适用于发电系统的系统稳定装置制造方法及图纸

一种发电系统，其把旋转电机型发电机１连接到电力系统中，向电力系统中输出电力，其具有发电机１、励磁系统７和励磁控制部４，并且，还具有：短周期型稳定部１３、１４，用于根据发电机１的电参数和机械参数中的至少一个，输出一种为抑制短周期的电力波动所需的短周期型稳定信号：以及长周期型稳定部１０，用于根据发电机１的机械参数，输出一种为抑制长周期电力波动所需的长周期型稳定信号；短周期型稳定部１３、１４和长周期型稳定部１０的输出被送入到励磁控制部４内。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
适用于发电系统的系统稳定装置
本专利技术涉及与电力系统有关的发电系统，尤其涉及一种组装在像同步发电机一样的旋转电机式发电机的励磁控制系统内，对与该发电机有关的电力系统中的电力(功率)波动进行衰减，以提高上述电力系统的稳定度的系统稳定化装置。
技术介绍
一般，作为旋转电机式发电机对像同步发电机一样的发电机的激磁电路进行励磁的励磁系统，可大体分为：使用交流励磁机的交流励磁机方式、使用直流励磁机的直流励磁机方式、以及使用像可控硅那样的半导体开关元件的静止型励磁方式。以下，励磁系统以现在的励磁方式主流的静止型励磁方式的典型示例即可控硅励磁方式为例，详细说明适用于该方式的系统稳定装置(power stabilizing system:PSS：功率稳定系统)。图1是表示采用了现有的PSS的励磁系统的构成例的方框图，该PSS对发电机式的电力波动(1～2秒左右的短周期电力波动)是有效的。在图1中，发电机励磁控制装置，为了保持发电机1的端电压一定，把设定发电机电压的AVR电压基准(以下简称90R)2、以及检测发电机电压的仪器用变压器(以下简称PT)3输入至自动稳压器(以下简称AVR)4内，由AVR4进行发电机电压控制运算。另一方面，实现发电机1稳定运转的PSS5，把该PSS输出信号输入到AVR4内，加上发电机电压控制运算，从而能调整-->发电机1的激磁电压，控制发电机1的瞬态有效功率，达到抑制电力波动的目的。励磁变压器6是为了从发电机1的电压中取出励磁源而设置的，把该变压器6的输出电压输入到可控硅桥路7内。利用AVR4的输出信号来控制可控硅桥路7的触发角，从而使发电机1的励磁电压发生变化，根据上述90R2的设定来调整发电机电压。现在，实用化的PSS5从采用PT3的发电机电压和采用CT的发电机电流中检测出发电机1的有效功率P8，检测和运算其变化量△P、或发电机1的转子的旋转速度ω9的变化量△ω、或相当于无图示的系统侧频率变化的发电机电压频率变化量△f，作为使用其中的某一个信号或使用多个信号的PSS(以下简称多变量PSS)。在这些多变量PSS5中尤其大量使用的是把发电机1的有效功率的变化量△P作为输入使用，具有适当稳定函数的PSS(以下简称△P-PSS)。其理由是，与可以进行电气检测，把发电机1的转子旋转速度ω9的变化量△ω作为输入使用，具有适当稳定化函数的PSS(以下简称△ω-PSS)相比较，不大需要相位补偿，所以容易设定稳定化函数。作为PSS的代表例，图1所示的多变量PSS5，由于电力波动的频带比△P-PSS和△ω-PSS宽，所以把由发生的电力波动的抑制效果大的△P-PSS和△ω-PSS而构成的多变量PSS(以下简称(△P+△ω)-PSS)适用于可控硅励磁系统内。而且，此外，也还有△ωP-PSS、△ω-PSS、把发电机1的电压和电流的频率信号作为输入使用，具有适当的稳定函数的PSS(以下简称△f-PSS)、以及由△P-PSS和△f-PSS构成的-->PSS(以下简称△P+△f-PSS)被适用于可控硅励磁系统内。并且，同样，也还有在交-直流励磁机方式中适用上述各种PSS的。此外，在励磁系统中还适用其他各种装置，例如：防止发电机1过励磁的过励磁限制装置、限制发电机1的欠励磁的欠励磁限制装置、以及主要限制励磁变压器6和发电机1的电枢线圈的过励磁的V/F限制装置(其中，V是发电机电压，F是发电机频率)等。