特許第6596858号(P6596858)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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特許6596858自動電圧調整装置および自動電圧調整方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6596858
(24)【登録日】2019年10月11日
(45)【発行日】2019年10月30日
(54)【発明の名称】自動電圧調整装置および自動電圧調整方法
(51)【国際特許分類】
   H02J 3/12 20060101AFI20191021BHJP
【FI】
   H02J3/12
【請求項の数】4
【全頁数】14
(21)【出願番号】特願2015-55278(P2015-55278)
(22)【出願日】2015年3月18日
(65)【公開番号】特開2016-178733(P2016-178733A)
(43)【公開日】2016年10月6日
【審査請求日】2018年3月8日
(73)【特許権者】
【識別番号】000211307
【氏名又は名称】中国電力株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100126561
【弁理士】
【氏名又は名称】原嶋 成時郎
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 健二
(72)【発明者】
【氏名】國永 宝
(72)【発明者】
【氏名】信広 裕貴
【審査官】 坂東 博司
(56)【参考文献】
【文献】 特開平02−055531(JP,A)
【文献】 特開平02−055528(JP,A)
【文献】 特開平05−244719(JP,A)
【文献】 特開平06−284577(JP,A)
【文献】 特開2010−136600(JP,A)
【文献】 特開2015−090580(JP,A)
【文献】 特開2000−078752(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2003/0076075(US,A1)
【文献】 特開2013−90419(JP,A)
【文献】 特開2009−177868(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H02J 3/12
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
出力を指令値で調整する発電機を備える発電所と、系統電圧の変化を調整する変電所とを備える電力系統の系統電圧を、前記変電所の変圧器のタップ調整と調相設備の入切とを制御して調整する自動電圧調整装置であって、
前記指令値と前記発電機の出力との差を予測値として算出し、この予測値を利用して前記発電機の出力の変動に伴う前記系統電圧の変化を予測し、予測した結果を基に前記変圧器のタップ調整と前記調相設備の入切とを制御する処理手段を備え
前記処理手段は、前記予測値がプラスの値であると、前記系統電圧の電圧降下と予測し、前記予測値がマイナスの値であると、前記系統電圧の電圧上昇と予測する、
ことを特徴とする自動電圧調整装置。
【請求項2】
前記処理手段は、前記発電機が複数ある場合には、各指令値を合計した合計値と前記各発電機の出力を合計した合計値との差を予測値として算出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の自動電圧調整装置。
【請求項3】
前記処理手段は、前記調相設備の入切を伴う制御を行う場合には、別の変電所の遠隔監視制御を行う遠隔監視制御箇所に対して、前記調相設備の入切を伴う制御を行うことを通知する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の自動電圧調整装置。
【請求項4】
出力を指令値で調整する発電機を備える発電所と、系統電圧の変化を調整する変電所とを備える電力系統の系統電圧を、前記変電所の変圧器のタップ調整と調相設備の入切とを制御して調整する自動電圧調整方法であって、
前記指令値と前記発電機の出力との差を予測値として算出し、
この予測値を利用して前記発電機の出力の変動に伴う前記系統電圧の変化を予測し、前記予測値がプラスの値であると、前記系統電圧の電圧降下と予測し、前記予測値がマイナスの値であると、前記系統電圧の電圧上昇と予測し、
予測した結果を基に前記変圧器のタップ調整と前記調相設備の入切とを制御する、
