同步机的励磁控制装置及励磁控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种同步机的励磁控制装置及励磁控制方法，其能够从电力系统的发电侧从根本上应对电压维持能力不足及其变动的课题。同步机的励磁控制装置控制与电力系统连接的同步机的励磁，其具备补偿电路，该补偿电路根据励磁电流或励磁电流等价物的大小可变地调整励磁控制系统的控制常数，励磁控制系统对同步机的励磁绕组中流动的电流进行操作。机的励磁绕组中流动的电流进行操作。机的励磁绕组中流动的电流进行操作。

【技术实现步骤摘要】
同步机的励磁控制装置及励磁控制方法


[0001]本专利技术涉及同步机的励磁控制装置及励磁控制方法，特别涉及适合在不具备电力系统电压调整功能的可再生能源增大的状况下进行电力系统电压调整的同步机的励磁控制装置及励磁控制方法。

技术介绍

[0002]电力系统的电压调整主要通过发电站中的发电机的励磁控制以及在变电站中设置的调相设备的控制来维持。关于这一点，在现有的发电站中，具备电力系统电压调整功能的火力发电站、原子能发电站以及水力发电站(以下称为现有型发电)是主流，但近年来不具备电力系统电压调整功能的可再生能源所占的比例增大。其结果是，从整个电力系统来看，存在电压调整能力不足的倾向。
[0003]由此，提出了考虑了太阳能发电、风力发电等可再生能源的电力系统运用，例如在专利文献1中，其目的在于提供一种电力系统电压无功功率监视控制装置，即使发生可再生能源的输出因天气而随着时间经过变动的情况、电源结构或系统结构被变更的情况等，也能够维持电力系统的电压与无功功率的平衡，并且能够提高经济性，提出了以下一种电力系统电压无功功率监视控制装置，其对能够调整电力系统的电压、无功功率的单独装置赋予发送数据，电力系统电压无功功率监视控制装置使用表示电力系统稳定性的1个以上的指标来求出1个以上的目标值制约，根据目标值制约得到关于目标值的信息，将包含关于目标值的信息的发送数据提供给单独装置，由单独装置调整该设置部位的电压、无功功率”。
[0004]另外，专利文献2的目的在于提供一种无功功率控制系统，在使用AQR 控制(基于自动无功功率调整装置AQR(Automatic Reactive Power Regulator) 的控制)来控制无功功率的情况下，不会成为进相无功功率，并且能够使无功功率控制的PF(功率因数)为1.0，其中，上述AQR控制是通过进相电容器的接通/断开控制进行的控制，对比文件2中提出了一种无功功率控制系统，其与商用电源进行系统互连并且具备分散电源，通过使用了进相电容器的 AQR控制来控制来自商用电源的受电点的无功功率，其具备：检测部，检测 AQR控制前的受电点的无功功率即第一无功功率；AQR，根据第一无功功率的值来判断是否需要AQR控制，并且进行AQR控制；以及AVR，在AQR的 AQR控制之前，进行将第一无功功率的值修正为在AQR控制中能够抵消的值的无功功率的AVR控制。
[0005]认为可再生能源增大的倾向在将来会进一步扩大，也有预测在2050年可再生能源所占的比例占50％。
[0006]并且，该比例不只是简单地变高，还大幅变动。例如，在1天当中，在进行太阳能发电的白天，包含风力发电在内的可再生能源所占的比例变高，但在不进行太阳能发电的夜间，以风力发电为主的可再生能源所占的比例相对变低。另外，这样的比率变动不仅在1天中变动，还根据月、季节或地域而变动。
[0007]预想将来这样的电力系统的结构比例的变化对于电力系统的电压维持会带来一些障碍。例如，若将部分现有型发电站从电力系统断开，则电力系统的电压降低，不容易使
其恢复。这是因为在电力系统中，总体上电压维持能力降低。并且，作为其对策，设想增强电压维持能力(增强现有型发电站的发电容量(发电机台数)、调相设备的容量(调相设备的台数))，但即使根据在1天当中变动的最严酷状况的比例来追加设备在费用方面也不是上策。
[0008]与此相对，专利文献1监视整个电力系统来控制地域性的单独的问题部位，但对于整个电力系统的电压维持能力不足及其变动的课题，没有从根本上解决。另外，专利文献2的使用调相设备的方式对于电压维持能力不足及其变动的课题也并非有效，并且该方式下的应对需要具备设想了最严酷状况的设备容量，无法避免价格变高。
[0009]专利文献1：日本特开2016
‑
208654号公报
[0010]专利文献2：日本特开2008
‑
182789号公报

