JPH11332107A

JPH11332107A - 発電装置の始動装置

Info

Publication number: JPH11332107A
Application number: JP10128784A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Ito; 整伊藤; Takeshi Taniguchi; 健谷口; Masafumi Kokenawa; 雅文苔縄; Shigeto Watanabe; 茂人渡辺; Sotosuke Matsumoto; 外左松本; Takao Ogata; 隆雄緒方
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd; Nishishiba Electric Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd; Nishishiba Electric Co Ltd
Priority date: 1998-05-12
Filing date: 1998-05-12
Publication date: 1999-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】複数台の発電機を同期させ並列運転して負荷に
給電する動作を短時間に行う発電装置の始動装置を提供
すること。【解決手段】発電機と原動機と回転数設定器と遮断器と
よりなる発電セットを複数号機備え、これら発電セット
を共通の発電機母線に接続し並列運転して負荷に給電す
る発電装置の始動装置において、発電機と発電機母線の
周波数差が同期投入許容範囲か否かをチェックする周波
数偏差判定器及び位相差判定器と、発電機と発電機母線
の実際の周波数差が設定した周波数差になるように回転
数設定器を制御して発電機周波数を制御する自動同期投
入装置を備え、発電機と発電機母線の周波数を所定周波
数差に制御しつつ、周波数偏差及び位相差が同期投入条
件を満たして時点で発電機を発電機母線に同期投入して
いるので、負荷への給電開始時間を短縮することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複数台の発電機によ
る発電装置において、始動指令信号で複数の原動機を始
動して同期させ並列運転して負荷に給電する動作を短時
間で行う発電装置の始動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の複数台の発電機による発電装置の
給電システムとして図１１に示す構成がある。図の給電
システムにおいて、１は商用電力系統，２は受電遮断
器，３は一般負荷，４は連絡遮断器，５は防災負荷，６
は発電機母線連絡遮断器である。７ａは１号発電機遮断
器，８ａは１号発電機，９ａは１号原動機，１０ａは１
号自動電圧調整器，１１ａは１号ガバナ，１２ａは１号
回転数設定器，１３ａは１号自動同期投入装置，１４ａ
は１号手動回転数下げ接点，１５ａは１号手動回転数上
げ接点，１６ａは１号自動回転数下げ接点，１７ａは１
号自動回転数上げ接点であり、また７ｂは２号発電機遮
断器，８ｂは２号発電機，９ｂは２号原動機，１０ｂは
２号自動電圧調整器，１１ｂは２号ガバナ，１２ｂは２
号回転数設定器，１３ｂは２号自動同期投入装置，１４
ｂは２号手動回転数下げ接点，１５ｂは２号手動回転数
上げ接点，１６ｂは２号自動回転数下げ接点，１７ｂは
２号自動回転数上げ接点であり、１８は発電機母線であ
る。

【０００３】次に、上記した従来の給電システムの作用
について説明する。従来の給電システムでは、通常時は
商用電力系統から負荷に給電し、商用電力系統が停電し
た場合に商用電力系統を切り離し、防災負荷のみに発電
機から給電するように構成されている。すなわち、通常
時は、１号発電機８ａ，２号発電機８ｂは運転せず、遮
断器６，７ａ，７ｂは開となっている。一般負荷３と防
災負荷５には遮断器２と遮断器４を閉として商用電力系
統１から給電している。商用電力系統が停電すると遮断
器２と遮断器４を開とする。その後、１号発電機８ａと
２号発電機８ｂを始動し、最初に始動した方の発電機の
発電機遮断器、例えば１号発電機８ａが速く始動したと
するなら１号発電機遮断器７ａを投入して１号発電機８
ａで発電機母線１８を充電する。この時遮断器７ａ投入
前は発電機母線１８は停電しているので、１号自動同期
投入装置１３ａは動作させない。次に、２号自動同期投
入装置１３ｂにより遅れて始動した２号発電機８ｂの端
子電圧の周波数・位相を発電機母線１８の電圧の周波数
・位相に一致させ、遮断器７ｂを投入して並列運転す
る。その後、遮断器６を投入して防災負荷５に給電す
る。

