JPH01318598A - 同期機の励磁制御装置 - 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】 〔発明の目的〕 （Ｍ梁上の利用分野） 本発明は、同期機の励磁制御装置に関するものである。

（従来の技術） 一般に同期機の端子電圧は、励磁制御装置の有する自動
電圧調整機能によって一定に制御されるが、同期機が電
力系統と並列運転している場合に電力系統の電圧変動等
によって極端な進相または遅相運転となるのを防ぐため
に過励磁制限や不足励磁制限及び電機子の過電流制限等
の励磁制限機能が用いられる。

また、励磁制御の二次調整機能として同期機の無効電力
もしくは力率が一定となる様に自動電圧調整機能に作用
する自動無効電力調整機能や、同期機の動態安定度領域
を拡大する安定化信号を自動電圧調整機能に与える系統
安定化機能も広く用いられている。

第３図に代表的な励磁装置の構成を示す。

同期機１の界磁巻線２には界磁遮断器３を介してサイリ
スタ整流器４から界磁電流が供給され、サイリスタ整流
器４には励磁電源変圧器５を介して同期機１の出力する
交流電源が供給される。

次に励磁制御装置９の構成について説明する。

電圧検出部１０は計器用変圧器６（以下ＰＴと略称する
）により降圧された同期機１の端子電圧と比例した信号
ＶＧを出力し、自動電圧調整部１６は信号ＶＧと電圧設
定値の誤差信号に適切な増幅および位相補償を加えた後
に出力信号を位相制御部２２へ与えサイリスタ整流器４
のゲートパルス位相を制御する。有効電力検出部１０と
無効電力検出部１２は各々ＰＴ６の２次電圧と計器用変
流器７（示下ＣＴと略称する）の２次電流から同期機１
の有効電流と無効電力を検出し、信号Ｐと信号Ｑを出力
する。

電流検出部１３と電流検出部１４は各々ＣＴ７とＣＴ８
の２次電流から同期機電流と界磁電流を検出し、信号Ｉ
Ｇと信号ＩＦを出力する。

電圧検出部１５は同期機１の界磁電圧を検出し信号ＶＦ
を出力する。不足励磁制限部１７は任意に設定可能な係
数ａとｂに基づき同期機１の運転状態がＡ２＝ａ＋ｂ　
責Ｆなる不足励磁制限設定値よりも不足励磁となった時
に自動電圧調整部１６に対して励磁を増加させる向きの
補助信号を与える。

過電流制限部１８の信号ＩＧが過電流設定値を超えた時
に信号Ｑの極性に応じて自動電圧調整部１６に励磁を増
加もしくは減少させる向きの補助信号を与える。過励磁
制限部１９は信号ＩＦが過励磁設定値を超えた時に自動
電圧調整部１６に励磁を減少させる向きの補助信号を与
える。

定励磁制御部２０は信号ＶＦと界磁電圧設定値の誤差信
号に適切な増幅および位相補償を加えた後に出力信号を
位相制御部２２へ与える。

切替スイッチ２１は位相制御部２２の入力信号を選択す
るものである。

このように構成することによって同期機１は端子電圧一
定制御と界磁電圧一定制御を選択して運転することがで
きる。

また、端子電圧一定制御において同期機１を電力系統と
並列運転する際に、電力系統に電圧変動が発生し同期機
１が極端な進相または遅相運転になろうとしても、各種
の励磁制限によって運転領域が限定され、安定な運転が
継続できる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、同期機の励磁制御装置が故障し制御異常とな
った場合、同期機の運転継続ができなくなるだけでなく
、その故障内容によっては過電圧や過電流の発生により
機器を損傷する危険性もあるため、励磁制御装置には高
い信頼性が求められる。このため、従来励磁制御装置９
の各検出器１０〜１５の出力信号が異常高または異常低
となったことを検出する手段が用いられているが、各検
出器単独の出力信号を個別に監視しても、その異常を検
出することは困雅だった。

