JPH01164223A - 発電機の保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は並行運転している複数の発電機が励磁系の故障
をした場合にその発電機を判定する発電機の保護装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は例えば特公昭５１−３７４２２号公報に示され
ている従来の発電機の保護装置の回路図である。

並行運転される発電機１ａ、ｌｂ夫々は、横流補償とし
て遅れの無効電流では電圧が低下し、進みの無効電流で
は電圧が上昇する特性を有している。発電機１ａ、ｌｂ
の発電電圧は無効電力検出器１２ａ、１２ｂに夫々与え
られており、また遮断器３□、３、を介して母線Ａに与
えられ、母線Ａを介して負荷６に与えられている。無効
電力検出器１２ａの出力は平均値演算回路１３及び比較
増幅回路１４ａに与えられており、無効電力検出器１２
ｂの出力は平均値演算回路１３及び比較増幅回路１４ｂ
に与えられている。

そして平均値演算回路１３の出力は前記比較増幅回路１
４ａ及び１４ｂに与えられている。比較増幅回路１４ａ
の出力は励磁装置２ａ及び論理演算回路１６ａに与えら
れており、励磁装置２ａの出力を発電機１ａに与えてい
る。比較増幅回路１４ｂの出力は励磁装置２ｂ及び論理
演算回路１６ｂに与えられており、励磁装置２ｂの出力
を発電機１ｂに与えている。一方母線Ａの電圧は、母線
電圧設定器１５ａが接続されている母線電圧比較回路１
５に与えられており、母線電圧比較回路１５の出力は比
較増幅回路１４ａ、　１４ｂ及び論理演算回路１６ａ、
　１６ｂに与えられている。そして論理演算回路１６ａ
の出力を遮断器３．、のトリップコイル３．２に与えて
おり、論理演算回路１６ｂの出力を遮断器３ｂ＋のトリ
ップコイル３゜に与えている。この論理演算回路１６ａ
、１６ｂは比較増幅回路１４ａ。

１４ｂからの無効電力分担偏差と母線電圧検出器１５か
らの母線電圧偏差とにより故障した発電機を判定するよ
うになっている。

発電機１ａ、　ｌｂを並行運転した場合には、発電機ｌ
ａ、　ｌｂの無効電力が無効電力検出器１２ａ、１２ｂ
で検出され、無効電力検出器１２ａ、１２ｂの再出力を
平均値演算回路１３に入力する。これにより平均値演算
回路１３は、発電機１台当たりの基準無効電力を演算し
て求めた出力を比較増幅回路１４ａ、　１４ｂに与える
。比較増幅回路１４ａ、　１４ｂは夫々、基準無効電力
と無効電力検出器１２ａ、１２ｂが検出した無効電力と
を比較し、発電機１ａ、　ｌｂの無効電力が基準無効電
力より大きい方の発電機には電圧下げの、反対に小さい
方の発電機には電圧上げの出力を励磁装置２ａ、２ｂに
与え、両光電機１ａ、　ｌｂの無効電力を等分に分担さ
せる。また、このような無効電力の分担制御中において
、母線Ａの電圧は母線電圧比較回路１５で母線電圧設定
器１５ａで与えられる設定電圧と比較され、母線電圧の
上昇又は下降を検出すると比較増幅回路１４ａ、　１４
ｂによる無効電力分担制御を一時中断して、電圧下げ又
は電圧上げの出力を励磁装置２ａ、２ｂに与えて母線電
圧を一定に保つ。

そのような運転状態で励磁装置が異常となって、発電機
が故障した場合には、比較増幅回路１４ａ、　１４ｂの
出力である無効電力と無効電力基準値との偏差、即ち無
効電力分担偏差と、母線電圧比較回路１５の出力である
母線電圧と母線電圧設定値との偏差、即ち母線電圧偏差
とを論理演算回路１６ａ、　１６ｂで夫々比較し、下記
表１に示す演算表により故障した発電機を判定している
。