【０００４】ところで、自動電圧調整器１０ａ，１０ｂ
は各発電機８ａ，８ｂの端子電圧を所定の定電圧に維持
し、またガバナ１１ａ，１１ｂは各原動機９ａ，９ｂの
回転数を指令された値に維持する。回転数設定器１２
ａ，１２ｂは各原動機９ａ，９ｂの回転数指令値を設定
しガバナに伝達する。各原動機９ａ，９ｂの回転数を変
化させる場合、接点１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂを
用いる。回転数設定器１２ａ，１２ｂでは前記接点がＯ
Ｎした時間に比例して回転数指令値を変化させる。同期
投入のための自動同期投入装置１３ａ，１３ｂの動きは
これら接点と並列に接続されて論理和で動作する接点１
６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂにより回転数設定器１２
ａ，１２ｂに伝えられる。

【０００５】図１２は従来の自動同期投入装置１３ａ，
１３ｂの構成図である。図において、１００、１０１は
周波数検出器、１０２は周波数の偏差を演算する減算
器、１０３は周波数偏差の極性と偏差量に応じて回転数
設定器１２ａ，１２ｂの設定値を変化させるパルス演算
器、１０４は周波数偏差が所定の範囲内に入ったことを
検出する周波数偏差判定器、１０５は位相差が所定の範
囲に入ったことを検出する位相差判定器、１０６は周波
数偏差判定器１０４と位相差判定器１０５の両出力信号
の論理積を取り、遮断器７ａ，７ｂに投入指令を送る投
入指令器である。

【０００６】自動同期投入装置１３ｂにより２号発電機
８ｂを発電機母線１８に投入する場合、２号発電機８ｂ
の周波数と発電機母線１８の周波数との偏差を検出し、
例えば高い場合であれば、回転数設定器に設定値減の指
令を送るため偏差量に応じた時間だけ接点１６ｂをＯＮ
させる。そして，周波数偏差が所定の範囲内（例えば±
０．３Ｈｚ以内）に入った場合、両電圧の位相が所定の
範囲（例えば±１０ｄｅｇ以内）で一致した瞬間に遮断
器７ｂを投入させる。逆に、発電機の周波数が発電機母
線の周波数より低かった場合は接点１７ｂを操作して回
転数設定値を大きくし、周波数を所定の偏差内に追い込
む動作を行う。

【０００７】もし両電圧の周波数偏差が大きく、また遮
断器の投入時間が無視できないくらい長い場合には、位
相差の許容範囲はそれを考慮して−３０〜−１０ｄｅｇ
の範囲という値に設定するようにすればよい。設定値を
周波数差と遮断器投入遅れ時間から自動で演算すること
も可能である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述したように従来の
発電装置の始動装置は、自動同期投入装置で２台の発電
機の周波数と位相差を一致させ、同期投入するシステム
である。しかしながら、このシステムでは同期に長い時
間がかかる場合がある。図１３は前述の動作説明におけ
る遮断器７ｂ投入前の遮断器７ｂ両端子間の電圧の時間
による変化を示した波形図であり、同図（ａ）が２号発
電機と発電機母線すなわち１号発電機の周波数差が比較
的大きい場合の波形図、同図（ｂ）が小さい場合の波形
図である。

【０００９】図１３に示す電圧の波形の包絡線が零にな
った点が、１号発電機と２号発電機の電圧位相が一致し
たタイミングであり、電圧の波形の包絡線が最大になっ
た点が１号発電機と２号発電機の電圧位相が１８０ｄｅ
ｇずれたタイミングである。位相が所定の範囲で一致し
たタイミングで遮断器を投入する。図１３の包絡線の変
化の周期は１号発電機と２号発電機の周波数差に反比例
する。周波数差が大きい場合は周期は短くなり、小さい
場合は長くなる。図１３（ａ）のように周波数差が比較
的大きければ同期投入可能なタイミングは短い周期で繰
り返し発生するため短時間で同期投入が可能である。

【００１０】これに対し従来の発電装置の始動装置で用
いられていた自動同期投入装置は周波数差をできるだけ
小さくするように動作していた。図１４は同期投入前後
の１号及び２号発電機の回転子の回転位相角の関係の時
間による変化を示した図である。図中の矢印が同期投入
タイミングである。同図（ａ）が周波数差が大きい場
合、同図（ｂ）が周波数差が小さい場合であり、投入時
の位相角差は両者とも同じにしている。

【００１１】また図１４は投入前の１号発電機の回転子
位相角を基準に描いている。同期投入後位相角差は振動
しながら減衰して零に至っている。この図１４に示すよ
うに周波数差が大きければ、同期投入後の位相振動が振
幅・整定時間ともに大きく長くなっている。周波数差が
同図（ａ）よりさらに大きくなった場合には同期失敗で
脱調することも考えられる。そのため従来はできるだけ
周波数差を小さくして同期投入するようにしていた。し
かし、自動同期投入装置が自動同期投入前に２台の発電
機の周波数差を非常に小さくしてしまった場合、図１３
（ｂ）に示すように位相が一致するのに長い時間がかか
り遮断器の同期投入までに長い時間を要することにな
る。

