JPH0481901A - 自動制御装置 - 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、プロセス諸量を自動的に目標値に制御するも
のであり、特にその信頼性を考慮した自動制御装置に関
する。

（従来の技術） 一般に自動制御装置は制御対象機器の被制御量を検出す
るための検出部と、その出力信号と目標値が一致するよ
うに制御対象機器に対して操作量を出力する調整部とか
ら構成されているが、制御対象機器の重要性・公共性・
安全性の観点から高い信頼性が求められる場合には、自
動制御装置の一部または全部を多重化構成することによ
り、信頼性の向上を図っている。

このような自動制御装置の従来例として、同期発電機の
励磁制御装置の従来例について以下に説明する。

励磁制御装置は、基本的には同期発電機の端子電圧を目
標値と一致するように自動制御するものであるが、その
他にも同期発電機を運転能力限界内で運転するために、
出力過電流の制限や進相側無効電力を制限する不足励磁
制限等の機能も有する。また、同期発電機の安定な並列
運転を行うために無効電力に対する端子電圧の垂下特性
を持たせる検流補償や、無効電力または力率を一定に制
御するための２次制御機能を有する場合もある。

第３図に従来の２重化励磁制御装置の構成図を示す。

同期発電機ｌの界磁巻線２には界磁遮断器３を介してサ
イリスタ整流装置４から界磁電流が供給される。

サイリスタ整流器Ｍ４の交流電源としては、同期発電機
１の端子電圧を励磁用変圧器５で降圧したものを供給し
ている。

検出部６ａは計器用変圧器（以下ＰＴと略称する）７ａ
の２次電圧と計器用交流器（以下ＣＴと略称する）８ａ
の２次電流を入力とし、これらの値から同期発電機ｌの
端子電圧に比例した信号Ｖａと、出力電流に比例した信
号Ｉａと、有効電力に比例した信号Ｐａと無効電力に比
例した信号Ｑａを出力する。

検出部６ｂは検出部６ａと同一のものであり、ＰＴ７ｂ
の２次電圧とＣＴ８ｂの２次電流を入力とし、信号ｖｂ
と、信号Ｉｂと、信号ｐｂと、信号Ｑｂを出力する。

電圧平衡継電器９はＰＴ７ａとＰＴ７ｂの２次電圧を入
力とし、相対的にＰＴ７の２次電圧が低い時には警報Ｓ
ａを出力し、逆にＰＴ７ｂの２次電圧が低い時には警報
ｓｂを出力する。

調整部１０ａは検出部６ａの出力信号に基づいて、同期
発電機ｌの励磁制御を行なうものであり、先に述べた端
子電圧を目標値と一致するように制御すると共に、出力
過電流の制限や不足励磁制限、検流補償、２次制御を行
なうためにサイリスタ整流装置４へ出力する点弧パルス
ＰＬａの位相を自動的に調整するものである。

調整部１０ｂは調整部１０ａと同一のものであり、検出
部６ｂの出力信号に基づいて点弧パルスＰＬｂの位相を
自動的に調整するものである。

切替器１１は点弧パルスＰＬａと、ＰＬｂのいずれか一
方をサイリスタ整流装置４へ導びくものであり。

通常時は、点弧パルスＰＬａをサイリスタ整流器４へ導
びいており、電圧平衡継電器９の警報Ｓａが出力した時
や図示しない装置により検出部６ａや！１ＩｉＩＩ部１
０ａの異常が検知された時には、点弧パルスＰＬｂをサ
イリスタ整流装置４へ導びくように作用する。

つまり、この励磁制御装置は、ＰＴ７ａとＣＴ８ａと検
出部６ａと調整部１０ａを常用系とし、ＰＴ７ｂとＣＴ
８ｂと検出部６ｂと調整部１０ｂを待機系とする２重化
構成となっており、通常は常用系で励磁制御が行なわれ
ており、常用系が故障した場合には、自動的に待機系へ
切り替えて運転を継続できるように構成されている。

（発明が解決しようとする課題） 次に、上記の励磁制御装置の常用系のＰＴ７ａに故障が
発生した時の動作について説明する。

ＰＴ７ａ自身の故障またはＰＴ７ａの１次側、２次側の
接続部に断線や接触不良が発生し、２次電圧が異常に低
下すると電圧平衡継電器９が警報Ｓａを出力して、切替
器１１を切替えて待機系での運転に切り替わるが、一般
にＰＴ７ａの２次電圧が低下してから切替器１１の切替
えが完了するまでには数１０ミリ秒から数１００ミリ秒
の時間を要する。この間にＰＴ７ａの２次電圧の低下に
伴ない、信号Ｖａも低下するので調整部１０ａの作用に
より点弧パルスＰＬａの位相は急激に進んでしまう。