ことを特徴とする自動電圧調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、高圧系統の電圧を調整する自動電圧調整装置および自動電圧調整方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電力供給に際して、電力会社は需要家に良質な電力を供給するために、電圧調整をしている。発電所から需要家までの電力系統の中で、発電所から変電所までの超高圧系統の電圧調整は、調相設備の入切およびタップ付変圧器のタップ調整を、担当者による手動またはVQC(電圧無効電力制御)などで行ってきた。しかし、出力変動の大きい発電機が系統内に接続されている場合、発電機の出力変動により、短時間で大きく系統電圧が変化する。また、予測しがたい需要の変動によって発電機出力の変化がもたらされるため、電圧の調整遅れがよく生じていた。
【0003】
こうした問題点の解決方法として、以下のような先行技術があるが、いずれも実用には不十分である。特許文献1による装置によれば、電圧調整設備の投入、開放時刻を記憶しておき、変動時刻以前に予め系統電圧を調整する。また、特許文献2による装置によれば、負荷時タップ切換変圧器と調相機器を1調整量操作することによる無効電力と系統母線電圧の変化量を予め記憶しておく。そして、電力系統の計測された母線電圧・無効電力が予め決められた設定範囲から逸脱した場合は、系統母線電圧・無効電力と所定の目標値とを基に電圧・無効電力を目標値に収束させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平6−284577号公報
【特許文献2】特開平5−244719号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記の各技術には次の課題が残されている。つまり、特許文献1による装置によれば、一定期間内で周期性を検知し、電圧変動が発生する時刻以前にタップ付変圧器のタップを調整して系統電圧を事前に調整している。しかし、この装置では、周期性が無い電圧変動に対しては、有効に機能できないために効果がない。
【0006】
また、特許文献2による装置によれば、タップ付変圧器を1タップ操作する場合と1調相操作をする場合の電圧変化量を記憶しておくことにより、最適な量を速やかに制御している。しかし、この装置は、あくまでも予め決められた決定範囲から逸脱した場合にのみ有効である。
【0007】
この発明の目的は、前記の課題を解決し、高圧系統の電圧変動を迅速に調整し、また、周期性の無い発電機出力の変動による電圧変動を調整することを可能にする自動電圧調整装置および自動電圧調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記の課題を解決するために、請求項1の発明は、出力を指令値で調整する発電機を備える発電所と、系統電圧の変化を調整する変電所とを備える電力系統の系統電圧を、前記変電所の変圧器のタップ調整と調相設備の入切とを制御して調整する自動電圧調整装置であって、前記指令値と前記発電機の出力との差を予測値として算出し、この予測値を利用して前記発電機の出力の変動に伴う前記系統電圧の変化を予測し、予測した結果を基に前記変圧器のタップ調整と前記調相設備の入切とを制御する処理手段を備え、前記処理手段は、前記予測値がプラスの値であると、前記系統電圧の電圧降下と予測し、前記予測値がマイナスの値であると、前記系統電圧の電圧上昇と予測することを特徴とする自動電圧調整装置である。
【0009】
請求項1の発明では、自動電圧調整装置は、出力を指令値で調整する発電機を備える発電所と、系統電圧の変化を調整する変電所とを備える電力系統の系統電圧を、変電所の変圧器のタップ調整と調相設備の入切とを制御して調整する。この自動電圧調整装置は処理手段を備え、この処理手段は、指令値と発電機の出力との差を予測値として算出する。この後、処理手段は、この予測値を利用して発電機の出力の変動に伴う系統電圧の変化を予測する。そして、処理手段は、予測した結果を基に変圧器のタップ調整と調相設備の入切とを制御する。
【0010】
請求項2の発明は、請求項1に記載の自動電圧調整装置において、前記処理手段は、前記発電機が複数ある場合には、各指令値を合計した合計値と前記各発電機の出力を合計した合計値との差を予測値として算出する、ことを特徴とする。
【0012】
請求項の発明は、請求項1または2に記載の自動電圧調整装置において、前記処理手段は、前記調相設備の入切を伴う制御を行う場合には、別の変電所の遠隔監視制御を行う遠隔監視制御箇所に対して、前記調相設備の入切を伴う制御を行うことを通知する、ことを特徴とする。
【0013】
請求項の発明は、出力を指令値で調整する発電機を備える発電所と、系統電圧の変化を調整する変電所とを備える電力系統の系統電圧を、前記変電所の変圧器のタップ調整と調相設備の入切とを制御して調整する自動電圧調整方法であって、前記指令値と前記発電機の出力との差を予測値として算出し、この予測値を利用して前記発電機の出力の変動に伴う前記系統電圧の変化を予測し、前記予測値がプラスの値であると、前記系統電圧の電圧降下と予測し、前記予測値がマイナスの値であると、前記系統電圧の電圧上昇と予測し、予測した結果を基に前記変圧器のタップ調整と前記調相設備の入切とを制御する、ことを特徴とする自動電圧調整方法である。