【００１２】非常用の発電装置では停電検出から４０秒
程度で防災負荷に給電せねばならないケースがあるが、
例えば２台の発電機の周波数差が０．０５Ｈｚに揃って
しまった場合には位相が一致するタイミングは２０秒に
１回しか出現しない。したがって、原動機の始動時間を
考慮すると停電検出後４０秒以内で給電ができないケー
スが生じる恐れがあった。

【００１３】本発明（請求項１乃至請求項６及び請求項
１０乃至請求項１２対応）は、上記状況を鑑みてなされ
たもので、その目的は複数台の発電機による給電システ
ムにおいて、複数台の発電機を同期させ並列運転して負
荷に給電する動作を短時間に行う発電装置の始動装置を
提供することにある。

【００１４】本発明（請求項７乃至請求項９及び請求項
１２対応）の他の目的は、同期投入後の複数台発電機の
負荷分担は発電機容量比と同一の負荷分担比とすること
ができる発電機の始動装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項１は、発電機と、この発電機を駆動す
る原動機と、この原動機の回転数を制御するガバナと、
このガバナの回転数指令値を設定する回転数設定器と、
前記発電機の出力のＯＮ−ＯＦＦを行う遮断器とよりな
る発電セットを複数号機備え、これら発電セットを共通
の発電機母線に接続し並列運転して負荷に給電する発電
装置の始動装置において、前記発電機と前記発電機母線
の周波数差が同期投入許容範囲か否かをチェックする周
波数偏差判定器と、前記発電機と前記発電機母線の位相
差が同期投入許容範囲か否かをチェックする位相差判定
器と、前記発電機と前記発電機母線の周波数差を設定す
る周波数差設定器と、前記発電機と前記発電機母線の実
際の周波数差が設定した周波数差になるように前記回転
数設定器に信号を送り当該発電機周波数を制御するパル
ス演算器とよりなる自動同期投入装置を備え、前記発電
機の周波数を前記発電機母線の周波数と所定の周波数差
に制御しつつ、周波数偏差及び位相差が同期投入条件を
満たして時点で、前記遮断器に指令を送って前記発電機
を前記発電機母線に同期投入することを特徴とする。

【００１６】本発明の請求項２は、請求項１記載の発電
装置の始動装置において、周波数差設定器は発電機が始
動したときの発電機周波数と発電機母線の周波数を比較
し、発電機周波数が発電機母線周波数より大きいときは
発電機周波数が発電機母線周波数より大きくなるような
周波数差設定値に設定し、発電機周波数が発電機母線周
波数より小さいときは発電機周波数が発電機母線周波数
より小さくなるような周波数差設定値に設定することを
特徴とする。

【００１７】本発明の請求項３は、請求項１及び請求項
２記載の発電装置の始動装置において、パルス演算器に
与える周波数差の設定値を周波数差設定器の出力値にす
るか零にするかを切替るスイッチを設け、高速に同期投
入したい場合には周波数差の設定値を周波数差設定器の
値とし、同期投入のショックをできるだけ小さくしたい
場合には零にすることを特徴とする。

【００１８】本発明の請求項４は、請求項１乃至請求項
３記載の発電装置の始動装置において、周波数偏差判定
器及び位相差判定器の両方あるいは一方の判定しきい値
として大きな第１の値と小さな第２の値をそれぞれ設定
する第１及び第２の設定器を設け、両設定値を切り替え
て周波数偏差判定器、あるいは位相差判定器に与えるよ
うに構成し、高速に同期投入したい場合には第１の設定
器の値を設定値とし、同期投入のショックをできるだけ
小さくしたい場合には第２の設定器の値を設定値とする
ことを特徴とする。

【００１９】本発明の請求項５は、請求項１乃至請求項
４記載の発電装置の始動装置において、各発電セット毎
に回転数設定器の設定値のリセット値を設定するリセッ
ト値設定器と、指令により前記リセット値設定器に設定
されたリセット値で回転数設定器の設定値をリセットす
るリセットスイッチとを設け、発電セット各号機のリセ
ット値はあらかじめ設定した所定の値だけ差を付けて設
定し、発電セット始動時に前記リセットスイッチに指令
を送ってリセット動作を行い、各発電セットの始動時の
周波数に差をつけて始動するようにしたことを特徴とす
る。

