΔＰｉ）である。このため、変化幅が微小で、不感帯幅Ｄｉの範囲内にあるため発電機が応動しない。
【００３７】
これに対して、本発明の一実施例によれば、この例の場合には、図２Ａのステップ２０６→２０７→２０８→２０９と進んで、上乗せ配分量ΔＰｉｓを、｜ΔＰｉｓ｜＝｜ΔＰｉ｜＋Ｄｉに設定する。したがって、図３に示すように、この発電機の出力指令値Ｐｉ２は、Ｐｉ２＝Ｐｏｉ＋ΔＰｉｓ＝Ｐｏｉ＋ΔＰｉ＋Ｄｉと大きくなる。この結果、発電機は、実線矢印のように本来の配分指令値ΔＰｉに追従した出力変化が可能となる。
【００３８】
図４は、本発明の一実施例による他の発電機の動作状況説明図である。ｉ号機発電機の現在出力をＰｏｉ、制御周期当りの出力変化可能幅をＳｉとする。配分指令値の絶対値｜ΔＰｉ｜が、その発電機の出力変化可能幅Ｓｉ以上のときは、発電機の応答速度が遅いため目標とする発電機出力指令値Ｐｉ１に追従できない。
【００３９】
しかし、本発明の一実施例によれば、ステップ２０６→２１０→２１１と進んで、上乗せ配分量ΔＰｉｓとして、発電機の出力変化可能幅の２倍Ｓｉ×２を上乗せして、｜ΔＰｉｓ｜＝ΔＰｉ＋Ｓｉ×２に設定する。したがって、図４に示すように、この発電機の出力指令値Ｐｉ２は、Ｐｉ２＝Ｐｏｉ＋ΔＰｉｓ＝Ｐｏｉ＋Ｓｉ×２と大きくなる。この結果、発電機は、実線矢印のように、本来の配分指令値ΔＰｉに追従して、出力を変化することができる。
【００４０】
このようにして、各発電機の持つ調整力を十分に引出し、電力系統からの供給電力の品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の電力系統負荷周波数制御装置が適用される電気系統のブロック図。
【図２Ａ】本発明の一実施例による電力系統負荷周波数制御装置の処理フローチャートの上流部分図。
【図２Ｂ】本発明の一実施例による電力系統負荷周波数制御装置の処理フローチャートの下流部分図。
【図３】本発明の一実施例による１つの発電機の出力変化状況説明図。
【図４】本発明の一実施例による他の発電機の出力変化状況説明図。
【符号の説明】
【００４２】
１…水力発電所、２…火力発電所、３…原子力発電所、４…送電線、５…負荷、６…周波数検出器、７…負荷周波数制御装置、Ｐｏｉ…現在出力、ΔＰｉ…配分指令値、Ｄｉ…不感帯幅、Ｓｉ…制御周期内での発電機の出力可能幅、Ｐｉ１…発電機の本来の所望出力値、ΔＰｉｓ…上乗せ配分量、Ｐｉ２…発電機への上乗せ出力指令値。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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