(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流送電系と装架コンデンサを含んでなる電力系統に接続された発電電動機を制御する制御装置であって、前記電力系統の電圧を検出する電圧検出手段と、該電圧検出手段により検出された検出電圧と与えられる電圧指令値との偏差を算出する偏差算出手段と、前記偏差算出手段により算出された前記偏差を減少させるように前記発電電動機の励磁巻線の交流励磁を制御する励磁手段と、前記電力系統の事故に関連して発生する信号に応答して前記電圧指令値を低下させる指令値変更手段を備え、前記指令値変更手段は、前記電圧検出手段の検出電圧に応じて前記電圧指令値の低下量を調整する低下量調整手段を備えてなる発電電動機の制御装置。
【請求項２】
前記電圧検出手段は、前記発電電動機の出力電圧又は前記電力系統の母線電圧を検出するものであることを特徴とする請求項1に記載の発電電動機の制御装置。
【請求項３】
前記電力系統に接続された前記装架コンデンサの負荷量を検出する容量性負荷量検出手段を備え、前記指令値変更手段は、前記容量性負荷量検出手段の検出量に応じて前記電圧指令値の低下量を調整する低下量調整手段を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の発電電動機の制御装置。
【請求項４】
前記指令値変更手段は、前記電力系統の事故に関連して発生する信号として、前記電力系統に事故が発生したことを示す事故検知信号と、前記電力系統の送電線に接続された遮断器に対する遮断指令信号と、前記直流送電系の停止を示す停止信号とをそれぞれ入力し、入力した信号の論理和を条件に前記電圧指令値を低下させることを特徴とする請求項１に記載の発電電動機の制御装置。
【請求項５】
前記電力系統の事故が除去されたことを検知する事故除去検知手段を備え、前記指令値変更手段は、前記事故除去検知手段の検知出力をトリガーとして、低下した指令値を元の値まで戻す指令値復帰調整手段を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の発電電動機の制御装置。
【請求項６】
前記電力系統の送電線のうち事故が発生した送電線が再閉路されたことを検知する再閉路検知手段を備え、前記指令値変更手段は、前記再閉路検知手段の検知出力をトリガーとして、低下した指令値を元の値まで戻す指令値復帰調整手段を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の発電電動機の制御装置。
【請求項７】
可変速揚水発電電動機と、該発電電動機の制御装置とを備え、該制御装置として請求項1乃至６のいずれか1項に記載の発電電動機の制御装置を用いてなる発電システム。
【請求項８】
フライホイールが接続された発電電動機と、該発電電動機の制御装置とを備え、該制御装置として請求項1乃至６のいずれか1項に記載の発電電動機の制御装置を用いてなる発電システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発電電動機の制御装置に係り、特に、一次側が交流電力系統に接続され、二次側が交流励磁される発電電動機の出力を制御するに好適な発電電動機の制御装置およびこの装置を用いた発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発電システムとして、交流電力系統の母線に主変圧器を介して発電電動機を接続し、電力需要の変化に対して系統の周波数を一定に保つように、発電電動機を可変速運転し、発電電動機の出力を調整する機能を有する可変速発電システムが知られている。この可変速発電システムは、発電電動機を可変速運転することで、系統事故時の電圧低下を抑制することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の可変速発電システムは、電力系統で地絡事故などが発生して電力系統の電圧が低下しても、所定の電圧を出すように制御するので、系統の電圧低下を抑制することはできるが、遮断器により事故相を除去するときに、電力系統の余剰無効電力が原因で電力系統の電圧が上昇することがある。特に、系統のインダクタンス分を補償するために、送電線と並列に装荷コンデンサを設置した系統では、装荷コンデンサにより系統の余剰無効電力が発生して過電圧が発生する。このような場合、従来の可変速発電システムでは、電圧上昇を検出し、この検出値に基づいて電圧を下げるように制御するため、制御の遅れも加わり瞬間的に上昇する過電圧を抑えることができない。