【００２０】本発明の請求項６は、請求項５記載の発電
装置の始動装置において、リセット値設定器は、所定の
値を設定する代りに、発電機母線の周波数を検出してそ
の値に所定の周波数差を加えた値をリセット値としたこ
とを特徴とする。

【００２１】本発明の請求項７は、請求項５乃至請求項
６記載の発電装置の始動装置において、各発電セット毎
に第２のリセット値設定器と第２のリセットスイッチを
設け、前記第２のリセット値設定器のリセット値は各号
機同一とし、同期投入完了後、前記第２のリセットスイ
ッチを動作させ、回転数設定器の設定値を前記第２のリ
セット値設定器のリセット値にリセットすることを特徴
とする。

【００２２】本発明の請求項８は、請求項７記載の発電
装置の始動装置において、第２のリセット値設定器の設
定値は各号機のリセット値設定器の設定値の各号機容量
比を組み込んだ平均値とすることを特徴とする。

【００２３】本発明の請求項９は、請求項７記載の発電
装置の始動装置において、第２のリセット値設定器の設
定値はリセット値設定器の各号機設定値の最小値とする
ことを特徴とする。

【００２４】本発明の請求項１０は、請求項４記載の発
電装置の始動装置において、所定の時間を設定するタイ
マを設け、そのタイマにセットされた所定の時間以内で
あれば周波数偏差判定器及び位相差判定器の両方あるい
は一方の判定しきい値として小さな第２の値を設定する
ようにし、所定の時間を経過した後は大きな第１の値を
設定するようにしたことを特徴とする。

【００２５】本発明の請求項１１は、請求項１乃至請求
項１０記載の発電装置の始動装置において、回転数設定
器とパルス演算器に代えて誤差増幅器を用い、この誤差
増幅器の出力信号を直接ガバナの回転数設定値としたこ
とを特徴とする。

【００２６】本発明の請求項１２は、請求項１乃至請求
項１１記載の発電装置の始動装置において、構成要素の
一部をマイクロコンピータのソフトウェアにより実現す
ることを特徴とする。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して説明する。図１は本発明の第１実施例（請求項
１対応）の発電装置の始動装置の自動同期投入装置の構
成図である。

【００２８】本実施例の自動同期投入装置９９ａ，９９
ｂが図１２の従来の自動同期投入装置１３ａ，１３ｂと
異なる構成は、従来の自動同期投入装置の減算器１０２
に代えて本実施例では加減算器１０８と周波数差設定器
１０７を設けた点であり、その他の構成は同一であるの
で、同一構成要素は同一符号を付してその説明を省略す
る。

【００２９】次に、本実施例の作用について説明する。
従来の自動同期投入装置では、同期投入を行う前に発電
機母線の周波数と発電機出力の周波数が一致するように
制御を行っていた。しかし本実施例では、加減算器１０
８により周波数検出器１０１の出力と周波数差設定器１
０７の出力を加算し、それから更に周波数検出器１００
の出力を減算している、つまり周波数差設定器１０７と
加減算器１０８により、発電機出力の周波数は発電機母
線の周波数より周波数差設定器で設定した周波数だけ大
きくなるように制御される。例えば、周波数差設定器で
０．２Ｈｚの周波数差を設定し、発電機母線の周波数が
６０．０Ｈｚであれば、発電機出力は６０．２Ｈｚで運
転される。周波数差が０．２Ｈｚであれば位相の同期ポ
イントは５秒に１回発生し、早い時期で同期投入が可能
になる。また周波数差は制御で設定されており、脱調等
の危険を生ずるような大きな周波数差に拡大することは
ない。

【００３０】このようにすれば、発電機を始動した時
に、例え発電機出力の周波数が発電機母線の周波数と一
致していたとしても、すぐに所定値まで周波数差を拡大
させることができるので、早い同期投入を行うことがで
きる。

【００３１】図２は本発明の第２実施例（請求項２対
応）の発電装置の始動装置の自動同期投入装置の構成図
である。本実施例が図１の第１実施例と異なる構成は、
周波数差設定器１０７に代えて発電機出力の周波数と発
電機母線の周波数から周波数差の設定値を演算する周波
数差演算器１０９を設けた点であり、その他の構成は同
一であるので、同一構成要素は同一符号を付してその説
明を省略する。

