JPH1056740A - 電源系統に並列接続する自家用交流発電機の自動同期投入制御装置 - Google Patents

電源系統に並列接続する自家用交流発電機の自動同期投入制御装置

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JPH1056740A
JPH1056740A JP8223308A JP22330896A JPH1056740A JP H1056740 A JPH1056740 A JP H1056740A JP 8223308 A JP8223308 A JP 8223308A JP 22330896 A JP22330896 A JP 22330896A JP H1056740 A JPH1056740 A JP H1056740A
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博 工藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 特殊な機能や面倒な機能を必要とせずに、速
やかに安定な状態において遮断器投入ができる電源系統
に並列接続する自家用交流発電機の自動同期投入制御装
置を提供する。 【解決手段】 電気事業者から供給される電源系統に自
家用交流発電機を並列接続する系統連携運転システムに
おいて、自家用交流発電機の励磁機の励磁電流を発電機
の発電電圧と電源系統電圧の偏差電圧値によって制御す
るように構成した。この場合、電源系統電圧値と自家用
交流発電機の発電電圧値とを比較減算し、相互の偏差値
を減算値として得る代数演算機能21Aと、この演算機
能演算値を、この自家用交流発電機制御用励磁機の制御
用基準電圧値と加算する代数演算機能21Bとを備え、
この加算機能出力値を励磁機励磁電流の制御信号にすれ
ば良い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気事業者から供
給される電源系統に並列接続する自家用交流発電機設置
事業所における自家用交流発電機の起動時に、この発電
機の発電電圧が電源系統電圧と平衡した時に、遮断機を
自動投入するようにした自動同期投入制御装置の改良に
関する。
【0002】
【従来の技術】電気事業者から供給される電源系統に自
家用の交流発電機(以下発電機と略称する)を並列接続
して、自社の交流負荷装置に電力を供給する系統連携運
転システムが使用されている。このような手段における
従来の発電機の自動同期投入制御装置の構成の概要を図
2に示す。同図は電源系統の三相交流回路を単線図で示
し、本発明の説明に関連する主要機能以外は簡略化して
記している。図2において、発電機10と励磁機11と
は原動機12によって駆動され、原動機12はガバナ1
3によって回転速度が制御されている。励磁機11の励
磁巻線11aは、チョッパ制御機能14からの出力よっ
て駆動されるトランジスタチョッパ15からの出力電流
によって制御されている。なお、チョッパ制御機能14
は指令電圧14aと発電電圧14bとを比較して制御パ
ルスを作成する。トランジスタチョッパ15は直流電源
50からの入力をチョッパ制御機能14から入力する制
御パルスによってチョッピングして、その出力する平均
電圧値を変化させている。指令電圧14aはモータ16
によって可変抵抗器を備えた電圧設定器17によって制
御され、発電機10の起動時におけるモータ16の回転
は自動同期投入機能21によって制御される。発電機1
0の定常運転時には、モータ16は図示しない操作機能
によって操作され、電圧設定器17から出力する所定値
の制御電圧が励磁機11の励磁電流を制御する。上述し
た電圧設定器17の電源は、図示しない発電機電圧と発
電機無効電流の入力信号に従って、発電機電圧を調整す
る信号電圧出力機能を備えた横流補償調整機能18によ
って制御されている。即ち、定常状態においては、発電
機10が系統電源と電力負荷に対応した電圧を出力する
ように運転を実行する。
【0003】発電機10の出力回路10Aの交流出力は
変圧器10Aaによって検出されて、チョッパ制御機能
14と自動同期投入機能21に入力し、自動同期投入機
能21には電源系統の配電ライン40に接続される変圧