【０００４】
また電力系統に、常時遅れ無効電力を消費する他励式変換器を用いた直流送電系が接続されているシステムでは、直流送電系における遅れ無効電力を補償するために装荷コンデンサが母線と並列に設置されている。このようなシステムでは、交流系統側で地絡事故が発生すると、直流送電系が停止されるので、遮断器により事故相が除去されたときと同様に、装荷コンデンサにより電力系統の余剰無効電力が発生して過電圧が発生する。
【０００５】
さらに、事故相が除去されたあと、過渡的な擾乱が収束しても、装荷コンデンサと送電線リアクタンスによるフェランチ効果により過電圧が継続して発生することがある。このとき、従来の可変速発電システムでは、所定の電圧を出すように制御するため、系統の過電圧を抑制する方向に作用するが、装荷コンデンサの容量が大きいと、過電圧を十分に抑制することができない場合がある。
【０００６】
本発明の目的は、電力系統の事故に関連して事故相が系統から切り離されたことに伴って系統から過電圧が発生するのを抑制することができる発電電動機の制御装置およびこれを用いた発電システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、直流送電系と装架コンデンサを含んでなる電力系統に接続された発電電動機を制御する制御装置であって、前記電力系統の電圧を検出する電圧検出手段と、該電圧検出手段により検出された検出電圧と与えられる電圧指令値との偏差を算出する偏差算出手段と、前記偏差算出手段により算出された前記偏差を減少させるように前記発電電動機の励磁巻線の交流励磁を制御する励磁手段と、前記電力系統の事故に関連して発生する信号に応答して前記電圧指令値を低下させる指令値変更手段を備えて発電電動機の制御装置を構成したものである。
【０００８】
前記電圧検出手段は、前記発電電動機の出力電圧又は前記電力系統の母線電圧を検出する構成を採用することもできる。
【０００９】
前記各発電電動機の制御装置を構成するに際しては、以下の要素を付加することができる。
【００１０】
（１）前記指令値変更手段は、前記発電電動機電圧検出手段の検出電圧に応じて前記指令値の低下量を調整する低下量調整手段を備えてなる。
【００１１】
（２）前記指令値変更手段は、前記母線電圧検出手段の検出電圧に応じて前記指令値の低下量を調整する低下量調整手段を備えてなる。
【００１２】
（３）前記電力系統に接続された容量性負荷の量を検出する容量性負荷量検出手段を備え、前記指令値変更手段は、前記容量性負荷量検出手段の検出量に応じて前記指令値の低下量を調整する低下量調整手段を備えてなる。
【００１３】
（４）前記指令値変更手段は、前記電力系統の事故に関連して発生する信号として、前記電力系統に事故が発生したことを検知する事故検知手段の事故検知信号と、前記電力系統の送電線に接続された遮断器および系統と直流送電設備とを接続する遮断器に対する遮断指令信号と、遅れ無効電力を消費するシステムの停止を示す停止信号とをそれぞれ入力し、入力した信号の論理和を条件に前記指令値を低下させてなる。
【００１４】
（５）前記電力系統の事故が除去されたことを検知する事故除去検知手段を備え、前記指令値変更手段は、前記事故除去検知手段の検知出力をトリガーとして、低下した指令値を元の値まで戻す指令値復帰調整手段を備えてなる。
【００１５】
（６）前記電力系統の送電線のうち事故が発生した送電線が再閉路されたことを検知する再閉路検知手段を備え、前記指令値変更手段は、前記再閉路検知検知手段の検知出力をトリガーとして、低下した指令値を元の値まで戻す指令値復帰調整手段を備えてなる。