但由于它们不直接影响PSS5的动作，所以，在此仅说明AVR4和PSS5。并且，同样，作为硬件，模拟方式和数字方式均已实用化，但因AVR4和多变量PSS5是功能说明，所以对两者均能适用。如上所述，励磁系统有许多种，但由于图1所示的励磁系统是现在的主流的励磁系统，所以，以下以该励磁系统为例，详细说明现有技术。图2是表示现有(过去)AVR4的构成例的方框图。在图2中，多变量PSS5的PSS输出信号5A被输入到AVR4内，由加法器A1将其叠加到与90R2和PT3所检测出的发电机电压Vg3A的偏差运算结果上。该叠加信号△V70被输入到为使电压控制环路稳定化而用的增益和超前滞后所构成的电压控制部11内。该电压控制部11的输出与发电机1的励磁电压Efd12等效。图3是表示过去的多变量PSS5构成例的方框图。该多变量PSS5如图3所示，有效功率P的变化量-△P通过稳定化函数Gp(S)13，发电机1的旋转速度w9的变化量△ω9A通过稳定化函数Gw(S)14，由加法器A2进行叠加，作为PSS输出信号5A从输出限幅器15被输入到AVR4内。这些稳定化函数Gp(S)13、Gw(S)14，如图4的方框图所示，其构成具有的功能是：使输入信号通过复位滤波器16、超前滞后电路17、限幅器18，除出-->杂波成分。利用这些功能，多变量PSS5能消除对未发生电力波动时的AVR控制的稳态误差，进而修正相位，加工成适当的电压调整信号，进行输出。但是，近年来，在电力系统规模扩大的同时，电力系统的稳定性问题也更加严重，过去的主要稳定性问题是短周期的约1秒左右的局部波动，同时发生的系统间的波动，即长周期2秒至3秒的电力波动。现在运转中的许多发电机中采用的△P-PSS，提高了对局部波动的抑制效果。并且，作为长周期电力波动抑制对策，有报告指出：在许多发电机中也采用(△P-△ω)-PSS，具有增加稳定送电功率的效果(参考文献‘广域电力波动抑制效果用的脉冲PSS的开发’平成8年电气学会电力·能源部门大会论文、‘抑制有关系统的长周期波动的多个(复数)PSS的开发以及有关波动模式的研究’电学论B、Vol.115-B、No.1、1995)。长周期电力波动，电力公司间的互换电力越多，电力波动周期越长，用现在的PSS很难抑制。但是，为了提高电力公司发电设备的使用效率，并进行灵活的系统运用，希望扩大电力公司间的互换电力，将来，计划进一步增加互换电能。并且，采用IPP(独立电力事业发电)的电力向运距离用户售电或者自用发电电力的自己输送如果增加，电力的长距离送电量将增加。例如图5所示，在由多台发电机G和负荷构成的电力系统68A、68B、69中，为了从电力系统68A向68B进行功率互换，有这样一种系统构成，即通过把这些电力系统68A、68B、69连系起来的输电线60A、60B，进行长距离输电。-->在这种电力系统中，如前所述，预计数年后的将来与现在相比，从电力系统68A向电力系统68B供应的互换电能将逐渐增加。并且，若考虑该互换电能的增加，则在上述的(△P+△ω)-PSS中，系统中发生的重大事故，例如由于打雷等造成了相接地事故，结果引起大规模电力波动时，构成大电力系统的各个电力系统68A、68B、69内发生的发电机方式的电力波动之外，由于电力系统68A、68B之间发生的系统方式的电力波动的抑制力薄弱，所以，预计会出现难于维持稳定性的情况。因此，对系统中预计可能发生的系统事故，能保持稳定性的极限将成为互换电力的极限。图6是表示以长距离输电广域系统为对象，发生3相事故时的稳定性模拟结果的一例的图。该模拟表示使用现在实用化的PSS时的事故后的电力波动波形。因该事故而发生的电力波动周期约为5.5秒。并且，可以看出，事故后经过40秒，仍继续进行电力波动，接近于稳定性极限。根据该系统条件，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发电系统，它把旋转电机型发电机连接到电力系统中，向上述电力系统输出电力，其特征在于具有： 励磁电路，用于对上述发电机的激磁电路进行励磁； 励磁控制部，它为使上述发电机的输出达到规定电压，对上述励磁电路的励磁进行控制； 短周期型稳定部，它根据上述发电机的电参数和机械参数中的至少一个，输出一种为抑制短周期电力波动所需的短周期型稳定信号； 长周期型稳定部，它根据上述发电机的机械参数，输出为抑制比上述短周期长的长周期电力波动所需的长周期型稳定信号；以及 输出部，用于向上述励磁控制部内输出上述短周期型稳定部和上述长周期型稳定部的输出信号。