【００３２】例えば発電機始動時に発電機母線の周波数
が６０．０Ｈｚ、発電機出力の周波数が５９．６Ｈｚで
あれば図１で説明したように発電機出力の周波数を６
０．２Ｈｚまで上げるには時間がかかる。同じ０．２Ｈ
ｚの周波数差を与えるのであれば、発電機出力の周波数
を５９．８Ｈｚにしてやれば短時間に変化させることが
できる。そのためには、周波数差の設定値を−０．２Ｈ
ｚにすればよい。

【００３３】本実施例によると、発電機始動時に発電機
出力の周波数と発電機母線の周波数を比較し、発電機出
力の周波数が高ければ、発電機出力の周波数が発電機母
線の周波数より所定の値だけ高くなる周波数差を設定
し、低ければ所定の値だけ低くなる周波数差を設定する
周波数差演算器１０９を設けたものである。上述したよ
うに、本実施例によると、同期投入を高速化でき始動時
間を短縮することができる。

【００３４】図３は本発明の第３実施例（請求項３対
応）の発電装置の始動装置の自動同期投入装置の構成図
である。本実施例が図１の第１実施例と異なる構成は、
図１の周波数差設定器１０７と加減算器１０８を接続す
る接続線の途中にスイッチ１１０を追加して設けた点で
あり、その他の構成は同一であるので、同一構成要素は
同一符号を付してその説明を省略する。

【００３５】本実施例は発電装置を非常用専用ではな
く、常用・非常用兼用機とした場合である。非常用発電
装置としては従来技術で説明したように、商用電源が停
電したら２台の発電機を始動し、並列運転してから負荷
を投入する。したがって、同期投入を行うときは無負荷
状態であり、周波数差がある程度大きくて図１４（ａ）
のように位相角変化の過渡現象が発生しても負荷への影
響はない。しかしながら、常用発電装置として運転する
場合、先行発電機が負荷を負って運転中に後行の発電機
が周波数差ありで投入されると、負荷にも位相角変化の
影響が及ぶので問題である。したがって、常用発電装置
として運転する場合には、同期投入時の周波数差はでき
るだけ小さい方がよい。

【００３６】本実施例は周波数差設定信号を入り切りす
るスイッチ１１０を周波数差設定器１０７と加減算器１
０８の間に設け、高速に同期投入したい場合と、周波数
差無しで同期投入したい場合に応じてスイッチ１１０を
オン・オフするものである。これにより発電装置を常用
あるいは非常用として用いても負荷への影響は考えなく
てよい。したがって、本実施例によると、同期投入を高
速化でき始動時間を短縮することができる。

【００３７】図４は本発明の第４実施例（請求項４対
応）の発電装置の始動装置の自動同期投入装置の構成図
である。本実施例が図３の第３実施例と異なる構成は、
第１の周波数偏差設定器１１１と第２の周波数偏差設定
器１１２と第１の切換スイッチ１１３、及び第１の位相
差設定器１１４と第２の位相差設定器１１５と第２の切
換スイッチ１１６を追加して設けた点であり、その他の
構成は同一であるので、同一構成要素は同一符号を付し
てその説明を省略する。

【００３８】本実施例は図３の第３実施例と同様に発電
装置を非常用専用ではなく、常用・非常用兼用機とした
場合である。非常用発電装置として、できるだけ同期投
入を高速に行わせることを目標とするなら、同期投入を
許容する周波数偏差や位相差は投入時に脱調しない程度
まで大きくできる。これは非常用では同期投入時は無負
荷であるためである。しかし、常用発電装置として用い
るなら、同期投入時にはできるだけショックが小さいこ
とが望まれる。そのために、同期投入を許容する周波数
偏差や位相差を小さく設定する必要がある。非常用発電
装置用として周波数偏差、位相差を最適に設定すると、
常用発電装置としては問題がある。

【００３９】本実施例では非常用として運転する場合の
周波数偏差設定器１１１と位相差設定器１１４、あるい
は常用として運転する場合の周波数偏差設定器１１２と
位相差設定器１１５を設け、周波数差設定器１０７の信
号をオン・オフするスイッチ１１０と連動させて周波数
偏差判定器１０４、位相差判定器１０５のしきい値を切
り替えるようにしたものである。

【００４０】従って、本実施例では発電装置を常用ある
いは非常用として用いても負荷への影響は考えなくてよ
く、また、同期投入を高速化でき始動時間を短縮するこ
とができる。