【００１８】
また、本発明は、電力系統に接続されるとともに揚水設備により発電する発電電動機と、前記いずれかの発電電動機の制御装置とを備えてなる揚水発電システムを構成したものである。
【００１９】
また、さらに本発明は、一次側が電力系統に接続され二次側の励磁巻線を備える回転子にフライホイールが接続された発電電動機と、前記いずれかの発電電動機の制御装置とを備えてなるフライホイール発電システムを構成したものである。
【００２０】
前記した手段によれば、電圧指令値と検出電圧との偏差に基づいて発電電動機の出力が制御されているときに、電力系統の事故に関連して発生する信号、例えば、電力系統に事故が発生したことを検知する事故検知手段の事故検知信号、電力系統に接続された遮断器に対する遮断指令信号あるいは遅れ無効電力を消費するシステムの停止を示す停止信号を入力し、入力した信号の論理和を条件に、先行制御として電圧指令値を低下させるようにしたため、電力系統の事故に伴って事故相が系統から切り離された直後に過電圧が発生するのを抑制することができるとともに、事故相が系統から切り離されたあと継続して過電圧が発生するのを抑制することができる。
【００２１】
また、発電電動機によって系統の無効電力を制御する場合には、電力系統の事故に伴って系統に無効電力が発生すると、この無効電力を抑制するように発電電動機が制御されるため、電力系統の事故に伴って事故相が系統から切り離された直後に過電圧が発生するのを抑制することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係る発電電動機の制御装置を可変速発電システムに適用したときの可変速発電システムの全体構成図である（第１実施形態）。
【００２４】
図１において、可変速発電システム１０は、電圧指令発生器１２、電圧指令値変更器１４、直流送電システム停止信号検出器１６、減算器１８、電圧調整器２０、励磁制御器２２、電力変換器２４、励磁用変圧器２６、変流器２８、発電電動機３０、電圧検出用変圧器３２、電圧検出器３４を備えて構成されており、停止信号検出器１６が直流送電設備３６に接続され、発電電動機３０の一次側が主変圧器３８を介して系統の母線４０に接続されている。直流送電設備３６は電力変換器３６ａ、３６ｂを備えており、電力変換器３６ａが交流の電力系統４２に接続され、電力変換器３６ｂが直流送電システム用変圧器４４を介して母線４０に接続されている。この母線４０は交流の電力系統４６に接続されているとともに、遮断器４８、装荷コンデンサ用変圧器５０を介して装荷コンデンサ５２に接続されている。なお、遮断器４８、変圧器５０、装荷コンデンサ５２は単一のものが示されているが、遮断器４８、変圧器５０、装荷コンデンサ５２はそれぞれ複数個設けられており、系統の状態によって複数個の装荷コンデンサ５２が母線４０に並列に接続されるようになっている。すなわち母線４０には、遅れ無効電力を消費する機器として直流送電設備３６が接続されているとともに、直流送電設備３６が消費する遅れ無効電力を補償するための容量性負荷が接続されている。
【００２５】
電圧指令発生器１２は、発電電動機３０を制御するための電圧指令値Ｖ０を出力する電圧指令値発生手段として構成されており、電圧指令値Ｖ０が電圧指令値変更器１４に入力されている。電圧指令値変更器１４は、停止信号検出器１６から“０"の信号が入力されたときには電圧指令値Ｖ０をそのまま電圧指令値Ｖとして出力し、停止信号検出器１６から“１"の信号が出力されたとき、すなわち直流送電設備３６が停止されたときに電圧指令値Ｖ０を設定量だでけ低下させ、低下した電圧指令値Ｖを出力するようになっている。
【００２６】
