特許 6832672 系統安定化システム

(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】6832672

(24)【登録日】2021年2月4日

(45)【発行日】2021年2月24日

(54)【発明の名称】系統安定化システム

(51)【国際特許分類】

   H02P 9/14 20060101AFI20210215BHJP

【ＦＩ】

   H02P9/14 A

【請求項の数】3

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-205811(P2016-205811)

(22)【出願日】2016年10月20日

(65)【公開番号】特開2018-68047(P2018-68047A)

(43)【公開日】2018年4月26日

【審査請求日】2019年9月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000213297

【氏名又は名称】中部電力株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】草場 健一郎

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 孝志

(72)【発明者】

【氏名】小和田 靖之

(72)【発明者】

【氏名】横井 浩一

(72)【発明者】

【氏名】大石 侑甫

【審査官】 佐藤 彰洋

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０２−３０３３２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２８０１３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ９／００−９／４８

Ｈ０２Ｊ ３／００−５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発電所に設けられた発電機と、前記発電機を他の電力系統に連系するための送電線とを有する電力系統の系統安定化システムであって、
前記発電機は、１以上の電気所の母線の各々と前記送電線との間を開閉する１以上の第１遮断器と、前記発電所の母線と前記送電線との間を開閉する第２遮断器とを介して前記他の電力系統に連系されており、
前記１以上の第１遮断器および前記第２遮断器の各々の開閉状態を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記１以上の第１遮断器および前記第２遮断器の各々の開閉状態に基づいて、前記１以上の第１遮断器および前記第２遮断器のうちのいずれかの遮断器が開状態になったか否かを判断する状態判断手段と、
前記１以上の第１遮断器および前記第２遮断器のうちのいずれかの遮断器が開状態であるとの前記状態判断手段の判断結果に基づいて、前記発電所に設けられた、前記電力系統の動揺を抑制するためのＰＳＳ（power system stabilizer）による系統安定化信号出力をロックする出力制御手段とを備え、
前記出力制御手段は、前記１以上の第１遮断器および前記第２遮断器のうちのいずれかの遮断器が開状態であって、かつ、前記発電所の母線の通過有効電力の変化率が異常である場合に動作する第１のリレー、前記発電所の母線電圧の周波数の大きさが異常である場合に動作する第２のリレー、および前記発電所の母線電圧の周波数の変化率が異常である場合に動作する第３のリレーのうちの少なくとも１つのリレーが動作した場合に、前記系統安定化信号出力をロックする、系統安定化システム。

【請求項2】

前記出力制御手段は、前記１以上の第１遮断器および前記第２遮断器が閉状態であって、かつ、前記第２のリレーが動作しない時間が予め定められた時間以上になった場合に、前記系統安定化信号出力を有効にする、請求項１に記載の系統安定化システム。

【請求項3】

発電所に設けられた発電機と、前記発電機を他の電力系統に連系するための送電線とを有する電力系統の系統安定化システムであって、
前記発電機は、１以上の電気所の母線の各々と前記送電線との間を開閉する１以上の第１遮断器と、前記発電所の母線と前記送電線との間を開閉する第２遮断器とを介して前記他の電力系統に連系されており、
前記１以上の第１遮断器および前記第２遮断器の各々の開閉状態を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記１以上の第１遮断器および前記第２遮断器の各々の開閉状態に基づいて、前記１以上の第１遮断器および前記第２遮断器のうちのいずれかの遮断器が開状態になったか否かを判断する状態判断手段と、
前記１以上の第１遮断器および前記第２遮断器のうちのいずれかの遮断器が開状態であるとの前記状態判断手段の判断結果に基づいて、前記発電所に設けられた、前記電力系統の動揺を抑制するためのＰＳＳ（power system stabilizer）による系統安定化信号出力をロックする出力制御手段とを備え、
前記出力制御手段は、前記１以上の第１遮断器および前記第２遮断器が閉状態であって、かつ、前記発電所の母線電圧の周波数の大きさが異常である場合に動作するリレーが動作しない時間が予め定められた時間以上になった場合に、前記系統安定化信号出力を有効にする、系統安定化システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、発電機を他の電力系統に連系するための送電線を有する電力系統の系統安定化システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電力系統に接続される発電機の励磁制御装置には、発電機の端子電圧を目標電圧に一定に保つための自動電圧調整器（ＡＶＲ：automatic voltage regulator）、および、その目標電圧を調整することにより発電機運転の安定化を図る系統安定化装置（ＰＳＳ）が設けられている。

【0003】

ＰＳＳは、発電機有効電力および軸回転速度などの入力信号に基づいて系統動揺を抑制するための安定化信号を生成する。安定化信号は、励磁制御装置の端子電圧設定値に付加され、界磁電圧の変化により発電機の電気出力が変化して動揺抑制が図られる。ここで、ＰＳＳは、発電機が電力系統に連系している場合には有効に動作するが、電力系統から遮断されている場合には、ＰＳＳが出力する安定化信号は発電機の運転継続に対して悪影響を与える可能性がある。

【0004】

そのため、特許文献１（特開昭５６−１５１９４号公報）は、発電機の周波数変化を検出して位相補償の上、自動電圧調整器に安定化信号を与える電力系統安定化装置を開示している。この電力系統安定化装置は、発電機の電流および電力の少なくとも一方を検出し、その検出値が規定値以下のとき、安定化装置の出力を開路する回路を含む。