例えば無効電力検出部１２が異常となり信号Ｑがゼロを
示したとしても、この信号単独で判断すると同期機１の
出力の力率が１００％の時と何等変わりがなく、異常と
判断することは不可能であり、この場合不足励磁制限部
１７と過電流制限部１８の制限機能が失なわれてしまう
。

以上のことは各検出部の入力側の断線や接触不良の際に
も同様の現象を生み、同期機１の運転状態が正しく検出
されていないにもかかわらず異常を検出することはでき
ない。

さらに、有効電力検出部１１と無効電流検出部１２は電
圧と電流のベクトル演算により有効電力と無効電力を検
出しているが、ＰＴ６とＣＴ７の２次側の位相関係を誤
まって接続した場合には信号Ｐと信号Ｑの極性が反転し
てしまうこともあり、この場合励磁制限が逆動作して制
御異常を引き起こしたとしても、この異常を検出するこ
とはできない。

以上に述べたように従来の励磁制御装置ではＰＴやＣＴ
からの接続部における断線や接触不良並びにベクトル演
算入力の位相関係の誤接続及び各信号検出部の故障等に
よって制御信号が正しく検出されなかった場合、その異
常を確実に検出することが困難であり、結果的に励磁制
御や励磁制限機能の一部を失なった状態での運転や、制
御異常を引き起すことがあった。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記発明の目的を達成するために励磁制御装置が検出す
る同期機の諸量相互間の相間関係が合理的誤差範囲を超
えたことを検出する手段を設ける。

（作　用） 本発明は励磁側＠？２置の制御信号が正しく検出されて
いないことを確実に検出する手段を設けたので、異常時
には表示・警報を発すると共に異常な制御信号に係る制
御機能・制限機能を除外して正常な運転を継続すること
によって励磁制御装置の信頼性を高めることができる。

（実施例） 第１図は本発明を適用した励磁制御装置の一実施例を示
す。

同図において第３図で説明した従来の励磁制御装置と同
一部分については同一の符号を付してその説明を省略す
る。

故障検出部２３は同期機１の電機子側の電気諸量の相間
関係から検出信号の異常を検出するものであり、信号Ｖ
Ｇ、ＩＧ、Ｐ、ＱカらＥ＝　（ＶＧ　・ＩＧ）”　−Ｐ
”　−Ｑ”なる誤差Ｅを演算して、任意に設定可能な許
容誤差限界値子Ｅｌ、−Ｅ２との間に、＋Ｅ１＜Ｅまた
は−Ｅ２＞Ｅなる不等式が０．１秒以上連続して成立し
た時に故障信号を出力し、この故障信号によって不足励
磁制限部１７と過電流制限部１８の出力信号を無効とす
ると共に警報ＲＡを出力するものである。

故障検出部２４は同期機１の界磁側の電気諸量の相間関
係から検出信号の異常を検出するものであり、信号ＩＦ
、　ＶＦからＲ＝ＶＦ÷ＩＦなる界磁巻線２の抵抗値Ｒ
を演算して、任意に設定可能な許容誤差限界値Ｒ１，Ｒ
２との間にＲ１＜ＲまたはＲ２＜Ｒなる不等式が１０秒
以上連続して成立した時に故障信号を出力し、この故障
信号によって過励磁制限部１９の出力信号を無効とする
と共に警報ＲＢを出力するものである。

以上のように構成することにより、ＰＴ６．　Ｃ７０゜
Ｃ７０からの接続部における断線や接触不良及び誤接続
または各検出器の故障によって信号Ｐ、　Ｑ、　ＩＧ。

ＩＦが異常値を示した場合、確実にその異常を検出でき
、各励磁制限の誤動作を防ぐと共に警報により外部へ知
らせることができる。

尚、故障検出器２３の故障信号出力に０．１秒の遅れを
持たせているのは、各信号検出器１０〜１３の動作特性
が均一でないため、過渡的に同期機１の運転状態が変化
した時に誤まって故障信号を出力することを防ぐための
ものである。

また、故障検出器２４の故障信号出力に１０秒の遅れを
持たせているのは、界磁巻線２がリアクタンス負荷のた
め、界磁電流の変化が界磁電圧の変化に対して時間遅れ
を持つため、誤まって故障信号を出力することを防ぐた
めのものである。