この停止信号検出器１６には、電力系統の故障、地絡故障に伴って直流送電設備３６が停止されたときに、この直流送電設備３６の停止を示す停止信号が入力されている。そして停止信号検出器１６は直流送電設備３６から停止信号が入力されないときには“０"の信号を出力し、停止信号が入力されたときには“１"の信号を出力するようになっている。なお、この停止信号検出器１６に、電力系統の事故に関連して発生する信号として停止信号を入力する他に、電力系統に事故が発生したことを検知する事故検知手段、例えば、事故検知リレーの作動に伴う事故検知信号を入力したり、送電線に接続された遮断器および直流送電設備３６と交流系統とを接続する遮断器に対する遮断指令信号を入力し、各入力信号をＯＲ回路を介して入力し、入力した信号の論理和を条件に“１"の信号を出力する構成を採用することもできる。
【００２７】
一方、電圧指令値変更器１４は、指令値変更手段として、図２に示すように、パルス幅拡張器１４ａ、乗算器１４ｂ、減算器１４ｃ、ランプ回路１４ｄを備えて構成されており、パルス幅拡張器１４ａが停止信号検出器１６に接続され、ランプ回路１４ｄが減算器１８に接続され、乗算器１４ｂ、減算器１４ｃに電圧指令値Ｖ０が入力されている。パルス幅拡張器１４ａは停止信号検出器１６ａから“０"の信号が入力されたときには“０"の信号をそのまま乗算器１４ｂに出力し、停止信号検出器１６から“１"の信号が出力されたときには、この信号の立ち上がりに応答して“１"の信号を一定時間保持し、保持した“１"の信号を乗算器１４ｂに出力するように構成されている。乗算器１４ｂは電圧指令値Ｖ０とパルス幅拡張器１４ａからの信号とを乗算し、乗算した信号を減算器１４ｃに出力するようになっている。この乗算器１４ｂには、定数α（ただし０≦α＜１）が設定されており、α・Ｖ０の信号を減算器１４ｃに出力するようになっている。すなわち、乗算器１４ｂは、パルス幅拡張器１４ａから“０"の信号が出力されたときには“０"の信号を出力し、パルス幅拡張器１４ａから“１"の信号が出力されたときにはα・Ｖ０の信号を減算器１４ｃに出力するようになっている。このα・Ｖ０は、図３（ａ）に示すように、電圧指令値Ｖ０を設定量低下させる値に設定されている。そして乗算器１４ｂからの信号が減算器１４ｃに入力されたとき、パルス幅拡張器１４ａの出力が“０"のときには電圧指令値Ｖ０がそのまま減算器１４ｃからランプ回路１４ｄに入力される。一方、パルス幅拡張器１４ａの出力が“１"のときには、減算器１４ｃからは、（１−α）Ｖ０がランプ回路１４ｄに入力される。すなわち電圧指令値Ｖ０よりもα・Ｖ０だけ低下した電圧指令値がランプ回路１４ｄに入力される。またパルス幅拡張器１４ａは入力信号の立ち上がりを検出し、“１"の信号を一定時間、例えば、時間Ｔ１の間保持するようになっている。このため、電圧指令値Ｖ０は、時間Ｔ１の間α・Ｖ０だけ低下した値となる。このとき時間Ｔ１の値としては、事故相の開放時に電圧指令値Ｖ０が低下しているように選ぶ必要がある。なお、事故相の開放時から事故相が再閉路になるまでの時間Ｔ２に保持時間を設定することもできる。
【００２８】
また、ランプ回路１４ｄは、指令値復帰調整手段として、入力信号の減少時には瞬時に出力信号のレベルを低下させ、その後トリガー信号に応答して出力レベルを所定の傾きに従って元のレベルまで徐々に増加さる機能を備えて構成されている。そして電圧指令値Ｖ０を元の値まで戻すに際して、ランプ回路１４ｄは、トリガ信号として、電力系統に事故が発生したことを検知する事故検知手段、例えば、事故検出リレーの検知出力をトリガとして入力したり、電力系統の送電線のうち事故が発生した送電線が再閉路されたことを検知する再閉路検知手段の検知出力をトリガとして入力する構成が採用されている。なお、入力信号の低下時には、瞬時に出力信号を低下させる代わりに、出力信号を徐々に低下させる構成を採用することもできる。また出力信号を増加させる場合、一定の傾斜で増加させたり、入力信号のレベルを低下させたあと、一定時間後に出力レベルをＶ０に等しくなるように復帰させる構成を採用することもできる。またランプ回路１４ｄの代わりに一次遅れ要素を用いることもできる。
【００２９】
