報告書番号

R07017

タイトル（和文）

定常時に擾乱を与えない同期発電機の新しい単独運転検出方式の開発 －ダンピングトルク低減方式－

タイトル（英文）

New Islanding Detection Scheme of Synchronous Generators without Disturbance Signal in Steady State Condition - Damping Torque Reduction System: DTRS -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

単独運転が継続すると，保護保安面などの問題が生じることから単独系統内の発電機を速やかに系統から解列する必要がある。このために，各種単独運転検出方式が開発されているが，(a) 定常時に周期的な変動（外乱）を系統に与えてしまう，あるいは，(b) 上位系との連系点の電力潮流がほぼ零の場合に単独運転検出に時間がかかる場合がある，などの問題があり，より確実な方式の開発が必要とされている。

発電機の有効電力Pg，回転数ωを発電機AVRの補助入力として加え，Pg増加時とω減少時に界磁電圧Efを増加させ，Pg減少とω増加時にEfを減少させることでダンピングトルクを低減させる。これにより連系時には周期的な変動を与えることなく安定運転を継続するが，連系点の潮流がほぼ零の場合でも単独運転移行後には速やかに発電機の回転数変動を生じさせ，OF/UFリレーにより発電機を解列させるダンピングトルク低減方式（以下，DTRS : Damping Torque Reduction System）を開発した。

対象系統を1機無限大母線系統と想定した場合の線形化モデルにより，DTRSの定数設定フローを示し，DTRSが発電機のダンピングトルクを安定性が確保できる範囲で低減させていることを明らかにした。
開発したDTRSを当所の交・直流電力系統シミュレータの発電機（100kVA）に適用し，連系点の有効・無効電力潮流がほぼ零の状態において遮断器を解列して単独運転へ移行した場合，DTRSの出力により単独系の周波数が上昇し，2.2秒で単独運転検出することを確認した。さらに，Y法による動特性シミュレーションを実施し，試験結果と概ね合致することを確認した。

開発したDTRSの制御回路のパラメータは，対象系統を1機無限大母線系統とみなした場合の線形化モデルに基づいた定数設定フローにより決定する。この定数により，安定性を確保できる範囲で，発電機の有するダンピングトルクが低減される。DTRSを当所の交・直流電力系統シミュレータの発電機（100kVA）に適用し，連系点の有効・無効電力潮流がほぼ零の状態において遮断器を解列して単独運転へ移行した場合，DTRSの出力により単独系の周波数が上昇し，2.2秒で単独運転が検出された。これによりDTRSの有効性が検証された。

概要 （英文）

Any dispersed generators interconnected with an islanding system are required to be promptly disconnected from electric power systems. Therefore, various schemes of islanding protections have been developed. However, the following important issues still remain to be addressed: (a) Sinusoidal reactive power swing is injected into electric power systems under steady state condition, or (b) Near zero pre-island power transfer at a point of common coupling (PCC) makes it difficult to detect an islanding system.
New islanding Detection scheme of synchronous generators named Damping Torque Reduction System (DTRS) was developed. Active power output and rotating speed of a distributed generator are used as inputs of the DTRS. Output of the DTRS is inserted to an Automatic Voltage Regulator (AVR) as a supplemental input of the AVR. Advantages of the developed scheme are shown in below: (c) No sinusoidal reactive power swing is injected under steady state condition. (d) Rotating speed of generator is significantly changed just after islanding system occurs even when pre-island power transfer at a PCC is near zero.
The developed scheme was verified using the CRIEPI's Power System Simulator and the time-domain simulation program (CPAT). It was operated 2.2 seconds after an islanding system occurred on the above condition (d). Experimental and the CPAT's results demonstrated that the developed scheme works well. Furthermore, it is clarified that damping torque of a distributed generator can be adjusted at its minimum requirement using the developed scheme on the basis of a linearized one-machine-infinite-bus system model.

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