JPH0223038A - 発電機の並行運転装置 - Google Patents

発電機の並行運転装置

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JPH0223038A
JPH0223038A JP63168982A JP16898288A JPH0223038A JP H0223038 A JPH0223038 A JP H0223038A JP 63168982 A JP63168982 A JP 63168982A JP 16898288 A JP16898288 A JP 16898288A JP H0223038 A JPH0223038 A JP H0223038A
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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〕 この発明は複数の発電機を並行運転させる発電機の並行
運転装置に関するものである。
〔従来の技術〕
第5図は例えば特開昭59−36493号公報に示され
た従来の並行運転装置を示す回路図であリ、図において
、la、lbは発電機、2a、2bは発電機1a、lb
を駆動する原動機、3a。
3bは発電機1a、lbの母線に設けた遮断器、4は母
線連絡線に設けた遮断器、16a、16bは母線に接続
された負荷、17は発電機1a、1bを並行運転する並
行運転制御装置であり、この並行運転制御装置17は発
電機1a、lbの有効電力検出1118a、18b、各
発電機1a、lbの有効電力から1台当りの平均有効電
力を求める平均回路19.各発電機1a、lbの有効電
力と平均回路19の平均値とを比較する演算増幅回路2
0a、20bとで構成されている。
次に動作について説明する。いま、発電機1aと1bが
任意力率の負荷16a、16bを取り、並行運転してい
るとし、有効電力検出器18a。
18bの出力をVa、Vb、平均回路19の出力をVM
とすると、演算増幅器20a、20bの入力Vra、V
rbは次式で示されるようにセットされている。
Vra == Va −VM            
−・・’ (1)Vrb=Vb   v14 ・・・・・・(2) 従って、(3)式を(1)、(2)に代入すると Va−Vb Vra=: Vb−Va Vrb= となる。
一方、演算増幅lI20a、20bは入力Vra。
Vrbが零のときのみ、出力が零になるように構成され
ている。従って1発電機1aの有効電力Vaが発電機1
bの有効電力vbより大の時、即ち。
Va)Vbのときは、演算増幅器20aの出力信号は、
プラスのため、H動機2aは発電機1aの速度を減少さ
せる方向に作動し、また、演算増幅器20bの出力信号
は、マイナスのため、原動機2bは発電機1bの速度を
増加させる方向に作動して、各発電機1a、lbの有効
電力を平均化、即ち、有効電力分担を行うものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の並行運転装置は以上のように構成されているので
、並行運転制御装置の故障は並行運転できないばかりか
、電源喪失などの重大事故にもなりかねない、また、並
行運転される発電機が複数の場合は、並列運転中の発電
機の検出が困難で別途、並行運転機検出装置が必要であ
り、並行運転される発電機が離れて設置される場合は、
アナログ入力回路、ディジタル出力回路などの信号線が
多く、これら信号線の断線、短絡などの事故による並行
運転失敗及び電源の停止が懸念される。更に電圧設定器
(図示せず)の設定値が異なる場合は、無効電力の不平
衡が発生するなどの問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、並行運転中の発電機の検出を自動化すると共
に、並行運転制御装置の故障及び信号線の断線・短絡で
も並行運転を継続でき、かつ、信号線の少数化と短縮化
および電圧設定器の設定値の違いによる無効電力の不平
衡を解決する並行運転装置を得ることを目的とする。
〔課題嵩を解決するための野山 この発明に係る発電機の並行運転装置は、当該発電機に
