JPH0522868A - 水車発電機の単独運転検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】水車発電機の出力周波数と電圧さらに電圧の変
化率から水車発電機が電力系統より離脱して単独運転と
なったことを適確に検知する水車発電機の単独運転検出
装置を提供する。 【構成】水車発電機の電圧を検出する電圧検出器と、前
記水車発電機電圧の変化率を検出する電圧変化率検出器
と、水車発電機の周波数を検出する周波数検出器とを設
けて、水車発電機周波数が規定値以上で、水車発電機電
圧が規定値以上または規定値以下となり、かつこの水車
発電機電圧の変化率が大きくなったことから水車発電機
の単独運転を検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水車発電機の単独運転
検出装置に係り、特に水車発電機より離隔した遠方しゃ
断時における単独運転状態を検出するに好適な水車発電
機の単独運転検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に電力系統には、複数の水車発電機
が夫々連係されて運転している。しかしながら何らかの
原因により、この連係が断たれると当該水車発電機は単
独運転制御を実施することになる。しかるにこの際、水
車発電機の単独運転検出が的確に行われないと、水車ガ
バナにおける負荷ダンピングから無負荷ダンピングへの
切換えが適切に行われず、単独運転となった水車発電機
の安定した調速制御ができなくなる。さらに本来単独運
転時に切離されるべき自動出力制御装置と自動無効電力
調整装置、自動水位調整装置及び水車発電機出力の動揺
を制御する系統安定化装置等の各種調整制御装置が除外
されず、その結果、周波数や電圧に変動が生じた状態で
運転されるため電力系統を不安定とする原因にもなる。

【０００３】この単独運転状態の検出は、切離す水車発
電機が設置されている発電所内で行われる負荷しゃ断の
場合には何ら支障はないが、水車発電機は健全であるが
遠隔地にある相手端電気所でのしゃ断、即ち遠方しゃ断
により行われる単独運転の場合には種々の問題があっ
た。なお、一般に水車発電機を設置してある水力発電所
は山間の遠隔地に多く、相手端電気所との距離は極めて
遠いことが通例である。

【０００４】図４は従来の遠方しゃ断時における水車発
電機の単独運転検出装置の構成図で、水力発電所１は、
送電線２を介して遠隔地の相手端電気所３と連係されて
いる。この水力発電所１における水車発電機４は、並列
用しゃ断器５と主変圧器６及び高圧側しゃ断器７を介し
て前記送電線２に接続されており、また前記主変圧器６
の高圧側回路に計器用変圧器８と変流器９を介した有効
電力リレーや電流リレー等からなる検出装置10を設置し
て、前記相手端電気所３の相手端しゃ断器11のしゃ断に
よる水力発電所１における水車発電機４の出力変化にも
とずき水車発電機４の単独運転状態の検出を行ってい
た。

【０００５】しかしこの方法では、通常の運転中に生ず
る負荷変動によっても当該水車発電機４の出力、電流が
変化するので、検出リレー10の設定値の決定が困難であ
った。この対策としては水力発電所１と遠隔地の相手端
電気所３の両方に転送トリップ装置12，13を設置して互
いを転送トリップ伝送路14で連結し、相手端電気所３に
おける相手端しゃ断器11の補助接点11ａが発するしゃ断
信号を水力発電所１に転送して、相手端しゃ断器11のし
ゃ断信号による水車発電機４の単独運転の検知、確認を
行ない、単独運転のための各種切換え等の操作を行って
いた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】遠隔地に設置した転送
トリップ装置12，13と、これを結ぶ転送トリップ伝送路
14の伝送設備による単独運転の検出装置については、単
独運転の検出は確実となったが前記転送トリップ装置1
2，13及び転送トリップ伝送路14の伝送設備の設置が必
要であり、また検出確認の信頼性を向上するためには前
記伝送設備の多重化が必要とされ、設備費が増大する支
障があった。さらに相手端電気所３における相手端しゃ
断器11が多数設けられていて、各々の相手端しゃ断器の
補助接点を１箇所にまとめられない場合には、水力発電
所１において相手端電気所３における相手端しゃ断器11
のしゃ断及び相手端しゃ断器11相当の各しゃ断器を各々
に検出せざるを得ず、装置や操作が複雑となるという問
題があった。