【発明の効果】
【0014】
請求項1と請求項の発明によれば、指令値と発電機の出力との差を予測値とし、これから起こる発電機の出力の変動に伴う系統電圧の変化を予測値を基に予測し、予測した結果を基に調相設備の入切や変圧器のタップ調整を予め自動で実施することを可能にする。これにより、電圧調整を迅速に行うことを可能にし、また、電圧変動が少なく調整遅れの無い電圧調整が可能となる。また、予測値のプラスマイナスによる簡単な演算によって、系統電圧の変動を予測することを可能にする。
【0015】
請求項2の発明によれば、発電所に発電機が複数設置されている場合でも、調相設備の入切や変圧器のタップ調整を予め自動で実施することを可能にする。
【0017】
請求項の発明によれば、調相設備の自動入切時に遠隔監視制御箇所へ通知するので、例えば隣接する変電所での重複操作により、電圧降下が大となることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
図1】この発明の実施の形態による系統電圧調整装置が設置されている高圧系統の概略を説明する説明図である。
図2】系統電圧調整装置の構成を示す構成図である。
図3】系統電圧による制御域を表す図である。
図4】電圧調整フローの一例を示すフローチャートである。
図5】電圧調整フローの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0019】
次に、この発明を実施するための形態について、図面を用いて詳しく説明する。この実施の形態による自動電圧調整装置は、図1に示す高圧系統の中で系統電圧調整装置1として使用されている。
【0020】
以下では、まず、図1の高圧系統の概略構成について説明する。
【0021】
この高圧系統は、発電所で発電した電気を第1変電所に供給すると共に第4変電所を経て第2変電所に供給している。また、この高圧系統は、発電所で発電した電気を、第1変電所を経て第3変電所に供給している。さらに、第2変電所は第1変電所に接続されている。
【0022】
高圧系統は、中央給電指令所を備え、この中央給電指令所には中央給電指令所制御用計算機(以下、「指令所計算機」という)210が設置されている。指令所計算機210は、発電所に対して電力供給を制御する装置である。つまり、指令所計算機210は、AFC(Automatic Frequency Control:自動周波数制御)の対象である発電所の発電機に対して、電気の需給状況を基にして、出力を制御するためのAFC指令値を発電所に送信する。一般的に、電力系統は、定格周波数(50Hzまたは60Hz)を維持するように運用されている。しかし、電力系統の負荷が一時的に急増したような場合に、周波数を定格周波数に維持することができない。このような場合、指令所計算機210がAFC指令値を出力する。このAFC指令値により、発電所では、発電機の出力を制御して、周波数を所定の定格周波数に維持している。
【0023】
発電所は、この実施の形態では、発電機111a〜111iを備えている。発電機111a〜111iはAFCの対象であり、中央給電指令所からの制御を受ける。発電機111a〜111iで発電された電気は、変圧器112a〜112cを経て発電所の母線113に供給されている。この実施の形態では、母線113の電圧が220kVである。発電所は、電圧が220kVの電気を第1変電所に供給している。また、発電所は、電圧が220kVの電気を、変圧器112dを経て110kVに変換し、第4変電所を経て、この電気を第2変電所に供給している。
【0024】
この発電所には、母線113に対して計器用変圧器114が設置され、計器用変圧器114の出力電圧をTM記録値として送信するテレメータ(TM)115が設置されている。
【0025】
発電所は、発電所制御用計算機(以下、「発電所計算機」という)220を備えている。発電所計算機220は、発電機111a〜111iの出力を制御している。つまり、発電所計算機220は、指令所計算機210から各AFC指令値を受信すると、各AFC指令値を該当する発電機に送る。発電機111a〜111iは受け取ったAFC指令値を基にして出力を制御する。つまり、発電機111a〜111iは、AFC指令値になるように出力を調整する。
【0026】
また、発電所計算機220は、発電機111a〜111iから発電機の出力を表す値(以下、「発電機出力」という)をそれぞれ受け取る。そして、発電所計算機220は、発電機111a〜111iの各発電機出力を系統電圧調整装置1などに送信する。さらに、発電所計算機220は、指令所計算機210から受信した発電機111a〜111iの各AFC指令値を系統電圧調整装置1にも送信する。