【0005】

また、特許文献２（特開昭６４−８１６９９号公報）は、安定化装置と自動電圧調整器とが備えられた同期発電機の制御装置を開示している。この制御装置は、同期発電機と電力系統との連系が遮断されたときに、出力安定化信号の出力を停止させる出力停止信号を出力する単独系統判別器を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開昭５６−１５１９４号公報

【特許文献2】特開昭６４−８１６９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に係る技術では、発電機の出力値が規定値以下になった場合に安定化装置の出力がロックされる。ここで、発電機が他の電力系統から遮断されて発電側が単独系統となった場合であっても、単独系統内の発電機総出力より負荷が大きい場合には、発電機出力は低下しない。したがって、このような場合には、特許文献１に係る技術では、迅速にＰＳＳをロックすることができない。

【0008】

また、特許文献２に係る技術では、各遮断器の開閉状態が監視され、一定のロジックにより出力停止信号が出力される。ここで、各遮断器は、いずれも発電機の自端における母線に接続されている。そのため、当該母線から送電線を介して接続される他の離れた地点（例えば、電気所等）に設けられた遮断器の開閉状態については考慮されていない。

【0009】

本開示は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、ある局面における目的は、発電機と他の電力系統との連系が遮断された場合であっても、より迅速かつ精度よく電力系統の動揺を抑制することが可能な系統安定化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】

【0010】

ある実施の形態に従うと、発電所に設けられた発電機と、発電機を他の電力系統に連系するための送電線とを有する電力系統の系統安定化システムが提供される。発電機は、１以上の電気所の母線の各々と送電線との間を開閉する１以上の第１遮断器と、発電所の母線と送電線との間を開閉する第２遮断器とを介して他の電力系統に連系されている。系統安定化システムは、１以上の第１遮断器および第２遮断器の各々の開閉状態を検出する検出手段と、検出手段により検出された１以上の第１遮断器および第２遮断器の各々の開閉状態に基づいて、１以上の第１遮断器および第２遮断器のうちのいずれかの遮断器が開状態になったか否かを判断する状態判断手段と、１以上の第１遮断器および第２遮断器のうちのいずれかの遮断器が開状態であるとの状態判断手段の判断結果に基づいて、発電所に設けられた、電力系統の動揺を抑制するためのＰＳＳ（power system stabilizer）による系統安定化信号出力をロックする出力制御手段とを備える。

【発明の効果】

【0011】

本開示によると、発電機と他の電力系統との連系が遮断された場合であっても、より迅速かつ精度よく電力系統の動揺を抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施の形態に従う系統安定化システムの全体構成の一例を示す図である。

【図2】本実施の形態に従う出力制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

【図3】本実施の形態に従うＰＳＳロック判定方式を説明するための図である。

【図4】本実施の形態に従うＰＳＳロック出力方式を説明するための図である。

【図5】本実施の形態に従うＰＳＳ有効判定方式を説明するための図である。

【図6】本実施の形態に従うＰＳＳ有効出力方式を説明するための図である。

【図7】本実施の形態に従う系統安定化システムの機能構成を示す模式図である。

【図8】本実施の形態に従う系統安定化システムの処理手順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】

【0013】

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。また、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。

【0014】

＜システム構成＞
図１は、本実施の形態に従う系統安定化システム１０００の全体構成の一例を示す図である。図１を参照して、系統安定化システム１０００は、他の電力系統の一例である基幹系統６に接続された電力系統４を安定化するためのシステムとして機能する。電力系統４には、複数の電気所１００Ａ〜１００Ｃと、発電所１０２とが設けられており、これらは送電線Ｌを介して互いに接続されている。

【0015】

電気所１００Ａ〜１００Ｃには、それぞれ母線２Ａ〜２Ｃと、変圧器ＴＲａ〜ＴＲｃと、端末装置１０Ａ〜１０Ｃとが設けられる。また、電気所１００Ａには遮断器ＣＢａ１，ＣＢａ２が設けられ、電気所１００Ｂには遮断器ＣＢｂ１，ＣＢｂ２が設けられ、電気所１００Ｃには遮断器ＣＢｃ１，ＣＢｃ２が設けられる。なお、本実施の形態では、電気所１００Ａ〜１００Ｃが変電所である構成について説明するが、当該構成に限られず、電路を開閉するための開閉所であってもよい。

【0016】

発電所１０２には、発電機Ｇと、母線２Ｄと、主変圧器ＴＲｍと、遮断器ＣＢｄ１と、遮断器８と、端末装置１０Ｄと、出力制御装置２０と、励磁制御装置３０とが設けられる。以下では、端末装置１０Ａ〜１０Ｄの各々に共通の構成や機能を説明する際には、それらを「端末装置１０」と総称する。

【0017】

送電線Ｌは、例えば、３相２回線の長距離送電線であり、４つの母線２Ａ〜２Ｄにより区分されている。本明細書では、基幹系統６から母線２Ａまでの区間に対応する送電線をＬ１と称し、母線２Ａから母線２Ｂまでの区間に対応する送電線をＬ２と称し、母線２Ｂから母線２Ｃまでの区間に対応する送電線をＬ３と称し、母線２Ｃから母線２Ｄまでの区間に対応する送電線をＬ４と称する。なお、発電所１０２内に設けられた、母線２Ｄから発電機Ｇまでの区間に対応する線路は、Ｌｇと称する。