器40aの出力も入力している。また、ガバナ13に
は、自動同期投入機能21から出力される周波数/位相
信号と、発電機10の周波数/位相信号が周波数センサ
13aによって検出されて入力している。発電機10の
出力回路10Aと電源系統の配電ライン40とは遮断器
45によって接続され、遮断器45は自動同期投入機能
21の出力信号によって後述する所定条件になると投入
される。上述したチョッパ制御機能14、トランジスタ
チョッパ15及び横流補償調整機能18は発電機10用
の自動電圧調整装置(以下AVRと略記する)20を構
成する主要機能である。
【0004】上述の回路構成において、発電機10の起
動時には、自動同期投入機能21は変圧器40aから入
力する電源系統の電圧値と周波数/位相信号に対応し
て、発電機10の出力周波数を規定する原動機12の制
御機能であるガバナ13の操作信号と発電機10の出力
電圧を規定する励磁機11の励磁電流を規定するモータ
16の操作信号を出力する。発電機10が起動すると、
ガバナ13は周波数センサ13aの出力信号が上記の操
作信号に一致するように原動機の回転を立ち上げ制御す
るので、発電機の出力周波数は上昇する。また、AVR
20は変圧器10Aaの出力電圧が上記の操作信号に一
致するように励磁機11の励磁電流を制御するので、発
電機10の出力電圧も立ち上がる。自動同期投入機能2
1は発電機10の出力電圧と周波数及び位相が電源系統
の値に一致するように、ガバナ13の操作信号とAVR
20の操作信号(モータ16の操作信号)を制御し、発
電機出力が系統電源に平衡して所定の誤差範囲になる
と、遮断器45を投入する。遮断器45が投入される
と、ガバナ13とAVR20は現在の出力状態を維持す
るように発電機10を自動制御する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の自動同
期投入制御装置の場合、発電電圧の制御には、電圧設定
器17の可変抵抗器をモータで駆動して行っていた。そ
のために、次のような問題点があった。 可変抵抗器の性能誤差やモータの操作信号と可変抵抗
器回転位置の対応等の問題があるので、精度の高い発電
機の出力電圧値の制御が困難であって、発電機出力と系
統電源との電圧値の精度のよい平衡が取れなかった。 可変抵抗器を回転して所定の電圧を出力するので、発
電機出力が系統電源の電圧に平衡するまでに時間がかか
った。本発明は従来のものの上記課題(問題点)を解決
し、特殊な機能や面倒な機能を必要とせずに速やかに安
定な状態において遮断器投入ができる、電源系統に並列
接続する自家用交流発電機の自動同期投入制御装置を提
供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に基づく電源系統
に並列接続する自家用交流発電機の自動同期投制御装置
は上記課題を解決するために、電気事業者から供給され
る電源系統に自家用交流発電機を並列接続する系統連携
運転システムにおいて、自家用交流発電機の励磁機の励
磁電流を発電機の発電電圧と電源系統電圧の偏差電圧値
によって制御するように構成した。この場合、電源系統
電圧値と自家用交流発電機の発電電圧値とを比較減算し
相互の偏差値を減算値として得る代数演算機能と、この
代数演算機能減算値を、この自家用交流発電機制御用励
磁機の制御用基準電圧値と加算する代数演算機能とを備
え、この代数演算機能加算値を励磁機励磁電流の制御信
号にするように構成することができる。上記のように構
成すると、次のような機能を有する。 自動同期投入装置としてモータで駆動する可変抵抗器
の必要がなくなり、特殊な機能や面倒な機能を必要とし
ないだけではなく逆に簡略化ができる。 可変抵抗器を介さないので励磁機の制御電圧精度が高
くなって、発電機出力を系統電源に対して精度のよい電
圧平衡が取れるようになる。 可変抵抗器を回転する必要がなくなるので、発電機出
力が系統電源の電圧に平衡するまでの時間が短くなる。
【0007】
【発明の実施の形態】電気事業者から供給される電源系
統に並列接続する自家用交流発電機のAVRに、本発明
に基づく電圧平衡機能を適用して自動同期投入制御装置
の一実施の形態を図1を参照して詳細に説明する。同図
では、従来の技術で説明した周波数/位相の制御機能は
