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技術 発電機制御装置

出願人 株式会社日立製作所
発明者 森重樹鶴貝満男中田祐司
出願日 2000年7月25日 (18年11ヶ月経過) 出願番号 2000-229026
公開日 2002年2月8日 (17年5ヶ月経過) 公開番号 2002-044997
状態 特許登録済
技術分野 交流の給配電 発電機の制御
主要キーワード 制御対象量 次制御周期 上乗せ量 出力上下限値 調整力 火力発電機 出力変化速度 出力変化量
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2002年2月8日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

課題

電力系統監視制御システム周波数制御では、各発電機に対する出力調整を行うことで、系統内、及び系統間需給バランスを保つことで、系統周波数基準値に保っているが、出力変化速度の小さい火力発電機等では、出力変化指令を行っても、その変化量が微小であるために、発電機の応動が得られず、そのため周波数偏差が解消出来ない場合があった。

解決手段

制御対象量を配分対象発電機に対して従来の手法にて配分計算を行った後、発電機の種別に応じて一定量の指令値の上乗せを行う。上乗せした指令値により、発電機の応動を得ることが出来、本来その発電機で変化可能な出力変化が行われる。各発電機が配分計算により求められた配分量の出力変化を行うことにより、需給バランスが保たれ、結果として系統周波数の基準周波数からの偏差を解消することが出来る。

概要

背景

周波数制御を行う発電機制御装置では、基準となる周波数からの偏差電力換算し、更に需給調整対象外の系統間との電力融通がある場合は、融通スケジュールと融通点を流れる潮流との偏差分を加えたAR(Area Requirement)と呼ばれる電力を制御対象量とする。この制御対象量を需給調整可能な発電機群に対して配分し、その配分量各発電機の現在の出力に加算または減算して、各発電機に指令する。発電機群は指令値に対する応動として出力変化を行い、その結果として電力系統需給バランスが保たれ、系統の周波数が基準周波数に保たれる。

制御対象量であるARを需給調整可能な各発電機に配分する場合、従来までは、出力変化速度と呼ばれる各発電機がある一定時間に出力変化可能な量と、各発電機毎の出力上下限を元に、出力変化速度による比例配分に上下限の制約を付した配分計算を行っていた。

その場合、水力系(揚水)の発電機は出力変化速度が十分速い為、周波数制御の対象とする制御周期(数秒から数十秒)間に変化可能な出力変化量が大きい為、出力指令値の変化分に対して、発電機の応動が得られ、周波数制御を行うことが出来る。これに対して火力系(石油石炭)の発電機は出力変化速度が遅い為、制御周期間に変化可能な出力変化量が小さく、発電機の応動を得られない場合がある。

概要

電力系統の監視制御システムの周波数制御では、各発電機に対する出力調整を行うことで、系統内、及び系統間の需給バランスを保つことで、系統周波数基準値に保っているが、出力変化速度の小さい火力発電機等では、出力変化指令を行っても、その変化量が微小であるために、発電機の応動が得られず、そのため周波数の偏差が解消出来ない場合があった。

制御対象量を配分対象発電機に対して従来の手法にて配分計算を行った後、発電機の種別に応じて一定量の指令値の上乗せを行う。上乗せした指令値により、発電機の応動を得ることが出来、本来その発電機で変化可能な出力変化が行われる。各発電機が配分計算により求められた配分量の出力変化を行うことにより、需給バランスが保たれ、結果として系統周波数の基準周波数からの偏差を解消することが出来る。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

電力系統に接続する複数の発電機の出力調整を行うことで、電力系統の周波数制御を行う発電機制御装置において、過制御を行うことにより周波数制御を行う発電機制御装置。

請求項2

出力調整を行う制御周期時間内の個別の発電機の出力変化可能幅が、発電機に対する不感帯に収まる場合に、過制御を行うことによって、発電機の出力変化を起こすことが出来る請求項1の発電機制御装置。

請求項3

出力変化速度の小さい種類の発電機に対してのみ過制御を行うことの出来る、請求項1の発電機制御装置。

請求項4

過制御による制御量に上限を持たせることで、不要な周波数動揺を抑制することが出来る請求項1の発電機制御装置。

技術分野

0001

本発明は、電力系統監視制御システムのうち、発電機群出力調整を行い、需給調整を目的とする電力系統監視制御システム発電機制御装置に関する。

背景技術

0002

周波数制御を行う発電機制御装置では、基準となる周波数からの偏差電力換算し、更に需給調整対象外の系統間との電力融通がある場合は、融通スケジュールと融通点を流れる潮流との偏差分を加えたAR(Area Requirement)と呼ばれる電力を制御対象量とする。この制御対象量を需給調整可能な発電機群に対して配分し、その配分量各発電機の現在の出力に加算または減算して、各発電機に指令する。発電機群は指令値に対する応動として出力変化を行い、その結果として電力系統の需給バランスが保たれ、系統の周波数が基準周波数に保たれる。