おける電力系統の遮断器の入・切信号は直接、他の並行
運転中の発電機における電力系統の遮断器の入・切信号
は断線短絡検出回路を介して入力するディジタル入力回
路と、当該発電機の電圧、周波数、有効電力、無効電力
は直接、他の並行運転中の発電機の有効電力、無効電力
は断線短絡検出回路を介して入力するアナログ入力回路
と、前記ディジタル入力回路および前記アナログ入力回
路の出力信号に基づいて、当該発電機が並行運転中か否
かを判別するとともに負荷分担時の当該発電機の設定有
効電力および設定無効電力を演算する演算回路と、前記
演算回路の出力信号に基づいて当該発電機を駆動する原
動機のガバナ設定器に周波数増減信号を、また、当該発
電機の自動電圧調整器の設定器に電圧増減信号を出力し
、設定器の設定値も自動追従させるとともに前記デイジ
タル入力回路および前記アナログ入力回路の断線短絡時
あるいは並行運転装置故障時は該ガバナおよび該自動電
圧調整器への前記増減信号出力を停止し該ガバナおよび
該自動電圧調整器を基準周波数および基準電圧に設定す
る基準周波数設定回路および基準電圧設定回路へ信号を
出力するディジタル出力回路を有し、正常発電機側で定
周波数、定電圧、有効電力分担および無効電力分担の制
御を続行する並行運転制御装置を、前記各発電機の夫々
・に対応して設けたものである。
〔作用〕
この発明における並行運転装置は、当該発電機の電圧1
周波数、有効電力、無効電力を検出し。
これと予め演算回路に設定された基準の電圧、周波数お
よび該演算回路で演算された設定有効電力。
設定無効電力とを比較し、当該発電機のガバナと自動電
圧調整器への出力は、夫々これ等の周波数と有効電力お
よび電圧と無効電力の偏差が減少する場合のみに出力し
、前記偏差が増加する場合には出力しないようにしたこ
とにより、並行運転制御装置の故障および信号線の断線
短絡でも並行運転を継続でき、かつ、信号線の小数化と
短縮化および無効電力の不平衡を解決することを可能と
する。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において、1−1a、1−1bは発電機1a、lbの
自動電圧調整器(以下、AVRと略称する)、2−1a
、2−1bは原動機2a。
2bに設けられたガバナ、3−1a、3−1bは発電機
用遮断器3a、3bの補助接点、4−1p。
4−1bは母線連結用遮断器4a、4bの補助接点、5
a、5bは変流器、6a、6bは変圧器、7a、7bは
信号線を延長するためのアナログ信号変換器であり、通
常、出力電流の正常範囲は4〜20mAであるe 8a
、8bはディジタル入力回路(以下、D/I回路と略称
する)、9a、9bはD/I回路入力の断線・短絡検出
回路であり、接点の近くで、接点に直列および並列に抵
抗(図示せず)を接続し、通常D/I接点の開でも閉と
識別しない程度の約数mAを、また閉でも、直列抵抗に
て限流された電流を流し、この電流の喪失および増大で
断線・短絡を検出する回路、10a。
10bはアナログ入力回路(以下、A/I回路と略称す
る)、lla、llbはA/I回路入力の断線短絡検出
回路であり、前記アナログ信号変換器7a、7bの出力
の正常筒1! (4〜20 m A )外で断線・短絡
を検出する。12a、12bは制御動作のほか自己診断
機能による並行運転装置の故障検知と異常処理を行う演
算回路、13a、13bはディジタル出力回路(以下、
D10回路と略称する)、14a、14b又は15a、
15bはD10回路13a、13bのワンパルスで瞬時
に基準電圧又は基準周波数となるように、AVRl−1
a、1−1b又はガバナ2−1a、2−1bに作用する
基準電圧設定回路又は基準周波数設定回路である。17
a又は17bは上記部材7a〜15aまたは7b〜15
bにより構成された発電機1a又は1bの並行運転制御
装置である。
なお、上記の変流器5a、5bおよび変圧器6a、6b
と断線短絡検出回路11a、llb間の信号線の断線短
絡検出を行うのに、断線短絡検出回路11a、llbで
変流器5a、5bおよび変圧器6a、6bの2次側デー
タのみを常時監視しても、断線短絡は通常の発電機停止
時と同じく。
出力が零となり区別がつかず検出が出来ない。
そこで、変流器5a、5bおよび変圧器6a。
