一機無限大母線系統シミュレータを用いた電力システムの過渡安定度の実験的教材開発

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本研究では、小型の同期発電機と2回線の模擬送電線で構築した一機無限大母線系統シミュレータを用いて送電線故障時に発生する動揺現象と発電機励磁系制御による過渡安定度向上策を実験的に再現することで、電力システムの初学者を対象に、小型ではあるが実系統の挙動を体験し、計算機上のシミュレーションでは得られない音や振動などを通して電力系統の過渡安定度およびその向上策に関する理解度を高める教材を作成することを目的とした。実験装置に対しては、従来は研究用に用いてきたものを教材として転用するために、初学者による取扱に支障がないよう、操作性の向上と、安全面での機能追加を施した。発電機励磁系制御に用いているコントローラの空きチャンネルを活用し、脱調が発生した際、それを電圧と回転数の変動から検知し、直ちに、系統からの発電機の解列及び発電機の原動機である直流分巻電動機の励磁電流を調整して、同期並列前の状態に戻す機能を設けた。そのために、電動機の励磁回路にバイポーラ電源を新たに追加した。教材については、同装置で測定したデータを用いて、計算機上のシミュレーションとの比較、P-δ曲線の作成、発電機励磁系制御の基本的設計法などを記した文書、および、事前の予習用として、模擬送電線装置で故障を発生させた際に、その除去までもしくは脱調に至ったときに、装置に組み込まれた計器類がどのような挙動を示すかを解説する動画を作成した。以上のとおり、電力システムの初学者向けの教材として、従来から用いてきた模擬送電線実験装置の改良及び説明用の資料の作成を行なった。