【0018】

母線２Ａ〜２Ｃには、それぞれ変圧器ＴＲａ〜ＴＲｃが接続されている。各変圧器ＴＲａ〜ＴＲｃは、送電電圧を降圧する降圧用の変圧器であり、２次側には２次母線（図示しない）が設けられ、２次母線には負荷（工場、一般家庭等の需要家）が接続される。

【0019】

また、母線２Ａ〜２Ｄの各々には、当該母線および送電線Ｌ間を開閉する遮断器が接続されている。具体的には、遮断器ＣＢａ１は母線２Ａおよび送電線Ｌ１間を開閉し、遮断器ＣＢａ２は母線２Ａおよび送電線Ｌ２間を開閉する。遮断器ＣＢｂ１は母線２Ｂおよび送電線Ｌ２間を開閉し、遮断器ＣＢｂ２は母線２Ｂおよび送電線Ｌ３間を開閉する。遮断器ＣＢｃ１は母線２Ｃおよび送電線Ｌ３間を開閉し、遮断器ＣＢｃ２は母線２Ｃおよび送電線Ｌ４間を開閉する。遮断器ＣＢｄ１は母線２Ｄおよび送電線Ｌ４間を開閉する。

【0020】

また、母線２Ｄには、線路Ｌｇを介して同期発電機で構成される発電機Ｇが接続されている。具体的には、母線２Ｄと発電機Ｇとの間には、昇圧用の主変圧器ＴＲｍおよび遮断器８が接続されている。

【0021】

このように、本実施の形態に従う電力系統４では、発電機Ｇは、基幹系統６より延びる送電線Ｌに対して接続されている。具体的には、発電機Ｇは、複数の電気所１００Ａ〜１００Ｃの母線２Ａ〜２Ｃの各々と送電線Ｌとの間を開閉する複数の遮断器ＣＢａ１，ＣＢａ２，ＣＢｂ１，ＣＢｂ２，ＣＢｃ１，ＣＢｃ２、発電所１０２の母線２Ｄと送電線Ｌとの間を開閉する遮断器ＣＢｄ１とを介して基幹系統６に連系されている。そして、基幹系統６、発電機Ｇにより送電線Ｌの電圧を維持するように構成されている。

【0022】

各端末装置１０は、対応する遮断器の開閉状態の入力を受け付ける。具体的には、端末装置１０Ａは遮断器ＣＢａ１，ＣＢａ２の開閉状態の入力を受け付け、端末装置１０Ｂは遮断器ＣＢｂ１，ＣＢｂ２の開閉状態の入力を受け付け、端末装置１０Ｃは遮断器ＣＢｃ１，ＣＢｃ２の開閉状態の入力を受け付け、端末装置１０Ｄは遮断器ＣＢｄ１および遮断器８の開閉状態の入力を受け付ける。各端末装置１０は、対応する各遮断器の開閉状態を示す情報を中央制御装置８０に送信する。

【0023】

中央制御装置８０は、各遮断器ＣＢａ１，ＣＢａ２，ＣＢｂ１，ＣＢｂ２，ＣＢｃ１，ＣＢｃ２，ＣＢｄ１（以下、単に「各遮断器ＣＢ」とも称する。）の開閉状態に基づいて予め定められた処理を実行し、励磁制御装置３０が有する系統安定化機能をロックするか否かを判断する。中央制御装置８０は、当該判断結果を示す情報を出力制御装置２０に送信する。中央制御装置８０の動作の詳細については後述する。

【0024】

出力制御装置２０は、計器用変流器ＣＴを介して線路Ｌｇの電流と、計器用変圧器ＶＴを介して母線２Ｄの母線電圧とを取り込み、これらの電気量に基づいて、予め定められたリレー演算を実行する。出力制御装置２０は、このリレー演算結果と中央制御装置８０から受信した判断結果とに基づいて、励磁制御装置３０の系統安定化機能をロック（無効）状態にするためのロック信号、または当該機能を有効状態にするための有効信号を励磁制御装置３０に出力する。出力制御装置２０の動作の詳細については後述する。

【0025】

励磁制御装置３０は、系統安定化機能を担う系統安定化器（ＰＳＳ）３２と、端子電圧一定制御機能を担う自動電圧調整器（ＡＶＲ）３４とを含む。以下、励磁制御装置３０の動作の一例について説明する。

【0026】

ＰＳＳ３２は、計器用変流器（図示しない）および計器用変圧器（図示しない）を介して計測された電流および電圧に基づいて、発電機Ｇの出力電力を検出する。ＰＳＳ３２は、発電機Ｇの出力電力が大きく変動しないように安定化させることにより、電力系統の動揺を抑制するための系統安定化信号をＡＶＲ３４に出力する。

【0027】

ＡＶＲ３４は、計器用変圧器（図示しない）を介して計測された発電機Ｇの端子電圧と端子電圧設定値とを比較した偏差を偏差信号とし、その偏差信号とＰＳＳ３２から入力された系統安定化信号とを重畳した励磁制御信号を励磁機（図示しない）に出力する。励磁機は、励磁制御信号に従って発電機Ｇの界磁巻線４０の励磁電流を制御する。

【0028】

典型的には、ＰＳＳ３２は、出力電力が急増した場合には励磁電流を急減するように系統安定化信号を出力し、出力電力が急減した場合には励磁電流を急増するように系統安定化信号を出力する。