6bの近くにアナログ信号変換器7a、7bをおき、こ
のアナログ信号変換器7a、7bの出力信号は発電機停
止時にも数mAまたは数Vを出力するよう構成しておく
、アナログ信号変換器7a。
7bと断線短絡検出回路11a、llb間の信号線に断
線・短絡が発生すると、断線短絡検出回路11a、ll
bの入力は零となるため断線短絡の検出が可能となる。
上記の断線短絡検出回路11a、llbとアナログ入力
回路10a、10bの違いは、前者の回路11a、ll
bでは断線・短絡のみ識別検出し、後者の回路10a、
10bでは通常のアナログ入力データを検出するもので
ある。
また、変流器5a、5bおよび変圧器6a、6bとアナ
ログ信号変換器7a、7bは近くに設置されるため、こ
の間の断線・短絡は考慮しない。
第2図はこの発明の周波数一定制御及び有効電力分担制
御の不感帯を示す図であり、第2図において、Fsは基
準周波数H2、±ΔFは周波数不感帯Hz、Psは基準
有効電力kW、±ΔPは有効電力不感帯Kwである。
第3図はこの発明の電圧一定制御及び無効電力分担制御
の不感帯を示す図であり、第3図において、Vsは基準
電圧V、±ΔVsは電圧不感帯V、Qsは基準無効電力
kVar、±ΔQsは無効電力不感帯kVarである。
次にこの発明の制御動作を第4図に示すフローチャート
について説明する。
並行運転制御装置17a、17bは発電機1a。
1b毎に装備されているため、並行運転制御はD/工回
路8a、8bを通して入力された補助接点3−1a、4
−1a、3−1b、4−1bの入・切信号から被制御発
電機(以下、当該発電機と称す)が並行運転中かどうか
を演算回路12a、12bで判断しくステップ5T4−
1.4−2)。
当該発電機以外の並行運転中の発電機を判別しくステッ
プ5T4−3)、制御対象と判別されれば制御が開始さ
れる。
以下の説明においては、第1図の発電機1aと発電機1
bとの並行運転を考える。まず、基準電圧vs、基準周
波数F、、電圧制御不感帯ΔV、周波数制御不感帯ΔF
、有効電力制御不感帯ΔP、無効電力制御不感帯ΔQ、
当該発電機1aの定格有効電力PAr、同じく定格無効
電力Q、+、r、並行運転中の他発電機1bの定格有効
電力PBr、同じく定格無効電力Qarを入力しくステ
ップ5T4−4)、当該発電機1a側においてはA/I
回路10aを通して検出された当該発電機の電圧V^、
電流工^、周波数F^を入力する(ステップ5T4−5
)。
次いで、発電機1aの有効電力P^、無効電力Q^を下
式により演算する(ステップ5T4−6)。
PA= J3V^−IACO8θ^ ここで、θ^は電圧V^と電流工^の位相差PB=J3
vA−IAsinθ^ また、上記発電機1aの有効電力設定値、無効電力設定
値の演算のため、発電機1bのアナログ信号変換器7b
および断線短絡検出回路11aを通して入力されたA/
I回路10aから発電機1bの有効電力P8.無効電力
Qeを検出しくステップ5T4−7)、系統の総合負荷
即ち総合有効電力PL、総合無効電力QLを下式により
求める(ステップ5T4−8)。
PL=P^+PB Q L = Q^+Qa これにより、発電機1aの分担すべき有効電力つまり設
定有効電力PASおよび設定無効電力QASを下式によ
り求める(ステップ5T4−9)。
PAr+PBr Q Ar + Q B r ここで、PArは発電機1aの定格有効電力。
PBrは発電機1bの定格有効電力、QArは発電機1
aの定格無効電力、QBrは発電機1bの定格無効電力
である。
定周波数制御および有効電力の分担制御においては、第
2図に示す不感帯を有しており、周波数および有効電力
は設定値(FsまたはP As)からの偏差(FAD=
FA−FSまたはPAD=PA−PAD)が不感帯(±
ΔF、±ΔP)以上かどうかチエツクされる(ステップ
5T4−10およびステップ5T4−12〜4−17)
a)系統周波数不感帯±ΔFΔF以下きは、発電機1a
、lbともに周波数偏差FADを減少させる方向にD1
0回路13a、13bを経由してガバナ2−1a、2−
1bへ出力する。即ち、系統周波数のみが+ΔFΔF以
下きは周波数下げを(Sr1−13.4−18)、−Δ
F以下のときは上げを(Sr1−16.4−19)出力