【００４１】図５は本発明の第５実施例（請求項５対
応）の発電装置の始動装置の構成図である。本実施例が
図１１の従来の発電装置の始動装置と異なる構成は、１
号及び２号自動同期投入装置１３ａ、１３ｂに代えて１
号及び２号自動同期投入装置９９ａ，９９ｂを用いたこ
とと、始動制御回路１１７と１号リセット値設定器１１
８ａ，１号リセットスイッチ１１９ａ，２号リセット値
設定器１１８ｂ，２号リセットスイッチ１１９ｂを追加
した点であり、その他の構成は同一であるので、同一構
成要素は同一符号を付してその説明を省略する。

【００４２】図に示すように、本実施例の発電装置の始
動装置は１号リセットスイッチ１１９ａがＯＮすると、
リセット値設定器１１８ａはリセット値を１号回転数設
定器１２ａへ送る。このとき１号リセット値設定器１１
８ａは１号回転数設定器１２ａの出力のリセット値を設
定しているので、１号回転数設定器１２ａの出力はこの
設定されたリセット値に変更される。また２号リセット
値設定器１１８ｂ、２号リセットスイッチ１１９ｂも同
様の動作を行うように構成されている。

【００４３】本実施例は非常用専用として用いる。例え
ば、停電を検出すると、始動制御回路１１７はリセット
スイッチ１１９ａ，１１９ｂをＯＮさせて回転数設定値
をリセットする。この時リセット値設定器１１８ａ，１
１８ｂには許容される範囲で大きな周波数差をつけた値
を設定しておく。例えば１号リセット値設定器には６
０．０Ｈｚ、２号リセット値設定器には６０．２Ｈｚと
０．２Ｈｚの周波数差を与えておく。さらに自動同期投
入装置９９ａ，９９ｂ内の周波数差設定値も０．２Ｈｚ
としておく。原動機が始動すれば各発電機はこの周波数
で運転されるので、自動的に５秒に１回という速い周期
で同期ポイントが発生する。始動後にも継続して周波数
差０．２Ｈｚになるよう運転されるので安定した周波数
差を保つことができる。これにより速く始動完了した号
機で発電機母線１８を充電し、それに対して遅れて始動
完了した号機を高速で同期投入させることができる。

【００４４】第１実施例から第４実施例までは、発電機
始動時の周波数が任意の場合についての構成について述
べたが、上記したように、本実施例ではこれに加えて発
電機始動時の周波数を設定しているので、上記各実施例
よりさらに高速に同期投入が可能になる。また、本実施
例では発電機２台の場合で説明したが、発電機３台以上
であっても本実施例と同様の制御で短時間の発電機始動
を実現できる。

【００４５】図６は本発明の第６実施例（請求項６対
応）の発電装置の始動装置の構成図である。本実施例が
図１１の従来の発電装置の始動装置と異なる構成は、１
号及び２号自動同期投入装置１３ａ、１３ｂに代えて１
号及び２号自動同期投入装置９９ａ，９９ｂを用いたこ
とと、運転制御装置１２０と１号リセット値演算器１２
１ａ，１号リセットスイッチ１１９ａ，２号リセット値
演算器１２１ｂ，２号リセットスイッチ１１９ｂと、電
流検出器１２２と、電力検出器１２３を追加した点であ
り、その他の構成は同一であるので、同一構成要素は同
一符号を付してその説明を省略する。

【００４６】一般負荷３の消費電力が小さい場合には１
号発電機８ａまたは２号発電機８ｂのいずれか１台の発
電機で給電する。本実施例では電流検出器１２２と電力
検出器１２３により負荷の消費電力を検出し、消費電力
が増加し１台の発電機ではまかなえない量に達した場
合，運転制御装置１２０はもう１台の発電機を始動し運
転中の発電機に同期投入して並列運転で給電する。この
場合２台目の発電機は短時間のうちに始動しなければ負
荷の増加に対応できず問題である。

【００４７】本実施例の発電装置の始動装置は、基本的
には図５の第５実施例と同様の動作で短時間のうちに並
列運転が可能であるが、この場合、先行して負荷に給電
中の発電機の周波数が一定でないことが課題である。こ
れはガバナ１１ａ，１１ｂにはドループ特性があり、負
荷量によって周波数が変動するためである。これに対応
するため、２台目の発電機を始動する場合の回転数設定
値のリセット値は、１号リセット値演算器１２１ａまた
は２号リセット値演算器１２１ｂによりその時の発電機
母線周波数に所定の周波数偏差を加えて得られた値とす
るように構成されている。

【００４８】このような構成により２台目の発電機は変
動する発電機母線の周波数に追従して、かつ許容される
範囲で大きな周波数差を持つ周波数で始動される。した
がって、発電機母線周波数に所定の周波数差を持った周
波数で運転制御されるため同期投入を短時間のうちに行
うことができる。