【0029】

励磁制御装置３０が、出力制御装置２０からロック信号の入力を受け付けた場合には系統安定化機能はロックされる。すなわち、ＰＳＳ３２は、系統安定化信号をＡＶＲ３４に対して出力しないロック状態となる。一方、ＰＳＳ３２がロックされた状態であるときに、励磁制御装置３０が出力制御装置２０から有効信号の入力を受け付けた場合には、ＰＳＳ３２のロック状態が解除されて有効状態となる。すなわち、ＰＳＳ３２は、系統安定化信号をＡＶＲ３４に対して出力する状態となる。

【0030】

＜ハードウェア構成＞
図２は、本実施の形態に従う出力制御装置２０のハードウェア構成の一例を示す図である。図３を参照して、出力制御装置２０は、補助変成器５０と、ＡＤ（Analog to Digital）変換部６０と、演算処理部７０とを含む。

【0031】

補助変成器５０は、計器用変流器ＣＴおよび計器用変圧器ＶＴからの系統電気量を取り込み、より小さな電気量に変換して出力する。

【0032】

ＡＤ変換部６０は、補助変成器５０から出力される系統電気量（アナログ量）を取り込んでディジタルデータに変換する。具体的には、ＡＤ変換部６０は、アナログフィルタと、サンプルホールド回路と、マルチプレクサと、ＡＤ変換器とを含む。

【0033】

アナログフィルタは、補助変成器５０から出力される電流および電圧の波形信号から高周波のノイズ成分を除去する。サンプルホールド回路は、アナログフィルタから出力される電流および電圧の波形信号を予め定められたサンプリング周期でサンプリングする。マルチプレクサは、演算処理部７０から入力されるタイミング信号に基づいて、サンプルホールド回路から入力される波形信号を時系列で順次切り替えてＡＤ変換器に入力する。ＡＤ変換器は、マルチプレクサから入力される波形信号をアナログデータからディジタルデータに変換する。ＡＤ変換器は、ディジタル変換した波形信号（ディジタルデータ）を演算処理部７０へ出力する。

【0034】

演算処理部７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７２と、ＲＯＭ７３と、ＲＡＭ７４と、ＤＩ（ディジタル入力）回路７５と、ＤＯ（ディジタル出力）回路７６と、入力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）７７と、通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）７８とを含む。これらは、バス７１で結合されている。

【0035】

ＣＰＵ７２は、予めＲＯＭ７３に格納されたプログラムを読み出して実行することによって、出力制御装置２０の動作を制御する。なお、ＲＯＭ７３には、ＣＰＵ７２によって用いられる各種情報が格納されている。ＣＰＵ７２は、たとえば、マイクロプロセッサである。なお、当該ハードウェアは、ＣＰＵ以外のＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）およびその他の演算機能を有する回路などであってもよい。

【0036】

ＣＰＵ７２は、バス７１を介して、ＡＤ変換部６０からディジタルデータを取り込む。ＣＰＵ７２は、ＲＯＭ７３に格納されているプログラムに従って、取り込んだディジタルデータを用いて制御演算を実行する。

【0037】

ＣＰＵ７２は、制御演算結果に基づいて、ＤＯ回路７６を介して、外部の装置に制御指令を出力する。また、ＣＰＵ７２は、ＤＩ回路７５を介して、その制御指令に対する応答を受け取る。入力インターフェイス７７は、典型的には、各種ボタン等であり、系統運用者からの各種設定操作を受け付ける。また、ＣＰＵ７２は、通信インターフェイス７８を介して、他の装置（端末装置１０、中央制御装置８０等）と各種情報を送受信する。

【0038】

なお、端末装置１０および中央制御装置８０のハードウェア構成は、出力制御装置２０のハードウェア構成と同様である。典型的には、端末装置１０、出力制御装置２０および中央制御装置８０は、ディジタル保護継電装置として構成されている。

【0039】

＜ＰＳＳ機能のロック＞
本実施の形態に従うＰＳＳ機能のロック方式について説明する。具体的には、中央制御装置８０によるＰＳＳロック判定方式、および出力制御装置２０によるＰＳＳロック出力方式について説明する。

【0040】

図３は、本実施の形態に従うＰＳＳロック判定方式を説明するための図である。図４は、本実施の形態に従うＰＳＳロック出力方式を説明するための図である。

【0041】

図３を参照して、端末装置１０Ａは、遮断器ＣＢａ１が開放された状態（以下、「開状態」とも称する。）を検出するための開状態検出要素５００Ａと、遮断器ＣＢａ２の開状態検出要素５０２Ａとを含む。端末装置１０Ｂは、遮断器ＣＢｂ１の開状態検出要素５００Ｂと、遮断器ＣＢｂ２の開状態検出要素５０２Ｂとを含む。端末装置１０Ｃは、遮断器ＣＢｃ１の開状態検出要素５００Ｃと、遮断器ＣＢｃ２の開状態検出要素５０２Ｃを含む。端末装置１０Ｄは、遮断器ＣＢｄ１の開状態検出要素５００Ｄを含む。

【0042】

開状態検出要素５００Ａは、遮断器ＣＢａ１が開状態を検出した（すなわち、発電機Ｇと基幹系統６との連系が遮断器ＣＢａ１により遮断された）場合には、出力値“１”を論理ゲート５１０に出力する。同様に、開状態検出要素５００Ｂ，開状態検出要素５００Ｃ，開状態検出要素５００Ｄは、それぞれ遮断器ＣＢｂ１，ＣＢｃ１，ＣＢｄ１の開状態を検出した場合に、出力値“１”を中央制御装置８０の論理ゲート５１０に出力する。開状態検出要素５０２Ａ，開状態検出要素５０２Ｂ，開状態検出要素５０２Ｃは、それぞれ遮断器ＣＢａ２，ＣＢｂ２，ＣＢｃ２の開状態を検出した場合に、出力値“１”を論理ゲート５１０に出力する。