する。
b)発電機有効電力のみが不感帯±ΔP以上のときは、
発電機1a、lbともに有効電力偏差PADを同じく減
少させる方向にガバナ信号を出力する。
即ち、発電機、有効電力のみが+62以上のときは有効
電力減方向すなわち周波数下げを(Sr1−14.4−
18) 、−ΔP以下のときは有効電力増加方向すなわ
ち周波数上げを(Sr1−15゜4−19)出力する。
C)系統周波数および発電機電力がともに不感帯±ΔF
および+62以上のときは、その方向の組合せにより発
電機1a、lbのどちらかが制御を行う0例えば第2図
の第1象限、第4象限では当該発電機la側に原因があ
るため1発電機1aを第1象限では下げ(Sr1−12
.4−18)、第4象限では上げ(Sr1−17.4−
19)を出力する。第2象限および第3象限では発電機
1b側に原因があるため1発電機la側は上げ下げとも
出力しない。
同様に定電圧制御および無効電力の分担制御においては
、第3図に示す不感帯を有しており、電圧および無効電
力は設定値(VsまたはQAs)からの偏差(VAI)
=VA−VsまたはQAD=QA  QS)が不感帯(
±ΔV、±ΔQ)以上かどうかチエツクされる(ステッ
プ5T4−11およびステップ5T4−20〜4−25
)。
a)電圧のみが+67以上のときは、発電機1a。
1bともに電圧偏差VADを減少させる方向にD10回
路13a、13bを経由してAVRI−1a。
1−1bに出力する。即ち、+67以上のときは電圧下
げを(Sr1−21.4−26) 、−ΔV以下のとき
は電圧上げを(Sr1−24.4−27)出力する。
b)発電機無効電力のみが不感帯+60以上のときは、
発電機1a、lbはともに無効電力偏差Q^Dを減少さ
せる方向にAVR信号を出力する。即ち、+69以上の
ときは電圧下げを(Sr1−22.4−26)、−ΔQ
以下のときは電圧上げを(Sr1−23.4−27)出
力する。
C)電圧、発電機無効電力がともに不感帯+ΔVおよび
+69以上または一ΔVおよび−ΔQ以下のときは、周
波数および有効電力のときと同じく。
当該発電機1aは第3図の第1象限で上げ(Sr1−2
0.4−26)、第4象限で上げ(ステップ5T4−2
5.27) 、第2象限と第3象限では発電機1aは制
御しない。
次に断線短絡検出回路9aまたは断線短絡検出回路11
aで並行運転制御装置17a側の断線短絡を検出した場
合は、故障機1a側制御停止し。
並行運転制御装置17aの基準電圧設定回路14a、基
準周波数設定回路15aより1発電機1aのAVRI−
1aおよびガバナ2−1aに瞬時に基準電圧および基準
周波数となる信号が出力される。
その後、正常機1b側は定電圧、定周波数、無効電力お
よび有効電力の制御を維持する。これにより、故障機l
a側は基準値を保ったまま、正常機lb側のみで負荷が
分担制御され、安定に並行運転が維持される。
また、演算回路12a、12bでは、自己診断機能によ
りD/I回路8a、8b、A/171回路10a0b、
D10回路13a、13bなどの並行運転制御装置17
a、17bの故障も常に監視しており、故障を検知する
と、前記断線短絡時と同様に故障機側を停止させ、正常
機側で定電圧。
定周波数、有効電力および無効電力制御を行い。
並行運転を支障なく継続させる。
なお、上記実施例ではD/I回路8a、8b、A/I回
路10a、10bの断線短絡は、電流出力の正常範囲外
かどうかで判別するが、これ等は電圧出力およびディジ
タル信号出力でもよい。
また、当該発電機用遮断器の入切信号及び電圧。
周波数、有効電力、無効電力用変流器、変圧器と当該発
電機用並行運転制御装置との間の信号線の断線・短絡が
懸念される場合は、信号変換器を変流器、変圧器の近く
におき、他の並行運転中発電機用並行運転制御装置に設
けたものと同じ断線・短絡検出回路を当該装置用にも設
けてもよい。
さらに、演算回路12a、12bはマイクロコンピュー
タでもよい、各並行運転制御装置間のD/I回路、A/
I回路の出力信号の送受信方式は。
多重伝送装置で代用しても同様の効果を奏する。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば1発電機毎に並行運転