【００４９】上述したように、本実施例は常用で独立運
転を行う発電装置に関するものであり、また発電機２台
の場合で説明したが、発電機３台以上であっても本実施
例と同様の制御で短時間の始動を実現できる。

【００５０】図７は本発明の第７実施例（請求項７対
応）の発電装置の始動装置の構成図である。本実施例が
図５の第５実施例と異なる構成は、始動制御回路１１７
に代えて新しい始動制御回路１２４を用いたことと、第
２の１号リセット値設定器１２５ａ，第２の１号リセッ
トスイッチ１２６ａ，第２の２号リセット値設定器１２
５ｂ，第２の２号リセットスイッチ１２６ｂを追加した
点であり、その他の構成は同一であるので、同一構成要
素は同一符号を付してその説明を省略する。

【００５１】第１実施例から第６実施例までは同期投入
を短時間に行うために両発電機の周波数差を、許容範囲
内でできるだけ大きくする構成としてきたが、この周波
数差の設定値によっては並列運転後の両発電機の負荷バ
ランスが均等にならない可能性がある。ガバナ１１ａ，
１１ｂの速度調停率が同一の場合、両発電機への回転数
設定値が同一でなければ両発電機の負荷分担比は発電機
の容量比と同一にならない。いずれかの発電機に大きな
負荷を負ってしまうことになる。ガバナのドループ量
（１００％負荷時の回転数垂下量、例えば１Ｈｚ）に比
べ同期投入時の周波数差が無視できない大きさ（例えば
０．３Ｈｚ程度）であれば、同期投入して負荷投入した
後の負荷アンバランスが大きくなり、投入できる負荷量
が小さくなる。

【００５２】本実施例はこれに対応するもので、同期投
入後の両原動機９ａ，９ｂの回転数設定値を設定する第
２の１号リセット値設定器１２５ａ，第２の２号リセッ
ト値設定器１２５ｂで同一の設定値を設定し、新しい始
動制御回路１２４では投入される側の発電機の自動同期
投入装置９９ａまたは９９ｂからの遮断器投入指令が入
力されると、即時または所定時間後に第２のリセットス
イッチ１２６ａ及び１２６ｂにより、回転数設定器１２
ａ及び１２ｂの回転数設定値を第２のリセット値設定器
１２５ａ，１２５ｂで設定した値にリセットする構成と
している。これにより同期投入後の負荷分担比を発電機
容量比に一致させることができ、負荷分担のアンバラン
スを防止することができる。上記したように、本実施例
は発電機２台の場合で説明したが、発電機３台以上であ
っても同様の制御で短時間の発電機始動を実現できる。

【００５３】図７の第７実施例の第１変形例（請求項８
対応）は、第２の１号リセット値設定器１２５ａ及び第
２の２号リセット値設定器１２５ｂの設定値を１号リセ
ット値設定器１１８ａと２号リセット値設定器１１８ｂ
の設定値の平均値としたものである。

【００５４】１号発電機と２号発電機に周波数差をつけ
て投入した場合に両原動機の容量が同一でガバナのドル
ープ特性が線形であれば（出力と回転数変化量が比例す
る特性）同期投入後の周波数は投入前周波数の平均値と
なる。

【００５５】第７実施例の発電装置の始動装置により同
期投入後に回転数設定値をリセットすると過渡的には周
波数は振動しながら整定する。この過渡的振動を速く減
衰させるためには、外乱量をできるだけ小さくした方が
得策であり、第２のリセット値設定器の設定値は投入前
周波数の平均値に設定するのがよい。これにより過渡現
象を最小化できる。

【００５６】また、発電機の台数が３台以上の場合もそ
の台数での平均値とすれば同様の効果を発揮する。発電
機の容量が異なる場合には単純平均ではなく、容量比を
考慮して次の式により平均周波数ｆ_Mを求めればよい。
ｆ_M＝（ｆ₁×Ｐ₁＋ｆ₂×Ｐ₂…＋ｆ_n×Ｐ_n）÷
（Ｐ₁＋Ｐ₂…＋Ｐ_n）

【００５７】図７の第７実施例の第２変形例（請求項９
対応）は、第２の１号リセット値設定器１２５ａ及び第
２の２号リセット値設定器１２５ｂの設定値を１号リセ
ット値設定回路１１８ａと２号リセット値設定器１１８
ｂの設定値のいずれか低い方の設定値と同一としたもの
である。