【0027】
第2変電所は、第4変電所からの電気が母線121aに供給されている。第2変電所では、母線121bが第1変電所と接続され、母線121bの電圧が220kVである。そして、第2変電所は、母線121bの電圧を変圧器122a、122bによって110kVに変換して、母線121aに供給している。第2変電所では、発電所と同じように、母線121bに対して計器用変圧器123が設置され、計器用変圧器123にテレメータ124が接続されている。さらに、変圧器122a側には、調相用のシャントリアクトル(ShR)125を入り切りする開閉装置126が設置されている。
【0028】
一方、発電所から電気が供給されている第1変電所では、母線131aが発電所の母線113に接続されていて、第1変電所は発電所から電圧が220kVの電気の供給を受けている。第1変電所は、220kVの電圧を、変圧器132a、132bによって500kVの電圧に変換して、母線131bに供給している。第1変電所は、電圧が500kVの電圧の電気を、隣接する第3変電所に供給している。変圧器132a、132bはタップ(TaP)付き変圧器であり、電圧を調整するために系統電圧調整装置1の制御でタップ調整つまりタップの上げ下げを行う。こうしたタップ(TaP)付き変圧器は、第2変電所や第3変電所でも使用されている。
【0029】
第1変電所の母線131aに対して計器用変圧器133aが設置され、計器用変圧器133aにテレメータ134aが接続されている。また、第1変電所の母線131bに対して計器用変圧器133bが設置され、計器用変圧器133bにテレメータ134bが接続されている。
【0030】
また、第1変電所では、変圧器132a側に調相用のシャントリアクトル(ShR)135aを入り切りする開閉装置136aが設置されている。さらに、変圧器132b側には、調相用のシャントリアクトル(ShR)135b、135cを入り切りする開閉装置136b、136cが設置されている。シャントリアクトル(ShR)135a、135b、135cは調相設備である。そして、シャントリアクトル(ShR)135a、135b、135cの入で電圧が下がり、切で電圧が上がる。こうしたシャントリアクトル(ShR)135a、135b、135cの入切により500kVの電圧と共に220kVの電圧も変化する。こうした調相設備は、第2変電所や第3変電所でも使用されている。
【0031】
第1変電所から電気が供給されている第3変電所では、母線141aが第1変電所の母線131bに接続されて、第3変電所は、第1変電所から電圧が500kVの電気の供給を受けている。第3変電所は、500kVの電圧を、変圧器142a、142bによって220kVの電圧に変換して、母線141bに供給している。変圧器142a、142bはタップ(TaP)付き変圧器である。第3変電所の変圧器142a側には、調相用のシャントリアクトル(ShR)143aを入り切りする開閉装置144aが設置されている。さらに、変圧器142b側には、調相用のシャントリアクトル(ShR)143bを入り切りする開閉装置144bが設置されている。
【0032】
第3変電所の変圧器のタップ調整と、調相設備の入切との制御は、遠隔監視制御箇所(図示を省略)によって行われる。なお、第2変電所も同様である。
【0033】
以上が高圧系統の概略構成である。次に、系統電圧調整装置1の構成について説明する。
【0034】
この実施の形態では、系統電圧調整装置1は第1変電所に設置されているが、設置場所は第1変電所に限定されることはなく任意である。系統電圧調整装置1は、通信網(図示を省略)により、中央給電指令所と発電所と第2変電所と遠隔監視制御箇所を含む各箇所とデータの送受信が可能なように接続されている。こうした系統電圧調整装置1は、図2に示すように、通信部11と処理部12と出力部13と記憶部14とを備えている。
【0035】
通信部11は、発電所の発電所計算機220およびテレメータ115、第2変電所のテレメータ124と通信網を経てデータ伝送可能に接続されている。つまり、通信部11は、発電所から発電機111a〜111iのAFC指令値と発電機出力とを受信する。また、通信部11は、発電所のテレメータ115からの220kVを表すTM記録値、第2変電所のテレメータ124からの220kVを表すTM記録値、第1変電所の220kVを表すテレメータ134aからのTM記録値、テレメータ134bからの500kVを表すTM記録値をそれぞれ受信する。通信部11は、受信したAFC指令値、発電機出力、TM記録値を処理部12が処理可能なデータに変換する。そして、通信部11は変換したAFC指令値、発電機出力、TM記録値を処理部12に出力する。
【0036】
また、通信部11は、隣接する第2変電所や第3変電所の変圧器のタップ調整や調相設備の入切を制御する遠隔監視制御箇所と、データ通信が可能なように通信網に接続されている。