減算器１８は、電圧指令値変更器１４からの電圧指令値Ｖと電圧検出器３４の検出による電圧検出値Ｖｆとの偏差を算出する偏差算出手段として構成されており、偏差に応じた信号を電圧調整器２０に出力するようになっている。なお、電圧検出器３４には、発電電動機３０の一次側の電圧を検出する電圧検出用変圧器３２からの電圧が入力されている。すなわち変圧器３２、電圧検出器３４は発電電動機３０の出力電圧を検出する発電電動機電圧検出手段として構成されている。
【００３０】
電圧調整器２０は、減算器１８の偏差を０に抑制するための電流指令値を生成して励磁制御器２２に出力するようになっている。励磁制御器２２は、変流器（電流検出手段）２８の検出による電流と電流指令値との偏差を比例積分演算して界磁電圧の指令値を電力変換器２４に出力するようになっている。電力変換器２４は、変圧器２６からの交流電力を界磁電圧の指令値にしたがって変換し、発電電動機３０の二次側を交流励磁するようになっている。すなわち、電圧調整器２０、励磁制御器２２、電力変換器２４、変圧器２６、変流器２８は、発電電動機３０の二次側の励磁巻線を交流励磁する励磁手段として構成されている。
【００３１】
発電電動機３０は、例えば、交流励磁方式の同期電動機を用いて構成されており、一次側が主変圧器３８を介して母線４０に接続され、二次側の励磁巻線に電力変換器２４が接続されている。さらに発電電動機３０の回転子にはフライホイールＦＷが接続されている。なお可変速発電システム１０は有効電力指令にしたがって発電電動機３０の電力を制御するための制御系を備えているが、これらの制御系については説明を省略する。
【００３２】
上記構成において、電力系統（交流の電力系統）が正常な状態にあるときには、電圧指令発生器１２からの電圧指令値Ｖ０がそのまま電圧指令値Ｖとして減算器１８に入力され、電圧指令値Ｖと発電電動機３０の出力電圧との偏差に応じた電流指令値が電圧調整器２０によって生成され、この電流指令値に基づいて発電電動機３０の二次側の励磁巻線が交流励磁されて発電電動機３０の出力電圧が一定に制御される。そして発電電動機３０が発電機として機能するときには、可変速発電システム１０は、フライホイール発電システムとしても機能することになる。
【００３３】
一方、いずれかの電力系統で地絡などの事故が発生すると（タイミングｔ１）、図３（ｂ）に示すように、タイミングｔ２で直流送電設備３６から停止信号が出力され、停止信号検出器１６からは図３（ｂ）に示すように、“１"の信号が出力される。この停止検出信号がパルス幅拡張器１４ａに入力されると、パルス幅拡張器１４ａは停止検出信号の立ち上がりに応答して、“１"の信号を出力するとともに、この信号を一定時間、例えば時間Ｔ１の間保持し、保持した信号を乗算器１４ｂに出力する。そして乗算器１４ｂからの信号α・Ｖ０と電圧指令値Ｖ０との減算が減算器１４ｃで行なわれると、ランプ回路１４ｄからは、図３（ｄ）に示すように、電圧指令値Ｖ０を低下させた信号（１−α）Ｖ０が一定時間、すなわち時間Ｔ１の間出力される。すなわち低下した電圧指令値（１−α）Ｖ０にしたがって発電電動機３０の出力電圧を下げる制御が先行制御として行なわれる。
【００３４】
このため事故相に接続された送電線の遮断器がタイミングｔ３で開放されても、母線４０に過電圧が発生するのを抑制することができる。すなわち事故の生じた事故相を系統から切り離した直後に過電圧が発生するのを抑制することができる。さらに、電圧指令値はタイミングｔ４まで、すなわち事故相が再閉路されるまで低下した値に設定されているため、事故が生じた事故相を系統から切り離したあと継続して過電圧が発生するのを抑制することができる。そして事故相が再閉路されたタイミングｔ４からランプ回路１４ｄの出力が徐々に上昇し、電圧指令値が元のレベルに戻る。
【００３５】
本実施形態においては、系統で事故が発生したときから事故が回復し正常復帰するまでの間、電圧指令値Ｖ０を低下させるようにしているため、正常復帰後に可変速発電システム１０の出力電圧を低く抑えることができる。このため、事故時を含め正常復帰後に系統の電圧が過大になるのを抑制することができるとともに、正常復帰後に、系統の擾乱が減衰してきたあと、可変速発電システム１０の出力電圧は系統の所定電圧に相当する値、すなわち事故前の値に戻ることになる。