制御装置を設け、並行運転機の自動選定、外線の断線短
絡検出、故障機に対するバックアップ、相互信号取合い
線の短縮、故障時にAVRに基準電圧を設定するととも
にガバナに基準周波数を設定するように構成したので、
操作が容易で精度および信頼性の高い並行運転装置が得
られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による並行運転装置を示す
回路図、第2図、第3図はこの発明の制御不感帯を示す
特性図、第4図はこの発明の制御動作を説明するフロー
チャート図、第5図は従来の並行運転装置の回路図であ
る。 la、lbは発電機、1−1a、1−1bは自動電圧調
整器(AVR)、2a、2bは原動機。 2−1a、2−1bはガバナ、3a、3b、4a。 4bは遮断看、3−1a、3−1b、4−1a。 4−1bは補・動接点、7a、7bはアナログ信号変換
器、8a、8bはディジタル入力(D/ I )回路、
9a、9bはディジタル入力断線短絡検出回路、10a
、10bはアナログ入力(A/I)回路、lla、ll
bはアナログ入力断線短絡検出回路、12a、12bは
演算回路、13a、13bはディジタル出力(Dlo)
回路、14a。 14bは基準電圧設定回路、15a、15bは基準周波
数設定回路、16a、16bは負荷、17a、17bは
並行運転制御装置。 なお1図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 特許出願人  三菱電機株式会社 Ps−ΔP   Ps”ΔP 第 図 第 図 tの4 第 図 手 続 補 正 書 (自 発) 6゜ 補正の内容

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 原動機で駆動される少なくとも2台以上の発電機に負荷
    を分担させる発電機の並行運転装置において、当該発電
    機における電力系統の遮断器の入・切信号は直接、他の
    並行運転中の発電機における電力系統の遮断器の入・切
    信号は断線短絡検出回路を介して入力するディジタル入
    力回路と、当該発電機の電圧、周波数、有効電力、無効
    電力は直接、他の並行運転中の発電機の有効電力、無効
    電力は断線短絡検出回路を介して入力するアナログ入力
    回路と、前記ディジタル入力回路および前記アナログ入
    力回路の出力信号に基づいて当該発電機が並行運転中か
    否かを判別するとともに負荷分担時の当該発電機の設定
    有効電力および設定無効電力を演算する演算回路と、前
    記演算回路の出力信号に基づいて当該発電機を駆動する
    原動機のガバナ設定器に周波数増減信号を、また、当該
    発電機の自動電圧調整器の設定器に電圧増減信号を出力
    し、設定器の設定値も自動追従させるとともに前記ディ
    ジタル入力回路および前記アナログ入力回路の断線短絡
    時あるいは並行運転装置故障時は該ガバナおよび該自動
    電圧調整器への前記増減信号出力を停止し、該ガバナお
    よび該自動電圧調整器を基準周波数および基準電圧に設
    定する基準周波数設定回路および基準電圧設定回路へ信
    号を出力するディジタル出力回路を有し、正常発電機側
    で定周波数、定電圧、有効電力分担および無効電力分担
    の制御を続行する並行運転装置を、前記各発電機の夫々
    に対応して設けたことを特徴とする発電機の並行運転装
    置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04359632A (ja) * 1991-03-15 1992-12-11 Mitsubishi Electric Corp 同期投入装置
JP2011193586A (ja) * 2010-03-12 2011-09-29 Mitsubishi Electric Corp 自家発電システム
CN103872647A (zh) * 2014-02-25 2014-06-18 苏州美高立电气有限公司 多回路智能电机保护器

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