【0037】
記憶部14は、処理部12の処理手順や、処理部12の処理に関係する各種のデータ等を記憶する記憶装置である。
【0038】
出力部13は、処理部12によって、変圧器132a、132bのタップ上げ下げを行うためのTaP制御や、シャントリアクトル(ShR)135a〜135Cの入切を行うためのShR制御を行う。
【0039】
処理部12は、発電所の発電機111a〜111iの発電機出力が変動した場合に、高圧系統の系統電圧、この実施の形態では220kVおよび500kVの系統電圧を調整するための処理を行う。このために、処理部12は、発電機出力変動予測を行う。処理部12は、この発電機出力変動予測で、AFC指令値と現在の発電機出力との差を演算し、演算の結果を基にして系統電圧の上昇または下降を予測する。そして、処理部12は、予測した結果により、系統電圧を調整するための制御を行う。
【0040】
具体的に処理部12は次のようにして発電機出力変動予測を行う。処理部12は、通信部11を経て、発電所のテレメータ115からのTM記録値、第2変電所のテレメータ124からのTM記録値、第1変電所のテレメータ134a、134bからのTM記録値を得る。テレメータ134bは500kVの電圧をTM記録値としている。また、テレメータ115とテレメータ124とテレメータ134aとは220kVの電圧をTM記録値としている。処理部12は、これらの値を得ると、テレメータ134bからのTM記録値を、現在の500kVの電圧とする。また、処理部12は、テレメータ115とテレメータ124とテレメータ134aからのTM記録値の中で一番高い値または一番低い値を、現在の220kVの電圧とする。そして、処理部12は、現在の系統電圧である500kVの電圧と220kVの電圧とから、電圧の制御域が現時点で何処であるかを調べる。
【0041】
この制御域を図3に示す。制御域は、220kVの電圧と現在の500kVの電圧とに応じて形成されている。220kVの電圧を表す縦軸と500kVの電圧を表す横軸とが交差する点を中心にして四角形状のしきい値Aが設けられ、しきい値Aの内側が不感帯AR11である。不感帯AR11は、220kVおよび500kVの系統電圧が適切な値である部分であり、電圧調整の制御を行わない部分である。
【0042】
しきい値Aの外側に、かつ、500kVを表す横軸の上側には、変圧器132a、132bのタップ下げにより電圧調整をするタップ下げ制御域AR21と、シャントリアクトル(ShR)135a〜135cの入りにより電圧調整をするShR入制御域AR22が設けられている。また、しきい値Aの外側に、かつ、500kVを表す横軸の下側には、シャントリアクトル(ShR)135a〜135cの切により電圧調整をするShR切制御域AR23と、変圧器132a、132bのタップ上げにより電圧調整をするタップ上げ制御域AR24とが設けられている。
【0043】
これらの制御域AR21〜AR24の内部であり、しきい値Aの外側には、所定の電圧幅でしきい値Bが設けられている。そして、しきい値Aとしきい値Bとの間が予測制御1段域AR31である。予測制御1段域AR31は、系統電圧の変化を予測して制御する部分である。
【0044】
制御域AR21〜AR24の内部であり、しきい値Bの外側には、所定の電圧幅でしきい値Cが設けられている。そして、しきい値Bとしきい値Cとの間が予測制御2段域AR32である。予測制御2段域AR32は、系統電圧の変化を予測して制御する部分である。
【0045】
さらに、不感帯AR11の外側に、500kVを表す横軸を中心に、ShR入制御域AR22とタップ上げ制御域AR24との間に、所定の電圧幅でShR入・タップ上げ同時制御域AR41が設けられている。ShR入・タップ上げ同時制御域AR41は、シャントリアクトル(ShR)135a〜135cの入りと変圧器132a、132bのタップ上げとを同時に行うことにより電圧調整をする領域である。つまり、500kVの電圧が高い場合に、シャントリアクトル(ShR)135a〜135cの入りの制御をすると、500kVの電圧と共に220kVの電圧も降下する。このために、ShR入・タップ上げ同時制御域AR41では、下がった220kVの電圧をタップ上げ制御で調整する。
【0046】
同じように、不感帯AR11の外側に、500kVを表す横軸を中心に、タップ下げ制御域AR21とShR切制御域AR23との間に、所定の電圧幅でShR切・タップ下げ同時制御域AR42が設けられている。ShR切・タップ下げ同時制御域AR42は、シャントリアクトル(ShR)135a〜135cの切と変圧器132a、132bのタップ下げとを同時に行うことにより電圧調整をする領域である。
【0047】