【０００７】本発明の目的は、水車発電機の出力周波数
と電圧さらに電圧の変化率から水車発電機が電力系統よ
り離脱して単独運転となったことを適確に検知する水車
発電機の単独運転検出装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】水車発電機の電圧を検出
する電圧検出器と、前記水車発電機電圧の変化率を検出
する電圧変化率検出器と、水車発電機の周波数を検出す
る周波数検出器とを設けて、水車発電機周波数が規定値
以上で、水車発電機電圧が規定値以上または規定値以下
となり、かつこの水車発電機電圧の変化率が大きくなっ
たことから水車発電機の単独運転を検知する単独運転検
出装置。

【０００９】

【作用】電力系統より離脱した時に水車発電機の出力は
急激に低下し、電圧は瞬時に上昇（水車発電機４の力率
によっては下降）する。また周波数も急上昇する。この
状態を夫々単独運転検出装置の電圧検出器、電圧変化率
検出器及び周波数検出器により検出し、各条件が合致し
た場合に水車発電機の単独運転として検出し、信号を出
力する。

【００１０】

【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。なお、前記した従来技術と同じ構成部分には同一符
号を付して詳細な説明は省略する。図１の水車発電機の
単独運転検出装置の構成図で示すように、水力発電所１
は送電線２を介して遠隔地の相手端電気所３と連係され
ている。この水力発電所１における水車発電機４は、並
列用しゃ断器５と主変圧器６及び高圧側しゃ断器７を介
して前記送電線２に接続されている。

【００１１】また単独運転検出装置15として、水車発電
機４の出力側に接続された計器用変圧器16を介して水車
発電機４の出力電圧を検出する電圧検出器17と、この水
車発電機４の出力電圧の単位時間における変動値を検出
する電圧変化率検出器18及び水車発電機４の周波数を検
出する周波数検出器19で構成されており、さらに電圧検
出器17と電圧変化率検出器18及び周波数検出器19等の出
力信号から水車発電機４の単独運転信号20を出力する。

【００１２】さらに、この単独運転検出装置15は図２の
回路構成図で示すように、制御電源Ｐ，Ｎ間には、前記
電圧変化率検出器18の出力信号で電圧変化率が大きく変
化した時に作動する常開の電圧変化率検出器接点18ａ
と、限時リレー21を直列に接続したもの及び、前記並列
用しゃ断器５の補助接点で並列用しゃ断器５の主接点と
同じ動きをする並列用しゃ断器補助接点５ａと、電圧検
出器17の出力信号で電圧が規定値以上または規定値以下
になった時に作動する常開の電圧検出器接点17ａと、周
波数検出器19の出力信号で周波数が規定値以上で作動す
る常開の周波数検出器接点19ａ、さらに前記限時リレー
21の限時復帰接点21ａ及び補助リレー22を直列としたも
のとが接続されていて、この補助リレー22の接点22ａよ
り水車発電機４の単独運転信号20が出力されるように構
成されている。なお上記回路構成については全て有接点
式にて表示したが、これらは半導体回路による無接点式
とすることは容易で、その作用は変わらず小形化ができ
る効果がある。

【００１３】次ぎに上記構成による作用について説明す
る。なお、図３は水車発電機の出力特性図である。通常
の状態で水力発電所１における水車発電機４が電力系統
と連係されて並列運転中の場合には、並列用しゃ断器５
と高圧側しゃ断器７及び相手端しゃ断器11が閉じてい
て、水車発電機４は図示しない自動出力制御装置、自動
水位調整器等の各種調整制御装置により出力制御がなさ
れる。またこの電力系統と並列運転中においては電力系
統との協調から、図３の点Ａより左部に示すように水車
発電機４の出力電圧及び周波数は水車発電機４の出力値
に関係なく一定である。従ってこの状態においては、出
力電圧及び周波数が規定値を超えることなく、また出力
電圧の大幅な変化もないことから、前記単独運転検出装
置15は電圧検出器17と電圧変化率検出器18及び周波数検
出器19のいずれもが動作せず、従って単独運転信号20は
出力されない。

