JPH0446596A - 発電機の出力制御装置 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は発電機に流れる逆相電流を測定して発電機出力
を制御する発電機の出力制御装置に関する。

（従来の技術） タービン発電機において、発電機に逆゛相電流が流れる
と回転子には定格周波数の２倍の周波数の電気トルクが
働き、それが励振力となってタービンの軸と翼が互いに
影響しながら振動する翼軸連成板じれ振動が発生し、翼
の寿命消費が進むという問題がある。

そこで、従来ではこの対策としてタービン軸と翼による
固有振動数を定格周波数の２倍から離すことか考えられ
、各種の離調対策が採られている。

一方、発電機側としては逆相耐量の問題が残り、逆相電
流の大きさに制限がある。

逆相耐量としては短時間の逆相電流により回転子表面に
蓄積される熱量で制限される短時間耐量と比較的長い又
は連続的な逆相電流で回転子表面温度が上昇することに
より制限される連続耐量とがある。しかし、近年のター
ビン発電機においては単機容量の増加が著しく、この大
容量化は冷却技術によるものが大きく、回転子の熱容量
が減少する傾向となっている。

現在、発電機運転時に逆相電流が流れたときの対策とし
ては、−船内に逆相保護装置により警報又はトリップを
行なうようにしており、その発電機の逆相保護装置は規
格値（ＪＥＣ−１１４）より設定値を決めている。また
、規格値は発電機の定格出力時に許容する逆相電流を定
めているものである。

（発明が解決しようとする課題） しかし、逆相保護装置により発電機運転時に流れる逆相
電流が設定値を越えると発電機をトリップさせるもので
は、発電機の運転範囲が規格値により定まるため、運転
範囲が制限されるという問題があった。

本発明の目的は、逆相電流および諸状態量より回転子温
度を予測演算し、許容回転子温度、発電機出力、外部か
らの出力指令値、回転子界磁巻線温度等により発電機出
力、力率等を制御することにより、発電機の運転範囲を
広げることができる発電機の出力制御装置を提供するに
ある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記の目的を達成するため、発電機の出力電流
を取込みこの電流より発電機に流れる逆相電流を求める
逆相電流演算手段と、この逆相電流演算手段により求め
られた逆相電流から前記発電機の回転子の逆相電流によ
る予測温度上昇値を求める回転子温度上昇値演算手段と
、前記発電機の諸状態量を取込みこの諸状態量より定常
状態の発電機の回転子温度の予測値を求める回転子温度
演算手段と、この回転子温度演算手段により求められた
定常状態の回転子温度予測値と前記回転子温度上昇値演
算手段で求められた逆相電流による予測温度上昇値とに
より回転子の実際の温度を予測し、この予測値を許容温
度値と比較して回転子温度が許容値を越えない発電機出
力を求めると共にその時点での発電機出力および回転子
の界磁巻線温度との関係から発電機出力を制御する出力
制御手段とを具備した構成とするものである。

（作用） 発電機の連続逆相耐量の実効値は、発電機の回転子の定
常状態における温度に逆相電流による温度上昇分を加え
た温度が、回転子の材料の許容する温度と等しくなると
きの逆相電流値で示され、発電機の逆相耐量は定常状態
における回転子温度を低くできれば、その分逆相耐量を
上げることができる。定常状態における回転子温度は発
電機損失と冷却能力の関係から決まるもので、冷却能力
が一定であれば発電機損失を減らすことにより可能であ
る。

従って、上記した構成の発電機の出力制御装置にあって
は、逆相電流および諸状態量より回転子温度が予測演算
され、回転子の許容温度を越えない発電機出力が求めら
れ、さらに発電機出力、回転子界磁巻線の温度との関係
により発電機出力、力率等を制御することにより、逆相
耐量を増やすことか可能となる。言い換えれば、逆相電
流の大きさに応じて発電機出力、力率等を制御すること
により、規格値（］　ＥＣ−１１４）である逆相電流許
容値を越えての運転が可能となり、発電機の運転範囲を
広げた出ノｊ制御を行うことができる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明による発電機の出力制御装置の構成例を
示すものである。第１図において、１は送電系統で、こ
の送電系統１にタービンにより駆動される発電機４の出
力端が主変圧器３およびしゃ断器２を介して接続されて
いる。また、この発電機４はその三相各相の出力巻線の
中性点が中性点接地装置６に接続されている。７は発電
機４の出力電圧を検出する計器用変圧器、１０は同しく
出力電流を検出する変流器である。また、８は計器用変
圧器７により検出された発Ｍ４″４の出力電圧と変流器
ユＯにより検出された発電機４の出力電流を取込む入力
回路、９はこの入力回路８により取込まれた発電機の出
力電圧、出力電流の検出信号をもとに定常状態時の回転
子温度の予測値を求める回転子温度演算回路である。さ
らに、１１は発電機４の出力電流を取込む入力回路、１
２はこの入力回路１１に取込まれた発電機４の出力電流
をもとに逆相電流を求める逆相電流演算回路、１３はこ
の逆相電流演算回路１２で求められた逆相電流から回転
子温度上昇値を予測演算する回転子温度上昇値演算回路
である。また、１８は温度検出器１７により検出された
発電機４の回転子界磁巻線５の温度検出信号が入力され
、回転子界磁巻線温度を求める回転子界磁巻線温度演算
回路、１５は回転子の許容温度を設定する回転子許容温
度設定器である。