以上のような制御域の中で、予測制御1段域AR31と予測制御2段域AR32については、まず、処理部12は発電所の発電機111a〜111iの出力変動を予測している。このために、処理部12は、AFC指令値の合計値(ΣAFC指令値)と、現在の各発電機出力の合計値(Σ現在発電機出力)とから、
発電機出力変動予測値=ΣAFC指令値−Σ現在発電機出力
の予測式を用いて発電機出力変動予測値を算出する。この後、処理部12は、
発電機出力変動予測値がプラス(+)なら電圧降下
発電機出力変動予測値がマイナス(−)なら電圧上昇
と予測する。つまり、発電機出力変動予測値がプラス(+)であると、AFC指令値の合計値の方が大きいので、これから発電機出力が上がっていく。これにより、有効電力による送電線の潮流が増えていき、電圧が下降していく。逆に、発電機出力変動予測値がマイナス(−)であると、これから発電機出力が下がっていく。これにより、有効電力による送電線の潮流が減っていき、電圧が上昇していく。
【0048】
この後、処理部12は、発電機出力変動予測値を利用して、電圧の上昇や下降と判断するための予測条件を次のようにしている。
電圧上昇予測1段 発電機出力変動予測値<定数1[MW]
電圧上昇予測2段 発電機出力変動予測値<定数2[MW]
電圧下降予測1段 発電機出力変動予測値>定数3[MW]
電圧下降予測2段 発電機出力変動予測値>定数4[MW]
【0049】
これらの条件の中で、各定数の設定例は次の通りである。
定数1 −100MW
定数2 −50MW
定数3 +100MW
定数4 +50MW
【0050】
上記の各条件で、電圧上昇予測1段は、発電機出力変動予測値が−100MWより小さく、ΣAFC指令値の合計値とΣ現在発電機出力の合計値との差が−100MW以下である。電圧上昇予測2段は、発電機出力変動予測値が−50MWより小さく、ΣAFC指令値の合計値とΣ現在発電機出力の合計値との差が−50MW以下である。また、電圧下降予測1段は、発電機出力変動予測値が+100MWより大きく、ΣAFC指令値の合計値とΣ現在発電機出力の合計値との差が+100MW以上である。電圧下降予測2段は、発電機出力変動予測値が+50MWより大きく、ΣAFC指令値の合計値とΣ現在発電機出力の合計値との差が+50MW以上である。
【0051】
さらに、処理部12は、実際の制御に使用する電圧予測制御条件の成立を次のようにしている。
予測制御1段
電圧のしきい値Aの外側+電圧上昇予測1段 条件成立
電圧のしきい値Aの外側+電圧下降予測1段 条件成立
予測制御2段
電圧のしきい値Bの外側+電圧上昇予測2段 条件成立
電圧のしきい値Bの外側+電圧下降予測2段 条件成立
【0052】
上記の条件中で、予測制御1段は、電圧のしきい値Aの外側つまり予測制御1段域AR31に系統電圧があり、かつ、発電機出力変動予測値が−100MWより小さい場合つまり系統電圧の上昇が予測される場合に、条件が成立したとして、電圧調整のための制御を行う。この場合、現在の系統電圧による制御域がShR入制御域AR22にあれば、シャントリアクトル(ShR)入の制御を行って500kVの電圧を下げるようにし、現在の系統電圧による制御域がタップ下げ制御域AR21にあれば、タップ下げの制御を行って220kVの電圧を下げるようにする。
【0053】
また、予測制御1段は、電圧のしきい値Aの外側つまり予測制御1段域AR31に系統電圧があり、かつ、発電機出力変動予測値が+100MWより大きい場合つまり系統電圧の下降が予測される場合に、条件が成立したとして、電圧調整のための制御を行う。この場合、現在の系統電圧による制御域がShR切制御域AR23にあれば、シャントリアクトル(ShR)切の制御を行って500kVの電圧を上げるようにし、現在の系統電圧による制御域がタップ上げ制御域AR24にあれば、変圧器のタップ上げの制御を行って220kVの電圧を上げるようにする。
【0054】
このように、予測制御1段域AR31に系統電圧があるときには、100MWの幅を超えると、系統電圧が不感帯AR11(適切な電圧)から更に離れる可能性があるので、電圧予測を行って、不感帯AR11に入るまたは近づくようにする。
【0055】
上記の条件中で、予測制御2段は、電圧のしきい値Bの外側つまり予測制御2段域AR32に系統電圧があり、かつ、発電機出力変動予測値が−50MWより小さい場合つまり系統電圧の上昇が予測される場合に、条件が成立したとして、予測制御1段と同様に電圧調整のための制御を行う。また、予測制御2段は、電圧のしきい値Bの外側つまり予測制御2段域AR32に系統電圧があり、かつ、発電機出力変動予測値が+50MWより大きい場合つまり系統電圧の下降が予測される場合に、条件が成立したとして、予測制御1段と同様に電圧調整のための制御を行う。
【0056】
このように、予測制御2段域AR32に系統電圧があるときには、50MWの幅を超えると、系統電圧が不感帯AR11(適切な電圧)から更に離れる可能性があるので、電圧予測を行って、不感帯AR11に入るまたは近づくようにする。