【0043】

中央制御装置８０は、論理ゲート５１０およびロック判定出力要素５１２を含む。論理ゲート５１０は、開状態検出要素５００Ａ〜５００Ｄ，５０２Ａ〜５０２Ｃの各出力値のＯＲ演算を行ない、演算結果をロック判定出力要素５１２に出力する。ロック判定出力要素５１２は、論理ゲート５１０から“１”の入力を受けた場合には出力値“１”を出力制御装置２０（図４の論理ゲート５３０）に出力し、論理ゲート５１０から“０”の入力を受けた場合には値“０”を出力制御装置２０に出力する。

【0044】

図４を参照して、出力制御装置２０は、有効電力変化率リレー要素５１４と、オフディレータイマ５１６と、不足周波数リレー要素５１８と、過周波数リレー要素５２０と、周波数変化率リレー要素５２２と、オフディレータイマ５２４と、論理ゲート５２６と、オフディレータイマ５２８と、論理ゲート５３０と、出力回路５３２とを含む。なお、上記の各リレー要素は、動作時（異常検出時）に“１”を出力し、不動作時（定常時）に“０”を出力するものとする。

【0045】

有効電力変化率リレー要素５１４は、発電機Ｇから送電線Ｌに対して出力される有効電力（母線２Ｄの通過有効電力）の変化率が基準変化率以上である場合に動作して、出力値“１”をオフディレータイマ５１６に出力する。なお、有効電力は、計器用変流器ＣＴにより計測された線路Ｌｇの電流と、計器用変圧器ＶＴにより計測された母線２Ｄの電圧とに基づいて算出される。

【0046】

オフディレータイマ５１６は、有効電力変化率リレー要素５１４が出力値“１”を出力した場合、その値を時間Ｔ１の間維持して論理ゲート５２６に出力する。時間Ｔ１は、例えば、３秒である。

【0047】

不足周波数リレー要素５１８は、母線２Ｄの電圧の周波数が不足した場合（すなわち、設定周波数Ｆ１未満になった場合）に動作して、出力値“１”を論理ゲート５２６に出力する。

【0048】

過周波数リレー要素５２０は、母線２Ｄの電圧の周波数が過剰になった場合（すなわち、設定周波数Ｆ１よりも大きい設定周波数Ｆ２以上になった場合）に動作して、出力値“１”を論理ゲート５２６に出力する。

【0049】

周波数変化率リレー要素５２２は、母線２Ｄの電圧の周波数変化率が過大になった場合（設定変化率以上になった場合）に動作して、出力値“１”をオフディレータイマ５２４に出力する。

【0050】

オフディレータイマ５２４は、周波数変化率リレー要素５２２が出力値“１”を出力した場合、その値を時間Ｔ２の間維持して論理ゲート５２６に出力する。時間Ｔ２は、例えば、３０秒である。

【0051】

論理ゲート５２６は、オフディレータイマ５１６、不足周波数リレー要素５１８、過周波数リレー要素５２０およびオフディレータイマ５２４の各出力値のＯＲ演算を行ない、演算結果をオフディレータイマ５２８に出力する。

【0052】

オフディレータイマ５２８は、論理ゲート５２６が出力値“１”を出力した場合、その値を時間Ｔ３の間維持して論理ゲート５３０に出力する。時間Ｔ３は、例えば、１秒である。

【0053】

論理ゲート５３０は、ロック判定出力要素５１２およびオフディレータイマ５２８の各出力値のＡＮＤ演算を行ない、演算結果を出力回路５３２に出力する。出力回路５３２は、論理ゲート５３０から出力値“１”の入力を受けた場合に、一定時間だけ“１”を出力する。

【0054】

上述したロジックによると、発電機Ｇと基幹系統６との連系が各遮断器ＣＢのいずれかにより遮断された場合、かつ各リレー要素により異常が検出された（電力系統４に故障が発生した）場合に、ロック信号が出力される（すなわち、出力回路５３２から“１”が出力される）。

【0055】

＜ＰＳＳ機能の有効化＞
次に、本実施の形態に従うＰＳＳ機能を有効にするための方式について説明する。具体的には、中央制御装置８０によるＰＳＳ有効判定方式、および出力制御装置２０によるＰＳＳ有効出力方式について説明する。

【0056】

図５は、本実施の形態に従うＰＳＳ有効判定方式を説明するための図である。図６は、本実施の形態に従うＰＳＳ有効出力方式を説明するための図である。

【0057】

図５を参照して、開状態検出要素５００Ａ〜５００Ｄ、５０２Ａ〜５０２Ｃの各々の動作は、図３で説明した動作と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。

【0058】

中央制御装置８０は、論理ゲート６１０および有効判定出力要素６１２を含む。論理ゲート６１０は、開状態検出要素５００Ａ〜５００Ｄ、５０２Ａ〜５０２Ｃの各出力の論理レベルを反転した各値のＡＮＤ演算を行なう。論理ゲート６１０は、演算結果を有効判定出力要素６１２に出力する。