【技术特征摘要】
JP 1998-1-13 5043/981．一种发电系统，它把旋转电机型发电机连接到电力系统中，向上述电力系统输出电力，其特征在于具有：励磁电路，用于对上述发电机的激磁电路进行励磁；励磁控制部，它为使上述发电机的输出达到规定电压，对上述励磁电路的励磁进行控制；短周期型稳定部，它根据上述发电机的电参数和机械参数中的至少一个，输出一种为抑制短周期电力波动所需的短周期型稳定信号；长周期型稳定部，它根据上述发电机的机械参数，输出为抑制比上述短周期长的长周期电力波动所需的长周期型稳定信号；以及输出部，用于向上述励磁控制部内输出上述短周期型稳定部和上述长周期型稳定部的输出信号。2、一种系统稳定装置，它被组装到旋转电机型发电机的励磁控制系统内，旨在加速衰减该发电机所连接的电力系统中的电力波动，提高上述电力系统的稳定性，其特征在于，具有：短周期型稳定部，它根据上述发电机的电参数和机械参数中的至少一个，计算出为抑制短周期电力波动所需的短周期型稳定化信号；长周期型稳定部，它根据上述发电机的机械参数，计算出为抑制比上述短周期长的长周期电力波动所需的长周期型稳定化信号；以及加法部，它把上述短周期型稳定部和上述长周期型稳定部的输出加到上述励磁控制系统中。3、如权利要求2所述的系统稳定装置，其特征在于：上述长周期型稳定部具有包括相位补偿函数在内的稳定函数，该相位补偿函数用于对上述发电机的转子的旋转速度信号进行相位滞后补偿，以便所述旋转速度信号与上述发电机的转子相位角信号同相。4．如权利要求3所述的系统稳定装置，其特征在于：上述长周期型稳定部具有用于把下列信号中的至少一种置换成上述旋转速度信号的置换部，所述信号是：上述发电机的电压频率信号；电流频率信号；上述发电机的有效功率信号；由与上述发电机相连结的水轮机的导流叶片开度信号、和上述发电机的有效功率信号组合，而生成的旋转速度信号；由与上述发电机直接连结的透平机的阀门开度信号、和上述发电机的有效功率信号组合而生成的旋转速度信号；由上述发电机的转子的相位角信号、和上述发电机的电压相位信号组合所生成的发电机内部相位信号；由上述发电机的电压信号和电流信号相组合而生成的发电机内部电压相位信号、与发电机电压相位信号相组合而生成的发电机内部相位信号；由上述发电机的有效功率信号和上述发电机的电压信号相组合所生成的上述发电机的转子的相位角信号，以及由上述发电机的电压信号和电流信号的组合所生成的发电机内部电压相位信号。5．如权利要求3所述的系统稳定装置，其特征在于：上述长周期型稳定部具有控制常数变更部，该变更部根据上述长周期的电力波动的频率，把上述稳定函数中的控制常数自动地变更成规定值。6．如权利要求2所述的系统稳定装置，其特征在于：上述长周期型稳定部具有多个长周期型稳定部。7．如权利要求6所述的系统稳定装置，其特征在于：上述多个长周期型稳定部分别具有包括相位补偿函数在内的稳定函数，该相位补偿函数用于对上述发电机的转子的旋转速度信号进行相位滞后补偿，以便上述旋转速度信号与上述发电机转子相位角信号同相，而且，各稳定函数具有不同的控制常数。8．如权利要求2所述的系统稳定装置，其特征在于：上述短周期型稳定部具有：第1抑制部，它具有第1稳...

【专利技术属性】
技术研发人员：须藤义也，竹内昭，三谷嘉伸，川崎守，安藤干人，平山开一郎，上村洋市，福岛宣夫，曾我部敏明，
申请(专利权)人：中部电力株式会社，东芝株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]