表　　１ 即ち、発電機の電圧が上昇する故障の場合は母線電圧の
上昇（母線電圧偏差Δ■より大）で無効電力（ｋＶ、、
）の分担量が大きい（無効電力分担偏差＋ΔｋＶ□より
大）方を故障した発電機とし、また発電電圧が低下する
故障の場合は、母線電圧の低下（母線電圧偏差−ΔＶよ
り小）で無効電力（ｋＶ、、）の分担量が小さい（無効
電力分担偏差−ΔｋＶ、、より小）方を故障した発電機
と判定して論理演算回路１６ａ又は１６ｂの出力信号を
遮断器３□又はａｂ＋のトリップコイル３．２又は３ｂ
！に与えてそれを励磁する。それによって遮断器３ａ又
は３ｂが遮断動作して故障した発電機１ａ又は１ｂを母
線Ａから切り離す。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述したように従来の発電機の保護装置は、発電機が並
行運転されている場合に、励磁装置の異常等により発電
電圧が上昇又は低下するような異常が生じて発電機が故
障しても、母線電圧制御が作動中は健全な発電機が故障
した発電機の電圧の上昇又は低下分を補って、見掛上は
母線電圧に変化が生じ難く、故障した発電機の判定が遅
れて健全な発電機の過電流トリップ及び故障した発電機
が迅速に判定できないという問題がある。

本発明は前述した問題点に鑑み、母線電圧制御に関係な
く、迅速で正確に故障した発電機を判定できる発電機の
保護装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る発電機の保護装置は、各発電機の電圧、電
流及び母線の電圧を与える第１の入力部、前記遮断器の
主接点と連動する補助接点の動作信号を人力する第２の
入力部、これら両入力部に与えられた信号により並行運
転か否かを弁別して並行運転状態であると無効電力を演
算するとともに発電機の無効電力の総和と予め設定して
いる発電機の定格容量比とから発電機１台当たりの基準
無効電力を演算する手段、前記基準無効電力と発電機が
負担している無効電力との無効電力偏差を求める手段及
び発電機の電圧制御中の場合は発電機の電圧が所定範囲
以上にあって無効電力偏差が所定値以上の発電機を故障
と判定し、また発電機の電圧制御停止中の場合は所定時
間前の母線電圧が所定範囲以上にあって、無効電力偏差
が所定値以上の発電機を故障と判定する手段を備える。

〔作用〕

第１の入力部に発電機の電圧、電流を与える。

第２の入力部に遮断器の主接点と連動する補助接点の動
作信号を与える。前記補助接点の動作信号から発電機が
並行運転か否かを判断し、並行運転中の場合は発電機の
電圧、電流により各発電機の無効電力を演算し、発電機
の無効電力の総和と予め設定している発電機の定格容量
比とから発電機１台当たりの基準無効電力を演算し、基
準無効電力と発電機が負担している無効電力との無効電
力偏差を求める。発電機の電圧制御中の場合は、発電機
の電圧が所定範囲以上にあり、無効電力偏差が所定値以
上の発電機を故障と判定し、また発電機の電圧制御停止
中の場合は、所定時間前の母線電圧が所定範囲以上にあ
って無効電力偏差が所定値以上の発電機を故障と判定す
る。

これにより、母線電圧の制御動作に関係なく故障した発
電機を判定できる。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面によって詳述する。

第１図は本発明に係る発電機の保護装置を適用した電源
システムの単線結線図である。並行運転される発電機１
ａ、　ｌｂ夫々は、横流補償として遅れの無効電流では
電圧が低下し、進みの無効電流では電圧が上昇する特性
を有している。

発電機１ａ、　ｌｂの発電電圧は遮断器３　ｍｌ＋　　
３　ｂｌを介して母線Ａに与えられ、母線Ａを介して負
荷６に与えられている。

また発電ｎ１ａの発電電圧及び電流を変圧器４８及び変
流器５ａを介して、発電ａｌｂの発電電圧及び電流を変
圧器４ｂ及び変流器５ｂを介して、デジタル入力部７、
アナログ人力部８、演算部９及び出力部１０からなる故
障判定部１１の前記アナログ入力部８に与えている。ま
たこのアナログ入力部８には母線Ａの電圧が変圧器４Ｃ
を介して与えられている。