本発明に直接関係せず、従来の技術をそのまま適用でき
るので図示は省略し、また本発明の技術思想の説明に関
連する主要機能以外は簡略化し、また図2に記した要素
機能と相当の要素機能は同一の符号を付して機能説明は
省略する。
【0008】図1において、20Aは本発明に基づく機
能を構成したAVRを示している。まず、図2の説明で
は省略した従来の技術でも本発明でも使用される機能を
説明する。横流補償調整機能18に入力する発電機電圧
は、変圧器10Aaによって、また発電機電流は変流器
10Abによって得られる。また、AVR20Aの電源
は電源ライン30の電圧を変圧器30aで所定電圧に変
圧し、制御電源回路31で直流に変換して得ている。制
御電源回路31の整流出力はベースカット回路32によ
ってトランジスタベース駆動回路33を駆動可能にす
る。即ち、AVR20Aに電源が供給されないとトラン
ジスタベース駆動回路33をカットし、電源が供給され
るとトランジスタベース駆動回路33を駆動してトラン
ジスタチョッパ15の駆動用パルスを出力する。制御電
源回路31の整流出力は、また基準電圧作成機能35に
入力して励磁機11に対する基準励磁電流を指定する基
準電圧を作成している。
【0009】次に、AVR20Aに構成される発電機の
自動同期投入時における本発明に基づく自動電圧平衡機
能について説明する。図1において、21Aは電圧コン
パレータ回路であって、変圧器40aから得られる系統
電源電圧に所定比で比例する電圧と変圧器10Aaから
得られる発電機(図2の発電機10に対応する)の発電
電圧の上記と同一比で比例する電圧とを比較し、系統電
源電圧が発電機の発電電圧よりも大であればプラスの偏
差電圧成分を出力し、系統電源電圧が発電機の発電電圧
よりも小であればマイナスの偏差電圧成分を出力する。
即ち、電圧コンパレータ回路21Aは減算動作を実行す
る代数演算機能を構成している。電圧コンパレータ回路
21Aの演算出力は演算増幅器とゲート回路で構成した
加算動作を実行する代数演算機能を備えた自動電圧調整
回路21Bの入力部aに入力している。自動電圧調整回
路21Bの入力部bには、基準電圧作成機能35で作成
した基準電圧が入力し、自動電圧制御回路21Bの入力
部cには、電圧設定器17の出力電圧が入力している。
【0010】20Bは上述した各要素機能上位の制御機
能を総合して示し、制御機能20Bは遮断機45の投入
機能と、発電機の起動動作時には電圧コンパレータ回路
21Aの機能を活かして横流補償調整機能18の機能を
停止し、発電機の定常動作時には電圧コンパレータ回路
21Aの機能を停止して横流補償調整機能18の機能を
活かす働きを備えている。即ち、自動電圧調整回路21
Bは、発電機の起動動作時には入力部bに基準電圧作成
機能35からの基準電圧と入力部aに入力する電圧コン
パレータ回路21Aの出力とを代数的に加算し、発電機
の定常動作時には入力部bに入力する前記基準電圧と入
力部cに入力する電圧設定器17の出力を代数的に加算
する。代数的に加算するというのは、プラス電圧が入力
すると加算し、マイナス電圧が入力すると減算する機能
動作を示している。
【0011】上述の機能構成において、電源回路30に
電源電圧が供給されると、トランジスタベース駆動回路
33が作動する。図示しないスイッチ機能等によって原
動機(図2の原動機12に対応する)を起動し、制御機
能20Bに予め設定した周期/パルス幅の駆動用パルス
によってトランジスタチョッパ15を作動し、所定の平
均電圧(電流)が励磁機(図2の励磁機11に対応す
る)の励磁巻線11aに供給される。従って、発電機が
発電を開始し、発電電圧が系統電源電圧よりも低い間
は、発電電圧と系統電源電圧との偏差成分が自動電圧調
整回路21Bで基準電圧と加算され、トランジスタベー
ス駆動回路33を機能させてトランジスタチョッパ15
の駆動用パルス幅を広げ、励磁機の励磁電圧の平均値を
上昇させる。発電電圧が系統電源電圧よりも高いと、発
電電圧と系統電源電圧との偏差成分は、前述したように
マイナス電圧なので、自動電圧調整回路21Bで基準電
圧と代数加算されると、基準電圧よりも偏差成分値が減
算され、トランジスタベース駆動回路33を機能させて
トランジスタチョッパ15の駆動用パルス幅を狭くし、
励磁機の励磁電圧の平均値を降下させる。上記の動作の