【0057】
こうして、処理部12は発電機出力変動予測を行う。処理部12は、この発電機出力変動予測を利用して、220kVと500kVとの電圧に応じた現在の制御域において、高圧系統の電圧調整を行う。この電圧調整を行うための電圧調整フローを図4図5に示す。以下では、処理部12の電圧調整フローと共に系統電圧調整装置1による自動電圧調整方法について説明する。
【0058】
処理部12は、電圧調整フローを開始すると、系統電圧調整装置1が使用中であるかを判断する(ステップS1)。ステップS1で「N(NO)」と判断すると、つまり系統電圧調整装置1が使用中でなければ、処理部12はステップS1を繰り返す。ステップS1で「Y(YES)」と判断すると、つまり系統電圧調整装置1が使用中であると、処理部12は、220kVおよび500kVの系統電圧がしきい値Cの外側にあり、かつ、この状態がT1秒継続しているかどうかを判断する(ステップS2)。
【0059】
ステップS2で「Y」と判断すると、つまり電圧がしきい値Cの外側にあり、T1秒継続していると判断すると、処理部12は、発電所の発電機111a〜111iがAFC除外中であるかを判断する(ステップS3)。ステップS3では、発電機111a〜111iが現在AFCの対象から外されているかどうかを判断する。このために、処理部12は、例えば発電所計算機220からAFC指令値を通信部11が受信しているかどうかにより、AFC除外中であるかどうかを判断する。
【0060】
ステップS3で「N」と判断すると、つまりAFC除外中でなければ、処理部12は、ShR入制御域AR22またはShR入・タップ上げ同時制御域AR41にあり、かつ、電圧下降予測1段の動作かを判断する(ステップS4)。ステップS4で、処理部12は、系統電圧の220kVおよび500kVがShR入制御域AR22またはShR入・タップ上げ同時制御域AR41のどちらかにあり、かつ、発電機出力変動予測値が+100MWより大きいかを判断する。ステップS4で、「Y」と判断すると、つまり系統電圧の220kVおよび500kVがShR入制御域AR22またはShR入・タップ上げ同時制御域AR41のどちらかにあり、電圧降下予測1段と判断すると、処理部12は、処理をステップS1に戻す。この状態は、系統電圧の220kVおよび500kVがShR入制御域AR22またはShR入・タップ上げ同時制御域AR41のどちらかにあるが、変動予測値が+100MWより大きい、つまり、これから電圧が下降していくので、直ちに電圧調整せず、少し様子を見ると処理部12が判断している。
【0061】
ステップS4で「N」と判断すると、処理部12は、ShR切制御域AR23またはShR切・タップ下げ同時制御域AR42にあり、かつ、電圧上昇予測1段の動作かを判断する(ステップS5)。ステップS5で、処理部12は、系統電圧の220kVおよび500kVがShR切制御域AR23またはShR切・タップ下げ同時制御域AR42のどちらかにあり、かつ、発電機出力変動予測値が−100MWより小さいかを判断する。ステップS5で「Y」と判断すると、つまり系統電圧の220kVおよび500kVがShR切制御域AR23またはShR切・タップ下げ同時制御域AR42のどちらかにあり、電圧上昇予測1段と判断すると、処理部12は、処理をステップS1に戻す。この状態は、系統電圧の220kVおよび500kVがShR切制御域AR23またはShR切・タップ下げ同時制御域AR42のどちらかにあるが、変動予測値が−100MWより小さい、つまり、電圧が上昇していくので、直ちに電圧調整せず、少し様子を見ると処理部12が判断している。
【0062】
一方、ステップS2で、「N」と判断すると、つまり220kVおよび500kVの系統電圧がしきい値Cの外側にないか、または、この状態がT1秒継続していない場合に、処理部12は、発電所の発電機111a〜111iがAFC除外中であるかを判断する(ステップS6)。ステップS6で「Y」と判断すると、つまりAFC除外中であると、処理部12は処理をステップS1に戻す。
【0063】
ステップS6で「N」と判断すると、つまりAFC除外中でなければ、処理部12は、電圧予測制御条件が成立しているかを判断する(ステップS7)。ステップS7で、処理部12は、先に述べた発電機出力変動予測を行い、AFC指令値と現在の発電機出力との差を演算し、演算の結果を基にして系統電圧の上昇または下降を予測する。そして、処理部12は予測した結果により系統電圧に対する電圧予測制御条件の成立を判断する。例えば、220kVと500kVとの電圧に応じた現在の制御域がShR入制御域AR22の予測制御1段域AR31である場合に、予測制御1段の
電圧のしきい値Aの外側+電圧上昇予測1段
の条件が成立していると、処理部12は、電圧予測制御条件が成立していると判断する。
【0064】