【0059】

有効判定出力要素６１２は、論理ゲート６１０から“１”の入力を受けた場合には出力値“１”を出力制御装置２０（図６の論理ゲート６２４）に出力し、論理ゲート６１０から“０”の入力を受けた場合には出力値“０”を出力制御装置２０に出力する。

【0060】

図６を参照して、出力制御装置２０は、不足周波数リレー要素５１８と、過周波数リレー要素５２０と、論理ゲート６２０と、オンディレータイマ６２２と、論理ゲート６２４と、オンディレータイマ６２６と、出力回路６２８とを含む。不足周波数リレー要素５１８および過周波数リレー要素５２０の動作は、図４で説明した動作と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。

【0061】

論理ゲート６２０は、不足周波数リレー要素５１８および過周波数リレー要素５２０の各出力の論理レベルを反転した各値のＡＮＤ演算を行ない、演算結果をオンディレータイマ６２２に出力する。

【0062】

オンディレータイマ６２２は、論理ゲート６２０からの出力値“１”が時間Ｔ４の間維持された場合に、論理ゲート６２４に出力値“１”を出力する。時間Ｔ４は、母線２Ｄの周波数が安定しているとみなせる時間に設定される。

【0063】

論理ゲート６２４は、有効判定出力要素６１２およびオンディレータイマ６２２の各出力値のＡＮＤ演算を行ない、演算結果をオンディレータイマ６２６に出力する。オンディレータイマ６２６は、論理ゲート６２４からの出力値“１”が時間Ｔ５の間維持された場合に、論理ゲート６２８に出力値“１”を出力回路６２８に出力する。論理ゲート６２８は、出力回路６２８は、オンディレータイマ６２６から出力値“１”の入力を受けた場合に、一定時間だけ“１”を出力する。

【0064】

上述したロジックによると、発電機Ｇと基幹系統６との連系が各遮断器ＣＢにより遮断されていない場合、かつ各リレー要素により異常が検出されていない（電力系統４に故障が発生していない）場合に、ＰＳＳ機能を有効化するための有効信号が出力される（すなわち、出力回路６２８から“１”が出力される）。

【0065】

＜機能構成＞
図７は、本実施の形態に従う系統安定化システム１０００の機能構成を示す模式図である。図７を参照して、端末装置１０は、開閉状態検出部１１０と、開閉情報送信部１２０とを含む。中央制御装置８０は、開閉情報受信部８１０と、状態判断部８２０と、判断結果送信部８３０とを含む。出力制御装置２０は、判断結果受信部２１０と、電気量取得部２２０と、故障判定部２３０と、出力制御部２４０とを含む。これらの各機能は、例えば、各装置の演算処理部のＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムを実行することによって実現される。なお、これらの機能の一部または全部はハードウェアで実現されるように構成されていてもよい。

【0066】

端末装置１０の開閉状態検出部１１０は、ＤＩ回路を介して、各遮断器ＣＢの開閉状態を検出する。開閉状態検出部１１０は、各遮断器ＣＢが開状態なのか、閉状態（すなわち、閉じた状態）なのかを検出する。開閉情報送信部１２０は、通信インターフェイスを介して、検出結果である開閉状態を示す情報（開閉情報）を中央制御装置８０に送信する。端末装置１０Ａの開閉状態検出部１１０および開閉情報送信部１２０は、例えば、図３中の開状態検出要素５００Ａおよび開状態検出要素５０２Ａに対応する。

【0067】

中央制御装置８０の開閉情報受信部８１０は、通信インターフェイスを介して、各端末装置１０から送信される開閉情報を受信する。状態判断部８２０は、各遮断器ＣＢの開閉状態に基づいて、各遮断器ＣＢのうちのいずれかの遮断器が開状態であるか否かを判断する。判断結果送信部８３０は、通信インターフェイスを介して、状態判断部８２０の判断結果（各遮断器ＣＢのうちのいずれかの遮断器が開状態であるとの判断結果、または各遮断器ＣＢのすべてが閉状態であるとの判断結果）を出力制御装置２０に送信する。

【0068】

開閉情報受信部８１０および状態判断部８２０は、例えば、図３中の論理ゲート５１０および図５中の論理ゲート６１０に対応する。判断結果送信部８３０は、例えば、図３中のロック判定出力要素５１２および図５中の有効判定出力要素６１２に対応する。

【0069】

出力制御装置２０の判断結果受信部２１０は、通信インターフェイスを介して、中央制御装置８０から送信される判断結果を受信する。電気量取得部２２０は、計器用変流器ＣＴおよび計器用変圧器ＶＴを介して、電気量を取得する。具体的には、電気量取得部２２０は、母線２Ｄと発電機Ｇとの間の線路Ｌｇの電流を計器用変流器ＣＴを介して取得し、母線２Ｄの電圧を計器用変圧器ＶＴを介して取得する。

【0070】

故障判定部２３０は、取得された電気量に基づいてリレー演算を実行することにより、電力系統４で故障が発生しているか否かを判定する。具体的には、故障判定部２３０は、発電所１０２の母線２Ｄの通過有効電力の変化率が異常である場合に動作する有効電力変化率リレーと、母線２Ｄの電圧の周波数Ｆの大きさが異常である場合に動作する周波数リレーと、周波数Ｆの変化率が異常である場合に動作する周波数変化率リレーとを含む。周波数リレーは、周波数Ｆが設定周波数Ｆ１未満になった場合に動作する不足周波数リレーと、周波数Ｆが設定周波数Ｆ２以上になった場合に動作する過周波数リレーとを含む。すなわち、周波数リレーは、周波数Ｆが整定範囲（Ｆ１≦Ｆ＜Ｆ２）から外れた場合に動作する。