遮断器３１．の補助接点３１．の開閉信号及び遮断器３
ｂ＋の補助接点３，３の開閉動作信号は前記デジタル入
力部７に与えられている。デジタル入力部７及びアナロ
グ入力部８の各出力信号は演算部９に与えられており、
演算部９が演算した結果の出力信号は出力部ＩＯに与え
られている。

出力部１０が出力する電圧制御の信号は励磁装置２ａ、
２ｂに与えられ、励磁装置２ａの出力は発電機１ａに、
励磁装置２ｂの出力は発電ｎｉｂに与えられている。ま
た出力部１０が出力する遮断器をトリップさせる信号は
、遮断器３□、３□のトリップコイル３　ｍ！＋　　３
　ｂｌに与えられている。

次に故障判定部の判定手順を第２図に示すフローチャー
ト及び第３図に示すサブルーチンにより説明する。演算
部９は先ずデジタル入力部７をチエツクしくＳｌ）、遮
断器３Ｍ＋＋３ｂｌの補助接点３１゜３ｂｓの開閉動作
信号から発電機１ａ、　ｌｂが並行運転か否かを判断す
る（Ｓ２）。並行運転状態であれば演算部９は発電機１
ａ、　ｌｂの夫々の発電電圧及び電流をアナログ入力部
８から取込み発電機１ａ、ｌｂ夫々の無効電力を演算す
る（Ｓ３）。また演算部９は算出した各発電機１ａ、　
ｌｂの無効電力を加算した無効電力と、演算部９に予め
設定している各発電機の定格無効電力とに基づいて、発
電ｉ１ａ、ｌｂの１台当たりが負担すべき基準無効電力
を演算する。そして各発電機の基準無効電力とその発電
機が実際に負担している無効電力とを比較して無効電力
偏差を求め、実際に負担している無効電力が大きい場合
にはその発電機の発電電圧を下げるべく出力部１０から
励磁袋Ｗ２ａ又は２ｂに信号を出力する。反対に実際に
負担している無効電力が小さい場合には、その発電機の
電圧を上げるべく出力部１０から励磁装置２ａ又は２ｂ
に信号を出力する。これにより、実際に負担する無効電
力が夫々の発電機の容量比に配分される。また母線電圧
をチエツクしくＳ４）、母線電圧が低下又は上昇してい
る場合には、前述した無効電力分担制御を一時的に中断
して、母線電圧を一定になすべく出力部１０から励磁装
置２ａ、２ｂに電圧上げ又は電圧下げの信号を出力する
。ところで、並行運転中に発電機１ａ、　ｌｂの励磁装
置の異常動作により発電機電圧が上昇又は低下すること
になって発電機１ａ又は１ｂが故障した場合には、母線
電圧の上昇・下降をチエツクする第３図のサブルーチン
において、電圧制御状態か否かが判断される（Ｓ５）、
電圧制御中である場合は母線電圧を上昇させるべき「上
昇」信号出力中か否かを判断しくＳ６）、「上昇」信号
の場合は電圧が「下降」とみるフラグをセットしくＳ７
）、「下降」信号出力中の場合は電圧が「上昇」とみる
フラグをセントする（Ｓ８）。またステップ（Ｓ５）に
おいて電圧制御状態でない場合は所定時間ｔ２秒前の母
線電圧が母線電圧偏差６７以上変化したか否かを判断し
くＳ９）、変化していれば上昇か否かを判断して（５１
０）　、実際の母線電圧が上昇の場合は電圧を「下降」
とみるフラグをセットしくＳ７）、下降の場合は電圧を
「上昇」とみるフラグを夫々セントする（Ｓ８）。また
前記ステップ（Ｓ９）にて母線電圧偏差６７以上変化し
ていない場合は、電圧上昇・下降フラグをともにリセッ
トする（Ｓｌｌ）。そしてこのようなサブルーチンを終
了した後、続いて電圧「上昇」のフラグ又は「下降」の
フラグがセットされていれば（Ｓ　１２）、即ち母線電
圧が上昇、下降状態にあると無効電力（ｋＶ、、）分担
が不平衡（不適正）か否かを判断する（５１３）。分担
が不平衡であればｔ１秒前に比し上昇したか否かを判断
しく５１４）　、上昇している場合はその上昇量が所定
値以上か否かを判断する（Ｓ１５）。上昇量が所定値以
上の場合は故障の発電機を判定する（５１６）。上昇量
が所定値以下の場合は上昇状態が所定時間ｔ１秒Ｎ＋　
と同じ又は若干長い）を経過したか否かを判断する（Ｓ
１？）。そして上昇量が所定値以上の場合又は上昇状態
がｔ２秒経過した場合に故障の発電機を判定する（５１
Ｂ）。