【００３６】
また本実施形態は、交流の電力系統には事故はないが、直流送電設備３６の内部事故により、直流送電設備３６が停止したときでも、母線４０を含む系統に過電圧が発生するを抑制することができる。この場合、図３における保持時間Ｔ１の終わりは、直流送電設備３６の再起動時か装荷コンデンサ用遮断器４８の遮断時とする。
【００３７】
前記実施形態においては、変圧器３２を発電電動機３０の一次側に接続したものについて述べたが、図４に示すように、変圧器３２を主変圧器３８の母線４０側に接続する構成を採用することもできる（第２実施形態）。
【００３８】
次に、本発明による過電圧抑制効果を検討するための試験結果について説明する。図５は、本発明による過電圧抑制効果を検討するための試験装置の構成図である。図５において、可変速発電システム（フライホイール発電システム）１０は４４０Ｖ／３．３ｋＶの主変圧器３８を介して母線４０に接続されており、母線４０には３．３ｋＶ模擬送電線を介して３．３ｋＶ／６．６ｋＶ受電用変圧器が接続されている。さらに母線４０には遮断器４８、変圧器５０を介して過電圧発生装置５４が接続されている。この過電圧発生装置５４は、装荷コンデンサ５２と同容量のリアクトル（Ｌ）５６が遮断器５８を介して並列接続されるよになっている。この過電圧発生装置５４は、２ｋＶＡから３０ｋＶＡまで２ｋＶＡごとに容量を調整することができるようになっており、装荷コンデンサ５２に並列接続されたリアクトル５６を、遮断器５８の遮断によって切り離すことによって過電圧が発生するようになっている。
【００３９】
過電圧発生装置５４を用いて、フライホイール発電システム１０による過電圧抑制試験を実施するに際して、図６に示すように、タイミングｔ１で模擬送電線に三相地絡事故（３ＬＧ）を発生させ、タイミングｔ２から電圧指令値Ｖ０をα・Ｖ０だけ低下させたところ、図７および図８に示すような試験結果が得られた。なお、α＝０．１に設定されている。
【００４０】
図７（ａ）は、母線４０にフライホイール発電システム１０が接続されていないシステムの場合であり、（ａ）から、事故が生じた事故相を系統から切り離した直後から過電圧が発生するとともにその後も継続して過電圧が発生していることがわかる。
【００４１】
図７（ｂ）は、母線４０にフライホイール発電システム１０を接続し、電圧指令値を一定のままで電圧一定制御した場合であり、（ｂ）から、フライホイール発電システム１０がないものよりも過電圧の発生を抑制することはできるが、過電圧を十分に抑制することはできないことがわかる。
【００４２】
一方、図７（ｃ）は、母線４０にフライホイール発電システム１０を接続し、事故時に、先行制御として電圧指令値を低下させるようにした場合の試験結果であり、（ｃ）から、事故が生じた事故相を系統から切り離した直後に過電圧が発生するのを抑制することができるとともにその後も継続して過電圧が発生するのを抑制することができることがわかる。
【００４３】
また、図８（ａ）、（ｂ）は、横軸に過電圧発生装置５４の容量を、縦軸に発生過電圧をとった試験結果を示しており、（ａ）に示すように、事故相が系統から切り離された直後においても、先行制御を実施したシステムでは、過電圧の発生を十分に抑制することが理解される。また（ｂ）に示すように、事故相が系統から切り離されたあとも継続して先行制御を実施したシステムのものは過電圧の発生を抑制できることが理解される。
【００４４】
次に、本発明の第３実施形態を図９および図１０にしたがって説明する。
【００４５】
本実施形態は、電圧検出器３４の出力を電圧指令値変更器１４に入力し、かつ電圧指令値変更器１４に、電圧検出器３４の検出電圧Ｖｆに応じて電圧指令値の低下量を調整する低下量調整手段としてのゲイン設定器１４ｅを設け、ゲイン設定器１４ｅの出力によってαの値を調整するようにしたものであり、他の構成は図１と同様である。
【００４６】