上記実施例では、故障検出部２３．２４は各々複数入力
される信号の相間関係の不合理は検出できるが、どの入
力が異常かの同定はできないため、励磁制御の基本制御
要素である自動電圧調整部１６と定励磁制御部２０の除
外は行なわず、付加的要素である励磁制限を除外するこ
とにより信頼性の向上を狙ったものであるが、この点を
さらに改善した他の実施例を第２図をもとに説明する。

第２図は待機冗長２重化方式の励磁制御装置に本発明を
適用したものである。同図において励磁制御装置９は図
１の実施例と同一の構成、作用を行なうものであり、そ
の説明については省略する。

同図において、ＰＴ６．　Ｃ７０，Ｃ７０，励磁制御装
置９を各々２個づつ設け、切替部２７により選択された
一方の励磁制御装置９で同期機１の励磁制御を行ない、
他方の励磁制御装置９は待機状態となる。

切替部２５には図示しない切替条件と共に励磁制御装置
９からの警報ＲＡ、ＲＢが入力され、励磁制御が実行さ
れている側の励磁制御装置９から警報ＲＡ。

ＲＢが発生すると、直ちに待機側の励磁制御装置９に切
り替えるように作用する。

本実施例によれば、励磁制御装置９の各検出器１０〜１
５の出力信号のいずれかが異常となったことを確実に検
出し、直ちに待機系へ切り替えることができ、極めて信
頼性の高１１励磁制御装置力１実現できる。

以上の説明は本発明の代表的な実施例につし１て述べた
ものであるが、本発明はこれに限定されるものではない
。

例えば、図１の実施例では故障検出部２３の故障信号に
よって励磁制限を除外しているが、切替スイッチ２１を
切り替えることによって界磁電圧一定制御に切り替えて
も良い。

また、実施例では同期機の電機子側と界磁側とを分前し
て検出信号の異常を検出しているが、電機子側と界磁側
との相間関係１例えば同期機端子電圧と有効電力と無効
電力とから界磁電流を演算し、検出された界磁電流との
誤差から検出信号の異常を検出する手段を追加すること
により故障部位の同定手段とすることにより本発明の主
旨が変えられるものではない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、励磁制御装置の入
力諸量の検出信号の相間関係が合理的誤差範囲を一定時
間継続して超えた時に、異常を検出する手段を設けるこ
とにより従来検出することの困難だった入力信号検出部
の異常を確実に検出することができ、さらに異常部位毎
に適切な制御切替を行なうことにより励磁制御装置の信
頼性の向上を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は本発明の実施例を示す構成図、第３図
は従来の励磁装置の構成図である。 １・・・同期機　　　　　９・・・励磁制御装置２３．
２４・・・故障検出部　ＲＡ、　ＲＢ・・・警報代理人
　弁理士　　則　近　憲　佑 同　　　第子丸　健

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）同期機の端子電圧を一定に制御する自動電圧調整
   機能の他に、上記同期機の進相運転領域または遅相運転
   領域を限定する励磁制限機能と、上記同期機の有効電力
   動揺を抑制し動態安定度領域を拡大する系統安定化機能
   と、上記同期機の無効電力を一定もしくは有効電力の関
   数で示される値に制御する自動無効電力調整機能と、上
   記同期機の界磁電圧もしくは界磁電流を一定に制御する
   定励磁制御機能の内のいずれかひとつ以上の機能を備え
   た制御装置において、上記制御装置の入力諸量の相間関
   係が合理的誤差範囲を一定時間継続して超えた時に上記
   自動電圧調整機能以外の機能の全部または一部を除外す
   ることを特徴とする同期機の励磁制御装置。
2. （２）前記励磁制御装置を２台設け、一方の励磁制御装
   置が動作中は他方の励磁制御装置が待機する待機冗長二
   重化方式において、動作中の励磁制御装置の入力諸量の
   相間関係が合理的誤差範囲を一定時間継続して超えた時
   に他方の制御装置に切り替えることを特徴とする同期機
   の励磁制御装置。