一方、回転子温度演算回路９、回転子温度上昇値演算回
路１３、回転子許容温度設定器１５および回転子界磁巻
線温度演算回路１８の出力信号がそれぞれ入力される出
力制御回路で、この出力制御回路１４は回転子許容温度
との関係により回転子温度が許容値を越えない発電機出
力を算出し、その時の発電機出力と外部からの発電機出
力指令値１６がある場合にはその指令値と回転子界磁巻
線温度演算回路１８により求められた界磁巻線温度との
関係より発電機出力を設定し、出力回路１９を介して発
電機の出力を制御するものである。

次に上記のように構成された発電機の出力制御装置の作
用を第２図に示すフローチャートを参照して述べる。発
電機４が運転されているものとすれば、そのときの発電
機４の出力電圧は計器用変圧器７により、また出力電流
は変流器１０によりそれぞれ検出され、これらは諸法態
量入力回路８を通して回転子温度演算回路９に入力され
る。この回転子温度演算回路９では回転子５の定常状態
時における温度予測値を求め、出力制御回路１４に入力
される。一方、発電機４の出力電流の検出信号は変流器
ｌＯより電流入力回路１１を通して逆相電流演算回路１
２に入力され、ここで発電機４に流れる逆相電流が求め
られ、回転子温度上昇値演算回路１３に与えられる。こ
の回転子温度上昇値演算回路１３では、逆相電流による
予測回転子温度上昇値を求め、出力制御回路１４に入力
される。

この出力制御回路１４では第２図に示すフローのステッ
プＳ１により定常状態の回転子温度の予測値と予測回転
子温度上昇値が取込まれると、ステップＳ２により実際
の予測回転子温度を算出すると共に、ステップＳ３によ
り回転子許容温度設定器１５より取込まれた回転子許容
温度設定値との関係によりステップＳ４で回転子温度が
許容値を越えない発電機最大出力を算出する。そして、
ステップＳ５ではそのときの発電機出力Ａと、外部から
の発電機出力指令値１６がある場合にはその指令値Ｂと
回転子界磁巻線温度演算回路１８により求められた界磁
巻線温度Ｃとの関係から出力増であるか、現状維持であ
るか、出力域であるかを比較判定してステップＳ６にて
発電轡出力が設定される。

このようにして発電機出力を設定すれば、逆相電流が大
きくなったときでも発電機回転子の温度が許容値を越え
ないように発電機出力が自動的に制御されるので、発電
機の運転範囲を広げた制御を行なうことができる。

上記実施例では定常状態の回転子温度演算回路８に諸法
態量入力回路８を通して発電機の出力電圧および出力電
流を与えるようにしたが、この諸法態量入力回路８とし
て第３図に示すように発電機の出力電圧および出力電流
を取込む入力部８Ａと発電機の冷媒流量、冷媒温度およ
び冷媒圧力を取込む入力部８Ｂとを設け、これらの入力
部８Ａ。

８Ｂを通して発電機の出力条件に加えて冷媒の状態を加
味することにより、冷却媒体の条件が変化した場合の発
電機回転子温度の変化を算出することか可能となり、よ
り細かい発電機の出力制御が可能となる。

この他、本発明はその要旨を変更しない範囲で種々変形
して実施することができる。

［発明の効果コ 以上述べたように本発明によれば、逆相電流および諸状
態量より回転子温度を予測演算し、許容回転子温度、発
電機出力、回転子界磁巻線温度等との関係により発電機
出力、力率等を制御するようにしたので、発電機の運転
範囲を広げた制御を行なうことができる発電機の出力制
御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による発電機の出力制御装置の一実施例
を示す回路構成図、第２図は同実施例の作用を説明する
ためのフローチャートを示す図、第３図は本発明の他の
実施例における諸法態量入力回路と回転子予測温度演算
回路部の構成図である。 ４・・・・・・発電機、５・・・・・・回転子界磁巻線
、７−０．−＝計器用変圧器、８・・・・・・諸法態量
入力回路、９・・・・・。 回転子温度演算回路、１０・・・・・・変流器、１１電
流入力回路、１２・・・・・・逆相電流演算回路、１３
・・・・・・回転子温度上昇値演算回路、１４・・・・
・・出力制御回路、１５・・・・・・回転子許容温度設
定器、１６・・・・・・外部出力指令値、１７・・・・
・・回転子界磁巻線の温度検出器、１８・・・・・・回
転子界磁巻線温度演算回路、１９・・・・・・出力回路
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発電機の出力電流を取込みこの電流より発電機に流れる
   逆相電流を求める逆相電流演算手段と、この逆相電流演
   算手段により求められた逆相電流から前記発電機の回転
   子の逆相電流による予測温度上昇値を求める回転子温度
   上昇値演算手段と、前記発電機の諸状態量を取込みこの
   諸状態量より定常状態の発電機の回転子温度の予測値を
   求める回転子温度演算手段と、この回転子温度演算手段
   により求められた定常状態の回転子温度予測値と前記回
   転子温度上昇値演算手段で求められた逆相電流による予
   測温度上昇値とにより回転子の実際の温度を予測し、こ
   の予測値を許容温度値と比較して回転子温度が許容値を
   越えない発電機出力を求めると共にその時点での発電機
   出力および回転子の界磁巻線温度との関係から発電機出
   力を制御する出力制御手段とを具備したことを特徴とす
   る発電機の出力制御装置。