0003

制御対象量であるARを需給調整可能な各発電機に配分する場合、従来までは、出力変化速度と呼ばれる各発電機がある一定時間に出力変化可能な量と、各発電機毎の出力上下限を元に、出力変化速度による比例配分に上下限の制約を付した配分計算を行っていた。

0004

その場合、水力系(揚水)の発電機は出力変化速度が十分速い為、周波数制御の対象とする制御周期(数秒から数十秒)間に変化可能な出力変化量が大きい為、出力指令値の変化分に対して、発電機の応動が得られ、周波数制御を行うことが出来る。これに対して火力系(石油石炭)の発電機は出力変化速度が遅い為、制御周期間に変化可能な出力変化量が小さく、発電機の応動を得られない場合がある。

発明が解決しようとする課題

0005

上記の従来技術では、微少な出力変化の指令でも発電機が応動することを前提としており、発電機の応動が得られない場合を考慮していない。そのため、実際に発電機が指令値に対して応動しない場合、周波数制御において周波数と基準周波数との偏差が解消されない問題が有った。

0006

本発明の目的は、出力変化速度の小さい発電機に対しても、その制御周期内に変化することのできる出力変化を得ることにある。

課題を解決するための手段

0007

上記目的を達成するために、本発明では発電機が制御周期内に変化することの出来る出力変化量範囲内で配分された出力変化量に対して、ある量を上乗せして出力指令を行うことで発電機の応動を引き出し、結果として制御周期内に変化可能な出力変化を得ることが出来るようにしたものである。

0008

また、本発明では、発電機の種類により応動の特性が異なることを考慮し、発電機の種類毎に指令値を上乗するか否か使い分ける機能を付加している。更に、上乗せ指令対象の種類の発電機の内でも出力変化速度の速い発電機は、上乗せ指令を行わなくても出力変化指令に対して応動することから、追従許容量と呼ばれる上乗せ指令値の上限を定め、過制御による不要な動揺を起こさないようにしている。

発明を実施するための最良の形態

0009

以下、本発明の一実施形態を図面に従って説明する。

0010

図1は、本発明の一実施形態による、周波数制御の処理フローを示している。

0011

ARは、現在の周波数と電力系統の基準周波数との偏差を電力に換算したもの、及び電力系統間で電力融通が有る場合は、融通点を流れる潮流と融通スケジュールとの偏差分、更に電力融通の過去の偏差実績分から求められる(11)。

0012

ARはそのまま周波数制御に用いられることは無く、制御周期より短いフリンジ分をフィルタにより除去し、更にARの積分ゲイン微分ゲイン比例ゲイン、及び配分対象の各発電機の現在出力ベース指令値の偏差を加えたものを制御対象量としている(12)。

0013

周波数制御では、このようにして求めた制御対象量を、配分計算対象である周波数制御対象の発電機に対して配分を行うことにより、発電機の指令値を求めている。まず、配分計算対象の各発電機の出力変化速度、及び出力上下限より各発電機に対する配分量ΔPiを算出する(13)。

0014

次に、各発電機のうち指令値の上乗せ指令対象の発電機に対して、上乗せを行った配分量を算出する。尚、配分量が負量の場合は、上乗せ量も絶対値が同じ負の値とする(15)。

0015

上乗せ指令を行った指令値が、追従許容量Lを逸脱している場合は、その許容量以内に抑える(16)。

0016

更に、各発電機の出力上下限と比較し、出力上下限を逸脱している場合は、その上下限値を配分値とする(17)。

0017

次制御周期までに、上乗せ指令を行った発電機が追従できる出力は出力変化速度、又は出力上下限値限度である。従って次の制御周期では、その時点での各発電機の現在出力を基点として、上記11〜16のフローを実施する。

発明の効果

0018

図2は本発明にて周波数制御を行った場合の発電機の指令値、並びに出力の関係を示している。

0019

ある発電機の現在出力を21、出力変化速度による出力変化可能幅を22とする。

0020

従来の方法で,発電機の出力変化可能幅で指令値を抑えると、最大でも21又は22の指令しか行うことが出来ず、変化幅微小であるため発電機が応動しない。しかし、本発明の手法を用いることにより、23、又は24の指令を行うことができ、発電機は22、または23の出力変化を行うことが出来る。

0021

これにより従来まで電力系統上は十分な周波数の調整力を持ちながら、十分な調整を行えなかった問題を解消でき、各発電機の持つ調整力を十分引き出して周波数制御を行うことができ、電力系統の周波数の品質を確保できる。

図面の簡単な説明

0022

図1本発明の処理の流れを示すフロー図。
図2本発明による各発電機の出力変化を示す図。

--

0023

21…現在出力、22…上側最大出力変化量、23…下側最大出力変化量、24…上側上乗せ指令値、25…下側上乗せ指令値。

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