すなわち、調整部１０ａは信号Ｖａの低下により同期発
電機１の端子電圧が低下したものと判定し、これを目標
値に回復するためにサイリスタ整流器４の出力電圧を増
加せしめるべく点弧パルスの位相を進めることになる。

この結果、サイリスタ整流器４の出力電圧は急増して、
同期発電機１の端子電圧は目標値に関わりなく上昇して
しまう。

切替器１１の切替が完了すると、待機系での運転に切り
替わり、同期発電機ｌの端子電圧は目標値に引き戻され
て、以後正常な運転が継続できる。

以上説明したように、ＰＴ７ａの２次電圧が低下する故
障が発生した時には、故障発生から切替器１１の切替完
了までの間の数１０ミリ秒から数１００ミリ秒の間は無
制御状態となり、同期Ｉｌｌの運転状態に悪影響を与え
ることになる。

次に、ＣＴ８ａに故障が発生した場合の動作について説
明する。　Ｃ丁８ａの自身の故障またはＣ丁８ａの２次
側の接続部や断線や接触不良が発生し、２次電流が異常
に低下すると、検出部６ａから出力される信号Ｉａと信
号Ｐａと信号Ｑａが低下してしまうため、調整部１０ａ
で行なう機能のうち、出力過電流の制限や不足励磁制限
、検流補償などが正常に作用しなくなってしまう。

以上説明したように、上記従来の励磁制御装置では、信
頼性を向上させるために２重化構成にしたにも拘らず、
被制御量を検出するためのＰＴやＣＴに故障が発生した
場合には、制御対象機器である同期発電機に悪影響を与
える場合があり、また制御装置の持つ機能の一部が失な
われるという欠点があった。

本発明は、上記従来の欠点を除去して被制御量を検出す
るために設けられたセンサ（上記従来例では、ＰＴ、Ｃ
Ｔ）の故障が発生しても制御対象機器への悪影響を排除
すると共に、制御装置の持つ機能を維持することができ
る信頼性の高い自動制御装置を提供することを目的とす
る。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明は、制御対象機器
の被制御量を検出する複数組の検出部の出力の内、絶対
値が大きい方を選択して出力する絶対値高選択部を設け
、その出力信号に基づいて調整部より制御対象機器に操
作量を出力するように構成したものである。

（作用） 通常時は２組の検出部から出力される信号は同一値を示
し、被制御量は調整部の機能により目標値と一致するよ
うに制御される。

その２組の検出部の一方の入力側【こ断線や接触不良が
発生してその検出信号が零を示した場合でも絶対値高選
択部は正常値を示す高値信号を選択して出力する。

すなわち、被制御量が正負いずれの値の場合でも異常信
号の絶対値に対して正常信号の絶対値が必ず高値を示す
ので正常信号が選択される。

その結果、被制御量は調整部の機能により、目標値と一
致するように制御が継続できる。

（実施例） 第１図に本発明を励磁制御装置に適用した場合の一実施
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
説明は省略する。

絶対値高選択部１２は信号Ｖａと信号ｖｂのうち絶対値
が大きい方を選択して信号Ｖを出力し、同様に信号Ｉａ
と信号Ｉｂとから信号１を、信号Ｐａと信号ｐｂとから
信号Ｐを、信号Ｑａと信号Ｑｂとから信号Ｑを、各々絶
対値が大きい方を選して出力する。

調整部１０は、絶対値高選択部１２の出力信号に基づい
て同期機１の励磁制御を行なうものであり、先に述べた
端子電圧を目標値と一致するように制御すると共に、出
力過電流の制限や不足励磁制限。

横流補償、２次側制御を行なうためにサイリスタ整流装
置４へ出力する点弧パルスＰＬの位相を自動的に調整す
るものである。

第２図は絶対値高選択部１２の動作を説明するための構
成図であり、信号Ｑａと信号Ｑｂのうち絶対値が大きい
方を選択して信号Ｑを出力する部分を示すものである。

絶対値演算部１４ａは信号Ｑａを入力とし、その絶対値
を演算して信号ＩＱａｌを出力し、絶対値演算部１４ｂ
は信号Ｑｂを入力とし、その絶対値を演算して信号ＩＱ
ｂｌを出力する。