【0071】

故障判定部２３０は、有効電力変化率リレー、周波数リレーおよび周波数変化率リレーのうちの少なくとも１つのリレーが動作した場合に、電力系統４で故障が発生していると判定する。また、故障判定部２３０は、周波数リレーが動作しない時間（周波数異常が発生していない時間）が予め定められた時間（例えば、時間Ｔ４）以上になった場合に、電力系統４で故障が発生していないと判定する。

【0072】

出力制御部２４０は、各遮断器の開閉状態の判断結果に基づいて、ＰＳＳ３２による系統安定化信号出力をロックまたは有効化する。具体的には、ある局面では、出力制御部２４０は、各遮断器ＣＢのうちのいずれかの遮断器が開状態であるとの判断結果に少なくとも基づいて、ＰＳＳ３２による系統安定化信号出力をロックする。この場合、出力制御部２４０は、ロック信号を励磁制御装置３０に出力する。別の局面では、出力制御部２４０は、各遮断器ＣＢがすべて閉状態であるとの判断結果に基づいて、当該系統安定化信号出力を有効にする（すなわち、系統安定化信号がロックされている場合、当該ロックを解除する）。この場合、出力制御部２４０は、有効信号を励磁制御装置３０に出力する。

【0073】

なお、出力制御部２４０は、各遮断器ＣＢの開閉状態の判断結果に加えて、故障判定部２３０による判定結果をさらに考慮して、ＰＳＳ３２による系統安定化信号出力をロックまたは有効化する構成であってもよい。具体的には、ある局面では、出力制御部２４０は、各遮断器ＣＢのうちのいずれかの遮断器が開状態であると判断され、かつ電力系統４で故障が発生していると判定された場合に、系統安定化信号出力をロックする。この場合、出力制御部２４０は、ロック信号を励磁制御装置３０に出力する。別の局面では、ＰＳＳ３２の系統安定化信号出力がロックされている場合、出力制御部２４０は、各遮断器ＣＢがすべて閉状態であると判断され、かつ電力系統４で故障が発生していないと判定された場合に、系統安定化信号出力を有効にする。

【0074】

また、図４，図６，図７を参照して、判断結果受信部２１０は、例えば、論理ゲート５３０、６２４に対応する。故障判定部２３０は、例えば、有効電力変化率リレー要素５１４、不足周波数リレー要素５１８、過周波数リレー要素５２０、周波数変化率リレー要素５２２、オフディレータイマ５１６，５２４，５２８、オンディレータイマ６２２、および論理ゲート５２６，６２０に対応する。出力制御部２４０は、例えば、論理ゲート５３０，６２４、オンディレータイマ６２６および出力回路５３２，６２８に対応する。

【0075】

＜処理手順＞
図８は、本実施の形態に従う系統安定化システム１０００の処理手順の一例を示すフローチャートである。典型的には、図８に示す各ステップは、各装置のＣＰＵにより実行される。

【0076】

図８を参照して、端末装置１０は、各遮断器ＣＢの開閉状態を検出して（ステップＳ１０）、当該開閉状態を示す開閉情報を中央制御装置８０に送信する（ステップＳ１２）。

【0077】

中央制御装置８０は、各端末装置１０から各遮断器ＣＢの開閉状態を示す情報を受信して（ステップＳ１４）、当該情報に基づいて各遮断器ＣＢがすべて閉状態であるか否かを判断する（ステップＳ１６）。

【0078】

各遮断器ＣＢがすべて閉状態である場合には（ステップＳ１６においてＹＥＳ）、中央制御装置８０は、各遮断器がすべて閉状態であるとの判断結果（発電機Ｇと基幹系統６とが連系されているとの判断結果）を出力制御装置２０に送信する（ステップＳ１８）。そうではない場合には（ステップＳ１６においてＮＯ）、中央制御装置８０は、各遮断器のいずれかが開状態であるとの判断結果（発電機Ｇと基幹系統６との連系が遮断されているとの判断結果）を出力制御装置２０に送信する（ステップＳ２０）。

【0079】

出力制御装置２０は、計器用変流器ＣＴおよび計器用変圧器ＶＴを介して電気量を取得して（ステップＳ２２）、中央制御装置８０から送信された判断結果を受信する（ステップＳ２４）。

【0080】

出力制御装置２０は、発電機Ｇと基幹系統６との連系が遮断されているとの判断結果を受信しているか否かを判断する（ステップＳ２６）。当該判断結果を受信している場合（ステップＳ２６においてＹＥＳ）、出力制御装置２０は、電気量に基づいて、電力系統４で故障が発生しているか否かを判断する（ステップＳ２８）。故障が発生している場合（すなわち、発電機Ｇと基幹系統６との連系が遮断されており、かつ故障が発生している場合）には（ステップＳ２８においてＹＥＳ）、出力制御装置２０は、系統安定化信号をロックするためのロック信号を励磁制御装置３０に出力する（ステップＳ３０）。一方、故障が発生していない場合には（ステップＳ２８においてＮＯ）、出力制御装置２０は処理を終了する。この場合、出力制御装置２０は、ロック信号を出力しない。