ステップS7で「N」と判断すると、つまり電圧予測制御条件が成立していないと、処理部12は処理をステップS1に戻す。また、ステップS7で「Y」と判断すると、つまり電圧予測制御条件の中で、
予測制御1段
電圧のしきい値Aの外側+電圧上昇予測1段
電圧のしきい値Aの外側+電圧下降予測1段
予測制御2段
電圧のしきい値Bの外側+電圧上昇予測2段
電圧のしきい値Bの外側+電圧下降予測2段
のどれかの条件が成立していると、処理部12は、条件成立の状態がT2秒継続しているかを判断する(ステップS8)。ステップS8で「N」と判断すると、つまりT2秒継続していないと判断すると、処理部12は処理をステップS7に戻す。
【0065】
また、ステップS8、S3で「Y」と判断、またはS5で「N」と判断すると、つまり、電圧予測制御条件の成立状態がT2秒継続しているか、電圧の状況がしきい値Cの外側にあり、直ちに電圧調整が必要な状況であると、電圧調整制御にシャントリアクトル(ShR)135a〜135cの入や切を伴うかを判断する(ステップS9)。
【0066】
ステップS9で「Y」と判断すると、つまり電圧予測制御条件にシャントリアクトル(ShR)135a〜135cの入・切を伴うと判断すると、処理部12は、遠隔監視制御を行っている遠隔監視制御箇所(図示を省略)や隣接の遠隔監視制御箇所(図示を省略)に対して、シャントリアクトル(ShR)入・切を伴う電圧制御を行うことを予告する(ステップS10)。シャントリアクトル(ShR)135a〜135cの入切を伴う制御を行うと、下位系統の系統電圧にも影響を与えるので、例えば第2変電所の遠隔監視制御を行う遠隔監視制御箇所や、第3変電所の遠隔監視制御を行う近隣の遠隔監視制御箇所に対して予告を行う。
【0067】
ステップS10が終了し、T3秒が経過すると(ステップS11)、処理部12は、前回の制御からT4秒以上経過したかを判断する(ステップS12)。ステップS11では、制御予告をして直ちに電圧調整制御を行い、下位系統の制御所による制御が重なることを防いでいる。また、ステップS12では、連続した制御を行うことを防いでいる。つまり、連続した制御で系統電圧が大きく変化することや、タップ付変圧器の不調を防止している。
【0068】
ステップS12のタイマー値T4やステップS2、ステップS8、ステップS11のタイマー値T1〜T3の一例は次の通りである。
T1 5秒
T2 5秒
T3 7秒
T4 60秒
【0069】
ステップS12で「N」と判断すると、つまり、前回の制御からT4秒以上経過していないと判断すると、処理部12はステップS12を繰り返す。テップS12で「Y」と判断すると、つまり前回の制御からT4秒以上経過したと判断すると、処理部12は、電圧調整制御を実施する(ステップS13)。ステップS13で処理部12は、出力部13を経て、変圧器132aや変圧器132bのタップを制御し、また、シャントリアクトル(ShR)135a〜135cの入・切を制御する。つまり、処理部12は、出力部13を経てTaP制御やShR制御を行う。
【0070】
ステップS13が終了すると、処理部12は系統電圧調整装置1が使用停止であるかを判断する(ステップS14)。ステップS14で「N」と判断すると、つまり、系統電圧調整装置1が使用停止でなければ、処理部12は処理をステップS1に戻す。また、ステップS14で「Y」と判断すると、つまり系統電圧調整装置1が使用停止であると、処理部12は処理を終了する。
【0071】
こうして、この実施の形態によれば、周期性の無い発電機出力の変動による電圧変動に対しても、電圧変動を少なく、また調整遅れの無い電圧調整が可能となる。つまり、AFC指令値と現在の発電機出力との差を算出し、これから起こる発電機出力の変動に伴う有効電力の変化による電圧上昇あるいは電圧降下を予測する。そして、予測を基に調相設備の入・切やタップ付変圧器のタップ調整を予め自動で実施することにより、電圧変動を少なく、また調整遅れのない迅速な電圧調整が可能となる。
【0072】
また、この実施の形態によれば、設定値を外れた場合の事後調整ではなく、発電機出力の変動による電圧変動を予測して、電圧制御を行うことができる。
【0073】
さらに、この実施の形態によれば、調相設備の自動入・切時に遠隔監視制御箇所および隣接遠隔監視制御箇所へ通知する付属機能を設けた。これにより、隣接変電所での重複操作、例えばシャントリアクトル(ShR)を入操作の重複により電圧降下が大となるのを防止することができる。
【0074】
なお、上記の実施の形態では、調整対象の電圧が500kV/220kVである場合について説明した。しかし、調整対象の電圧はこれに限定されることはなく、例えば500kV/275kVのように、各種の電圧階級が調整の対象である。
【符号の説明】
【0075】
1 系統電圧調整装置(自動電圧調整装置)
11 通信部
12 処理部(処理手段)
13 出力部(処理手段)
14 記憶部
図1
図2
図3
図4
図5