比較部１５は信号１Ｑａｌと信号ＩＱｂｌを比較し、ｌ
Ｑａ＞１Ｑｂｌの時には選択信号ＳＥを有効にし、１Ｑ
ａｌ≦Ｑｂｌの時には選択信号ＳＥを無効にするもので
ある。

選択部１６は、選択信号ＳＥが有効の時、信号Ｑａを選
択して信号Ｑとして出力し、選択信号ＳＥが無効の時、
信号Ｑｂを選択して信号Ｑとして出力するので、信号Ｑ
としては信号Ｑａの信号Ｑｂのうちの絶対値の大きい方
が選択されて出力されるように作用する。

以上の構成で、励磁制御装置のＰＴ７ａに故障が発生し
た場合の動作について説明する。

ＰＴ７ａ自身の故障またはＰＴ７ａの１次側、２次側の
接続部に断線や接触不良が発生し、２次電圧が異常に低
下すると、それに比例して信号Ｖａも低下する。

しかし、絶対値高選択部１２では正常値を示す信号ｖｂ
を継続して選択して信号Ｖに出力するので、信号Ｖは異
常の影響を受けず正常な運転が継続できる。

次に、ＣＴ８ａに故障が発生した場合の動作について説
明する。

ＣＴ８ａ自身の故障またはＣＴ８ａの２次側の接続部に
断線や接触不良が発生し、２次電流が異常に低下すると
、信号Ｉａと信号Ｐａと信号Ｑａが低下してしまう。こ
のうち信号Ｑａは同期機１の出力する無効電力の極性、
すなわち進相、遅相に応じて正負の極性を示す性質があ
るので、ＣＴ８ａが異常の際は絶対値が低下することに
なる。

この時、絶対値高選択部１２では、絶対値の高い方を選
択して出力するので、正常値を示す信号Ｉｂ、信号ｐｂ
、信号Ｑｂを選択して信号工、信号Ｐ、信号Ｑに出力す
るので、ＣＴ８ａの異常の影響を受けずに正常な運転が
継続できる。

これにより、ＰＴ７ａ、ＰＴ７ｂ、ＣＴ８ａ、ＣＴ８ｂ
に故障が発生して検出部６ａまたは検出部６ｂの出力信
号が異常値を示しても絶対値高選択部１２によって正常
な信号が選択されることにより、同期機ｌは故障の影響
を受けずに正常な運転が継続できる。

なお、以上の説明は本発明の代表的な実施例について述
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。

例えば第２図の実施例の検出部６ａと、検出部６ｂと、
絶対値高選択部１２と、調整部１ｏを各々複数組設けて
、調整部１０の出力を、高値選択して出方するようにし
ても良い。

また、実施例では被制御量として同期発電機の端子電圧
、出力電圧、有効電力、無効電力を用いるいるが、この
他にも界磁電圧、界磁電流を用いても良い。

また、実施例は同期発電機の励磁制御装置に適用した例
について示したが、これ以外にもプロセス制御装置等の
自動制御装置全般に適用することが可能であり、制御対
象機器の違いや、定値制御、追従制御等の制御方法の違
い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、制御対象機器の被
制御装置を検出する複数組の検出部と、その出力のうち
の絶対値の大きい方を選択して出力する絶対値高選択部
を設け、絶対値高選択部の出力信号に基づいて制御対象
機器へ操作量を出方するようにしたので、正負の極性を
有する被制御量の検出値の絶対値が低下する故障が発生
してもその故障に影響されることなく制御対象機器の制
御が継続可能な信頼性の高い自動制御装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す励磁制御装置の構成図
、第２図は絶対値高選択部の動作を説明するための構成
図、第３図は従来の励磁制御装置の構成図である。 ６ａ、６ｂ・・・検出部、１０・・・調整部、１２・・
・絶対値高選択部。 第１図 代理人　弁理士　　紋　１）　誠

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　制御対象機器のひとつまたは複数の被制御量を検出す
   る複数組の検出部と、これら各検出部の出力のうちの絶
   対値の大きい方を選択して出力する絶対値高選択部と、
   前記絶対値高選択部の出力に基づいて前記制御対象機器
   に操作量を出力する調整部とから成ることを特徴とする
   自動制御装置。