技术实现思路

[0011]根据以上内容，在本专利技术中提供一种能够从电力系统的发电侧从根本上应对电压维持能力不足及其变动的问题的同步机的励磁控制装置以及励磁控制方法。
[0012]根据以上内容，在本专利技术中，同步机的励磁控制装置对与电力系统连接的同步机的励磁进行控制，其具备补偿电路，该补偿电路根据励磁电流或励磁电流等价物的大小可变地调整对同步机的励磁绕组中流动的电流进行操作的励磁控制系统的控制常数。
[0013]另外，在本专利技术中，同步机的励磁控制方法对与电力系统连接的同步机的励磁进行控制，根据励磁电流或励磁电流等价物的大小可变地调整对同步机的励磁绕组中流动的电流进行操作的励磁控制系统的控制常数。
[0014]根据本专利技术，能够提供一种能够从电力系统的发电侧从根本上应对电压维持能力不足及其变动的问题的同步机的更稳定更迅速的励磁控制装置以及励磁控制方法。
附图说明
[0015]图1表示一般的电力系统和系统稳定化控制系统的结构例。
[0016]图2表示设为开路端子时的发电机G的等效电路。
[0017]图3表示励磁电流If、电动势E以及同步电抗Xs的关系。
[0018]图4表示从发电机至作为消耗地的负载为止的等效电路。
[0019]图5表示时间常数τ、电动势E和端子电压V的响应特性。
[0020]图6汇集了有助于电力系统电压维持的励磁控制装置5内的励磁控制系统的例子。
[0021]图7表示本专利技术实施例1的发电机的励磁控制装置的结构例。
[0022]图8a表示输电电压控制励磁装置PSVR的整体结构。
[0023]图8b表示在由输电电压控制励磁装置PSVR、自动电压调整器AVR进行的控制时系统电压降低的情况下的输电电压与发电机端子电压以及无功功率的关系。
[0024]图9表示一般的输电电压控制励磁装置PSVR的结构例。
[0025]图10表示自动无功功率调整装置AQR的具体结构例。
[0026]图11表示励磁电流If与功率因数PF的关系。
[0027]图12表示自动功率因数调整装置APFR的具体结构例。
[0028]图13表示系统稳定化装置PSS的具体结构例。
[0029]图14是作为比例积分控制中的补偿例子表示了发电机的励磁控制装置的结构例。
具体实施方式
[0030]以下，对本专利技术的实施例进行说明。
[0031]为了解决上述课题，在本专利技术中，着眼于旋转式同步机的励磁控制。一般而言，为了调整电力系统的电压，具有控制变电站的调相设备(分路绕组、功率电容器、静止型无功功率补偿装置、同步调相机)的方法以及控制发电站的同步发电机的方法，本专利技术适用于包含双方的同步机(同步调相机、同步发电机)的励磁控制。在实施例的说明中，以同步发电机(以下简称为发电机)为例进行说明。以下说明本专利技术的专利技术人对于现有型发电站的旋转式发电机的励磁控制的见解。
[0032]首先，图1表示一般的电力系统和控制系统的结构例。在该图中，电力系统1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同步机的励磁控制装置，其对与电力系统连接的同步机的励磁进行控制，其特征在于，所述励磁控制装置具备补偿电路，该补偿电路根据励磁电流或励磁电流等价物的大小可变地调整励磁控制系统的调节器的控制常数，所述励磁控制系统对所述同步机的励磁绕组中流动的电流进行操作。2.根据权利要求1所述的同步机的励磁控制装置，其特征在于，所述同步机的励磁控制系统是根据同步机的端子电压偏差来操作在所述同步机的励磁绕组中流动的电流的自动电压调节器AVR，所述励磁控制装置具备根据励磁电流的大小可变地调整自动电压调节器AVR的励磁控制系统的调节器的控制常数的所述补偿电路。3.根据权利要求2所述的同步机的励磁控制装置，其特征在于，所述同步机的励磁控制系统是根据同步机的母线电压偏差来调整所述自动电压调整器AVR的所述端子电压偏差的输电电压控制励磁装置PSVR，所述励磁控制装置具备根据励磁电流的大小可变地调整从所述输电电压控制励磁装置PSVR到所述自动电压调整器AVR的励磁控制系统的调节器的控制常数的所述补偿电路。4.根据权利要求2所述的同步机的励磁控制装置，其特征在于，所述同步机的励磁控制系统是根据同步机的无功功率偏差来调整所述自动电压调整器AVR的所述端子电压偏差的自动无功功率调整装置AQR，所述励磁控制装置具备根据作为励磁电流等价物的无功功率的大小可变地调整从所述自动无功功率调整装置AQR到所述自动电压调整器AVR的励磁控制系统的调节器的控制常数的所述补偿电路。5.根据权利要求2所述的同步机的励磁控制装置，其特征在于，所述同步机的励磁控制系统是为了使同步机...

【专利技术属性】
技术研发人员：高崎达朗，
申请(专利权)人：三菱动力株式会社，
类型：发明
国别省市：