本実施形態によれば、図１と同様の効果を奏するとともに、発電電動機３０の出力電圧に応じてαの値を調整することができる。
【００４７】
また、本実施形態においては、変圧器３２を主変圧器３８の母線４０側に接続し、母線の電圧に応じてαの値を調整することもできる。
【００４８】
次に本発明の第４実施形態を図１１および図１２にしたがって説明する。
【００４９】
本実施形態は、遮断器４８の投入状態により、電力系統に接続された容量性負荷の量を検出する容量性負荷量検出手段としての装荷コンデンサ容量検出器６０を設け、この容量検出器６０の検出出力を電圧指令値変更器１４に入力し、電圧指令値変更器１４に、容量検出器６０の検出出力に応じてαの値を調整する低下量調整手段としてのゲイン設定器１４ｅを設けたものであり、他の構成は図１と同様である。
【００５０】
本実施形態によれば、図１と同様の効果を奏するとともに、装荷コンデンサ５２の容量に応じて電圧指令値Ｖ０の減少量を調整することができる。すなわち系統の状態に合わせて電圧指令値Ｖ０の低下量を調整することができる。
【００５１】
次に、本発明の第５実施形態を図１３にしたがって説明する。
【００５２】
本実施形態は、無効電力指令値にしたがって発電電動機３０出力側の無効電力を制御するようにしたものであり、可変速発電システム（フライホイール発電システム）１０として、無効電力指令発生器６２、減算器６４、無効電力調整器６６、無効電力検出器６８、励磁制御器２２、電力変換器２４、励磁用変圧器２６、変流器２８、発電電動機３０、電圧検出用変圧器３２、変流器７０を備えて構成されている。
【００５３】
本実施形態は、無効電力指令値Ｑ０にしたがって発電電動機３０出力側の無効電力を制御するようにしたものであり、励磁制御器２２、電力変換器２４、変圧器２６、変流器２８、発電電動機３０、変圧器３２は図１と同様であるので、これらの説明は省略する。
【００５４】
無効電力指令発生器６２は、無効電力を制御するための無効電力指令値Ｑ０を発生する無効電力指令値発生手段として構成されており、無効電力指令値Ｑ０が減算器６４に入力されている。この減算器６４には無効電力検出器６８の検出による無効電力Ｑｆが入力されている。無効電力検出器６８は、変圧器３２の出力による電圧と変流器７０の検出による電流とから発電電動機３０出力側の無効電力を検出し、この検出による無効電力Ｑｆを減算器６４に出力する無効電力検出手段として構成されている。減算器６４は無効電力指令値Ｑ０と検出された無効電力Ｑｆとの偏差に応じた信号を算出する偏差算出手段として構成されており、この偏差に応じた信号が無効電力調整器６６に入力されている。この無効電力調整器６６は、偏差を０にするための比例積分演算を行なって無効電力を制御するための電流指令値を生成し、この電流指令値を励磁制御器２２に出力するようになっている。
【００５５】
本実施形態においては、無効電力指令値Ｑ０と検出された無効電力Ｑｆとの偏差を０に抑制するための制御が行なわれ、発電電動機３０出力側の無効電力が無効電力指令値Ｑ０となるように制御される。このため、いずれかの電力系統で事故が発生し、発電電動機３０の出力側に無効電力が発生すると、この無効電力を抑制するように可変速発電システム１０が機能し、事故が生じた事故相を系統から切り離した直後に母線４０から過電圧が発生するのを抑制することができる。
【００５６】
すなわち、本実施形態においては、常に無効電力が一定になるように、すなわち通常無効電力が０となるように制御されるため、事故中においても電圧を上げる方向に制御されることがないため、特に、事故相を系統から切り離した直後に生じる過電圧の発生を抑制することができる。
【００５７】
次に、本発明の第６実施形態を図１４にしたがって説明する。
【００５８】
本実施形態は変圧器３２と変流器７０をそれぞれ主変圧器３８の母線４０側に接続したものであり、他の構成は図１３と同様である。
【００５９】
本実施形態においては、母線４０における無効電力を直接検出できるため、主変圧器３８の漏れインピーダンスによる誤差の影響を受けることなく母線４０の無効電力を検出することができ、事故相を系統から切り離した直後に生じる過電圧の発生を効果的に抑制することができる。