そして故障とすべき発電機の判定は下記表２に示す演算
表により判定する。

表　　２ 即ち、電圧「下降」フラグセントでは、無効電力偏差Δ
ｋＶ、、が（−）方向つまり、無効電力分担が少ない方
、あるいは時間ｔ２秒間無効電力分担が減少方向（−）
を示している方を故障している発電機とする。また電圧
の「上昇」フラグセットでは無効電力偏差ΔｋＶ、ｒが
（＋）方向、つまり無効電力分担が多い方、あるいは時
間ｔ２秒間無効電力分担が増加方向（＋）にある方を故
障している発電機と判定する。

そしてこのように故障した発電機が判定されると出力部
１０は故障している発電機を母線Ａに接続している遮断
器のトリップコイルに信号を与えて遮断動作させて、故
障している発電機を母線へから切り離して（Ｓ１９）保
護する。そして負荷６は健全な発電機により給電が１１
続される。なお、ステップ（Ｓｌｌ）にて電圧上昇・下
降フラグをリセットとした場合、つまり母線電圧偏差Δ
Ｖ以下の場合は発電機が正常であるとしてステップ（Ｓ
１３）以降の判断を行わない。

このように、故障した発電機を判定する場合には、母線
電圧が上昇又は下降の状態にあることを確認した後に、
各発電機の実際の無効電力の分担状態が適正か否かを判
断して決定するから、母線電圧の制御動“作中であって
も、誤判定することなく迅速に故障した発電機を判定で
きる。また発電機の無効電力を発電機の電圧及び電流に
より直接演算するようにしたから、別個の電力変換器を
必要とせず、無効電力が迅速、高精度に得られる。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く、本発明によれば並行運転している発
電機が励６１系の異常動作により電圧が上昇又は低下す
る如き故障が生じ、そのときに母線電圧が制御されてい
ても、迅速、正確に故障した発電機を判定できる。した
がって、本発明は成敗の発電機を並行運転する電源シス
テムの信頼性を高め得る優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の発電機の保護装置を適用した電源シス
テムの単線結線図、第２図は故障判定部の判定内容を示
すフローチャート。第３図は母線電圧の上昇・下降をチ
エツクするサブルーチン、第４図は従来の電源システム
の単線結線図である。 ｌａ、　ｌｂ・・・発電機　２ａ、２ｂ・・・励磁装置
３□＋３ｂ＋・・・遮断器　３゜＋３ｂｆｆ・・・補助
接点６・・・負荷　７・・・デジタル人力部　８・・・
アナログ入力部　９・・・演算部　１０・・・出力部　
１１・・・故障判定部なお、図中、同一符号は同一、又
は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、遮断器を介して母線に接続されており、並行運転し
   ている複数の発電機に励磁系の故障が生じた場合に、そ
   の発電機を判定する発電機の保護装置において、各発電
   機の電圧、電流及び前記母線の電圧を与える第１の入力
   部、前記遮断器の主接点と連動する補助接点の動作信号
   を与える第２の入力部、これら両入力部に与えられた信
   号により並行運転か否かを弁別して、並行運転状態であ
   ると無効電流を演算するとともに発電機の無効電力の総
   和と予め設定している発電機の定格容量比とから発電機
   １台当たりの基準無効電力を演算する手段、前記基準無
   効電力と発電機が負担している無効電力との無効電力偏
   差を求める手段及び発電機の電圧制御中の場合は発電機
   の電圧が所定範囲以上にあって無効電力偏差が所定値以
   上の発電機を故障と判定し、また発電機の電圧制御停止
   中の場合は所定時間前の母線電圧が所定範囲以上にあっ
   て、無効電力偏差が所定値以上の発電機を故障と判定す
   る手段を備えていることを特徴とする発電機の保護装置
   。