【００１４】次ぎに水車発電機４が電力系統との連係よ
り離脱した場合、即ち突然何らかの理由で遠隔地の相手
端電気所３の相手端しゃ断器11、あるいは水力発電所１
における高圧側しゃ断器７がしゃ断すると、これにより
電力系統より離脱された水車発電機４の特性は図３の点
Ａで示すように、軽負荷となって出力が零方向に急激に
低下し、電圧は瞬時に上昇（水車発電機４の力率によっ
ては下降）、周波数も上昇する。これにより単独運転検
出装置１５は、並列用しゃ断器５が閉じていること、即
ち並列用しゃ断器補助接点５ａが閉じていることを条件
に、電圧検出器17は電圧が規定値以上または規定値以下
になったので作動して電圧検出器接点17ａを閉じる。ま
た電圧の変化が瞬時に大きく変化したことから電圧変化
率検出器18が作動して電圧変化率検出器接点18ａを閉
じ、さらに周波数検出器19においても周波数が規定値以
上に急増したことを検出して周波数検出器接点19ａを閉
じる。

【００１５】以上各検出器が作動したことにより、図２
で示すように電圧変化率検出器18の電圧変化率検出器接
点18ａが閉じたことから、限時リレー21は励磁されて瞬
時に限時復帰接点21ａを閉じる。これにより並列用しゃ
断器５の並列用しゃ断器補助接点５ａ、電圧検出器17の
電圧検出器接点17ａ、さらに周波数検出器19の周波数検
出器接点19ａのいずれもが閉じていることから、補助リ
レー19が作動してその接点22ａを閉じ、水車発電機４が
単独運転とされたと判断して水車発電機４の単独運転信
号20を出力する。

【００１６】この水車発電機４が単独運転となったとす
る単独運転信号20を用いて、従来より水車発電機４の単
独運転に際して実施していた、いずれも図示しない水車
ガバナにおける負荷ダンピングから無負荷ダンピングへ
の切換制御、及び自動出力制御装置、自動無効電力調整
装置と自動水位調整装置及さらに系統安定化装置等の各
種調整制御装置の除外制御が適確に実施できるので電力
系統を不安定とする支障は起きない。

【００１７】

【発明の効果】以上本発明によれば、水力発電所と遠隔
の地との間に複雑に設置した転送トリップ装置及び転送
トリップ伝送路等の大掛かりな伝送設備を必要とせず、
簡易な装置を各水力発電所に備えるだけで、遠方しゃ断
による水車発電機の単独運転を確実に検出できるので、
水車発電機の単独運転に対する信頼性を向上する他、単
独運転に際して電力系統を不安定とする支障を除去する
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の単独運転検出装置の構成図。

【図２】本発明の単独運転検出装置の回路構成図。

【図３】水車発電機の系統離脱の際の出力特性図。

【図４】従来の水車発電機の単独運転検出装置の構成
図。

【符号の説明】 １…水力発電所、２…送電線、３…相手端電気所、４…
水車発電機、５…並列用しゃ断器、５ａ…並列用しゃ断
器補助接点、７…高圧側しゃ断器、15…単独運転検出装
置、16…計器用変圧器、17…電圧検出器、17ａ…電圧検
出器接点、18…電圧変化率検出器、18ａ…電圧変化率検
出器接点、19…周波数検出器、19ａ…周波数検出器接
点、20…単独運転信号、21…限時リレー、21ａ…限時復
帰接点、22…補助リレー、22ａ…補助リレーの接点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 電力系統に並列して運転する水車発電機
   の系統離脱時の単独運転検出装置において、水車発電機
   の電圧を検出する電圧検出器と、前記水車発電機電圧の
   変化率を検出する電圧変化率検出器と、水車発電機の周
   波数を検出する周波数検出器を設けて、水車発電機周波
   数が規定値以上で水車発電機電圧が規定値以上または規
   定値以下となり、かつこの水車発電機電圧が規定値以上
   または規定値以下となる時の変化率が大きくなったこと
   を検知して水車発電機の単独運転を検出することを特徴
   とする水車発電機の単独運転検出装置。