結果、発電電圧と系統電源電圧とが自動的に平衡されて
所定の誤差範囲内で等しくなると、制御機能20Bの働
きで遮断機45を投入し、自動電圧調整回路21Bに入
力する電圧コンパレータ回路21Aの出力は電圧設定器
17の出力に切り替えられ、自動電圧調整回路21Bで
基準電圧と電圧設定器17の出力が代数加算され、発電
機は系統電源に対する定常の同期運転が実行される。
【0012】上述の実施の形態の説明は、本発明に基づ
く1例を示したものであって、上述した技術思想を適用
して適切に応用改変しても良いことは当然である。例え
ば、発電電圧が系統電源電圧よりも低い間は電圧コンパ
レータ回路21Aから出力される偏差電圧はプラスであ
るように説明したが、逆のマイナスであっても、自動電
圧調整回路21Bの代数加算機能をこの極性に対応させ
て、上記の演算が実行できるようにすれば良い。その
他、AVR等の発電機の制御機能に対応して上述した実
施の形態に示した技術思想を適切に応用し、機能の構成
を設定すれば良い。また、各演算機能やコンパレータ及
び上位制御機能等は、入力アナログ値を適切にディジタ
ル量に変換してマイクロコンピュータを用いたソフト処
理を行うようにしても良い。
【0013】
【発明の効果】本発明は電源系統に並列接続する自家用
交流発電機の自動同期制御装置は上記のように構成した
ので、次のような優れた効果を有する。 自動同期投入装置としてモータで駆動する可変抵抗器
の必要がなくなり、特殊な機能や面倒な機能を必要とし
ないだけではなく逆に簡略化ができた。 可変抵抗器を介さないので、励磁機の制御電圧精度が
高くなって、発電機出力と系統電源とが精度のよい電圧
平衡が取れるようになった。 可変抵抗器を回転する必要がなくなったので、発電機
出力が系統電源の電圧に平衡するまでの時間が短くなっ
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく、電源系統に並列接続する自家
用交流発電機の自動同期投入制御装置を構成する自動電
圧平衡機能を備えたAVRの一実施の形態を説明する必
要機能構成の概要ブロック図である。
【図2】従来の自社の交流負荷装置に電力を供給する系
統連携運転システムに適用される発電機の制御機能の概
要例を説明する概要ブロック図である。
【符号の説明】
10:発電機(自家用交流発電機) 11:励磁機 12:原動機 15:トランジスタチョッパ 16:モータ 17:可変抵抗器(電圧設定器) 18:横流補償調整機能 20A:AVR(自動電圧調整装置) 20B:制御機能 21A:電圧コンパレータ回路(代数(減算)演算機
能) 21B:自動電圧調整回路(代数(加算)演算機能) 33:トランジスタベース駆動回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気事業者から供給される電源系統に自
    家用交流発電機を並列接続する系統連携運転システムに
    おいて、 上記自家用交流発電機の励磁機の励磁電流を当該発電機
    の発電電圧と電源系統電圧の偏差電圧値によって制御す
    るようにしたことを特徴とする電源系統に並列接続する
    自家用交流発電機の自動同期投入制御装置。
  2. 【請求項2】 電気事業者から供給される電源系統に自
    家用交流発電機を並列接続する系統連携運転システムに
    おいて、 電源系統電圧値と自家用交流発電機の発電電圧値とを比
    較し減算する代数演算機能と、該代数演算機能減算値
    を、当該自家用交流発電機制御用励磁機の制御用基準電
    圧値と加算する代数演算機能とを備え、 該代数演算機能加算値を上記励磁機励磁電流の制御信号
    とするようにしたことを特徴とする電源系統に並列接続
    する自家用交流発電機の自動同期投入制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011019392A (ja) * 2009-07-10 2011-01-27 Alstom Technology Ltd 電気機械を配電網と同期させる方法及び電気機械と配電網の構成

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