【0081】

これに対して、発電機Ｇと基幹系統６とが連系されているとの判断結果を受信している場合（ステップＳ２６においてＮＯ）、出力制御装置２０は、電気量に基づいて、電力系統４で故障が発生しているか否かを判断する（ステップＳ３２）。故障が発生していない場合（すなわち、発電機Ｇと基幹系統６とが連系されており、かつ故障が発生していない場合）には（ステップＳ３２においてＮＯ）、出力制御装置２０は、系統安定化信号を有効にするための有効信号を励磁制御装置３０に出力する（ステップＳ３４）。一方、故障が発生している場合には（ステップＳ３２においてＹＥＳ）、出力制御装置２０は処理を終了する。この場合、出力制御装置２０は、有効信号を出力しない。

【0082】

＜利点＞
本実施の形態によると、発電所１０２内の母線２Ｄに接続された遮断器ＣＢｄ１の開閉情報だけではなく、発電所１０２から離れた各電気所１００Ａ〜１００Ｃ内の母線２Ａ〜２Ｃに接続された各遮断器ＣＢａ１〜ＣＢｃ２の開閉情報も考慮して、発電機Ｇと基幹系統６との連系が遮断されているか否かが判断される。したがって、送電線Ｌの各地点において発電機Ｇと基幹系統６との連系の遮断を精度よく把握できるため、発電側が単独系統となった場合にＰＳＳのロックを迅速に行なうことができる。これにより、単独系統発生時におけるＰＳＳ不要動作による電圧上昇を防ぐことができる。また、発電機Ｇが基幹系統に連系した場合には、ＰＳＳの有効化を迅速に行なうことにより、電力系統の安定度を維持できる。

【0083】

また、本実施の形態によると、発電機Ｇの出力に関わらず、ＰＳＳをロックおよび有効にすることができる。

【0084】

さらに、本実施の形態によると、電力系統４での故障発生の有無を考慮してＰＳＳをロックおよび有効にすることもできる。これによると、電力系統４で故障が発生していない場合における不要なＰＳＳのロックを防ぐことができるとともに、電力系統４で故障が発生している場合における不要なＰＳＳの有効化を防ぐことができる。

【0085】

［その他の実施の形態］
上述した実施の形態では、出力制御装置２０は、電力系統４での故障発生の有無を判定する場合に、有効電力変化率リレー、周波数リレーおよび周波数変化率リレーの３つを利用する構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、出力制御装置２０は、３つのリレーの少なくとも１つを利用して故障の有無の判定を実行してもよい。また、リレーの種類も上記に限られず、出力制御装置２０は、母線２Ｄが設定電圧以上となった場合に動作する過電圧リレー、母線２Ｄが設定電圧未満となった場合に動作する不足電圧リレーを利用して、故障判定を実行してもよい。

【0086】

上述した実施の形態において、中央制御装置８０および出力制御装置２０は、別体の装置として説明したが、一体の装置として構成されていてもよい。この場合、中央制御装置８０および出力制御装置２０を一体にした制御装置は、これらの各機能を有する。典型的には、当該制御装置は、図７中の開閉情報受信部８１０と、状態判断部８２０と、電気量取得部２２０と、故障判定部２３０と、出力制御部２４０とを含む。この場合、制御装置は、発電所１０２内に設けられる。

【0087】

また、端末装置１０Ｄおよび出力制御装置２０が、一体の装置として構成されていてもよい。この場合、当該装置は、典型的には、図７中の開閉状態検出部１１０と、状態判断部８２０と、判断結果送信部８３０とを含む。

【0088】

さらに、上述した実施の形態において、端末装置１０Ｄ、中央制御装置８０および出力制御装置２０を、一体の制御装置として構成されていてもよい。この場合、当該制御装置は、図７中の開閉状態検出部１１０と、状態判断部８２０と、電気量取得部２２０と、故障判定部２３０と、出力制御部２４０とを含む。

【0089】

上述の実施の形態として例示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能である。

【0090】

また、上述した実施の形態において、その他の実施の形態で説明した処理や構成を適宜採用して実施する場合であってもよい。

【0091】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0092】

２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ 母線、４ 電力系統、６ 基幹系統、１０ 端末装置、２０ 出力制御装置、３０ 励磁制御装置、４０ 界磁巻線、５０ 補助変成器、６０ ＡＤ変換部、７０ 演算処理部、７１ バス、７２ ＣＰＵ、７３ ＲＯＭ、７４ ＲＡＭ、７５ ＤＩ回路、７６ ＤＯ回路、７７ 入力インターフェイス、８０ 中央制御装置、１００Ａ〜１００Ｃ 電気所、１０２ 発電所、１１０ 開閉状態検出部、１２０ 開閉情報送信部、２１０ 判断結果受信部、２２０ 電気量取得部、２３０ 故障判定部、２４０ 出力制御部、５１２ ロック判定出力要素、５１４ 有効電力変化率リレー要素、５１６，５２４，５２８ オフディレータイマ、５１８ 不足周波数リレー要素、５２０ 過周波数リレー要素、５２２ 周波数変化率リレー要素、５３２，６２８ 出力回路、６１２ 有効判定出力要素、６２２，６２６ オンディレータイマ、８１０ 開閉情報受信部、８２０ 状態判断部、８３０ 判断結果送信部、１０００ 系統安定化システム、ＣＴ 計器用変流器、Ｇ 発電機、Ｌ 送電線、Ｌｇ 線路、ＴＲａ，ＴＲｂ，ＴＲｃ 変圧器、ＴＲｍ 主変圧器、ＶＴ 計器用変圧器。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】