【００６０】
前記各実施形態においては、主として発電電動機３０を一機だけ備えた可変速発電システム１０を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発電電動機３０にフライホイールＦＷを備えたフライホイール発電システムや発電電動機が揚水設備に接続された揚水発電システムにも適用することができる。
【００６１】
また事故例として、地絡事故について説明したが、線間短絡などの他の事故でも適用可能であり、また直流送電システムの内部事故による、直流送電設備（直流送電システム）の停止時や誘導性負荷の切離し時においても本発明を適用することができる。
【００６２】
本発電システムを揚水発電システムやフライホイール発電システムに適用した場合、通常は系統の電圧および周波数の安定化を行ないながら、系統事故時には過電圧を抑制することができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電圧指令値と検出電圧との偏差に基づいて発電電動機の出力が制御されているときに、電力系統の事故に関連して発生する信号、例えば、電力系統に事故が発生したことを検知する事故検知手段の事故検知信号、電力系統に接続された遮断器に対する遮断指令信号あるいは遅れ無効電力を消費するシステムの停止を示す停止信号を入力し、入力した信号の論理和を条件に、先行制御として電圧指令値を低下させるようにしたため、電力系統の事故に伴って事故相が系統から切り離された直後に過電圧が発生するのを抑制することができるとともに、事故相が系統から切り離されたあと継続して過電圧が発生するのを抑制することができる。
【００６４】
また、発電電動機によって系統の無効電力を制御する場合には、電力系統の事故に伴って系統に無効電力が発生すると、この無効電力を抑制するように発電電動機が制御されるため、電力系統の事故に伴って事故相が系統から切り離された直後に過電圧が発生するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す可変速発電システムの全体構成図である。
【図２】電圧指令値変更器のブロック構成図である。
【図３】可変速発電システムの各部の動作を説明するための波形図である。
【図４】本発明の第２実施形態を示す全体構成図である。
【図５】フライホイール発電システムの試験方法を説明するための図である。
【図６】図５に示す過電圧発生装置を用いてフライホイール発電システムに対する模擬試験をするときの動作説明図である。
【図７】過電圧発生装置を用いて試験したときの試験結果を示す波形図である。
【図８】過電圧発生装置を用いて試験を行なったときの試験結果を示す特性図である。
【図９】本発明の第３実施形態を示す全体構成図である。
【図１０】電圧指令値変更器の第２実施形態を示すブロック構成図である。
【図１１】本発明の第４実施形態を示す全体構成図である。
【図１２】電圧指令値変更器の第３実施形態を示すブロック構成図である。
【図１３】本発明の第５実施形態を示すブロック構成図である。
【図１４】本発明の第６実施形態を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
１０  可変速発電システム（フライホイール発電システム）
１２  電圧指令発生器
１４  電圧指令値変更器
１６  停止信号検出器
１８  減算器
２０  電圧調整器
２２  励磁制御器
２４  電力変換器
２６  励磁用変圧器
２８  変流器
３０  発電電動機
３２  電圧検出用変圧器
３４  電圧検出器
３６  直流送電設備
４０  母線
５２  装荷コンデンサ
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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