【００５８】１号発電機と２号発電機に周波数差をつけ
て投入した場合、ガバナのドループ特性が非線形であれ
ば（出力と回転数変化量が比例しない特性）、同期投入
後の周波数は計算では容易に算出できない。この場合、
同期投入後の過渡的振動を速く減衰させるためには、ガ
バナの制御によりできるだけ速く整定させてやればよ
い。

【００５９】通常、原動機には過給器が装備されてお
り、その遅れによりトルクを増加させる応答は遅くな
る。トルクを減少させる応答は燃料を減らすだけで実現
できるので速い。これにより、ガバナの制御応答は回転
数を下げる方向の方が速い。したがって、第２の１号リ
セット値設定器１２５ａ及び第２の２号リセット値設定
器１２５ｂの設定値を１号リセット値設定器１１８ａと
２号リセット値設定器１１８ｂの設定値のいずれか低い
方の設定値と同一とする構成とすれば速やかに過渡振動
を減衰させることができる。

【００６０】本実施例は発電機２台の場合で説明した
が、発電機の台数が３台以上の場合もリセット値設定器
の設定値の最も小さい値に第２のリセット値設定器の設
定値を設定してやれば本実施例と同様の効果が得られ
る。

【００６１】図８は本発明の第１０実施例（請求項１０
対応）の発電装置の始動装置の構成図である。本実施例
が図１１の従来の発電装置の始動装置と異なる構成は、
１号及び２号自動同期投入装置１３ａ、１３ｂに代えて
１号及び２号自動同期投入装置１２７ａ，１２７ｂを用
いたことと、回転数指令値を直接ガバナ１１ａ，１１ｂ
に出力する構成とした点である。またこの１号自動同期
投入装置１２７ａまたは２号自動同期投入装置１２７ｂ
が、図１の第１実施例の自動同期投入装置９９ａまたは
９９ｂと異なる構成は、図９に示すようにパルス演算器
１０３に代えて誤差増幅器１２８を用いた点である。本
実施例のその他の構成は図１及び図１１と同一であるの
で、同一構成要素は同一符号を付してその説明を省略す
る。

【００６２】図８及び図９において、本実施例ではガバ
ナ９ａ，９ｂがアナログ電圧信号で、直接に回転数指令
値を設定できるタイプである場合、図１１の従来例で示
した回転数設定器１２ａ，１２ｂを用いずとも回転数指
令値として加減算器１０８の出力を誤差増幅器１２８で
増幅して得られる電圧信号を与えてやれば、同期制御中
に発電機と発電機母線の周波数差を所定の設定した値に
制御することができる。このとき誤差増幅器としてはＰ
ＩＤ制御器等を用いることができ、より高速応答で安定
な制御が可能である。

【００６３】図１０は本発明の第１０実施例（請求項１
１対応）の発電装置の始動装置の自動同期投入装置の構
成図である。本実施例が図４の第４実施例と異なる構成
は、タイマ１２９を追加した点であり、その他の構成は
同一であるので、同一構成要素は同一符号を付してその
説明を省略する。

【００６４】本実施例では、同期制御を開始したらタイ
マ１２９で設定した所定の時間までは、周波数偏差、位
相差の投入許容値として周波数偏差設定器１１２、位相
差設定器１１４設定器で設定した小さな値を用い、また
発電機と発電機母線の周波数にも偏差なしで制御を行
う。それで同期投入ができれぱ、シヨツクを小さく押さ
えることができる。タイマ１２９で設定した所定の時間
を過ぎれば、周波数偏差、位相差の投入許容値として周
波数偏差設定器１１２、位相差設定器１１４で設定した
大きな値を用い、また発電機と発電機母線の周波数にも
偏差をつけて高速に同期制御を行うことにより、同期投
入時にシヨツクがでる確率をできるだけ低くするように
構成したものである。

【００６５】以上説明した各実施例及びその変形例で
は、構成図中の各々のブロックを独立したハードウェア
として説明したが、本発明はこれに限るものではなく制
御装置の一部又は全部をマイクロコンピュータのソフト
ウェア（請求項１２対応）により実現することができ
る。例えば、回転数設定器と自動同期投入装置をマイク
ロコンピュータのソフトウェアにより実現した場合に
は、回転数設定値の変更は接点を介して行う方法ではな
く、個々のプログラム間でデータを受け渡すことになる
が、かかる方法であっても本発明は実現できる。つま
り、本発明の技術思想は、ハードウェア、ソフクウェア
のいずれでも実現できるものであり、その一方のみに拘
束されるものではない。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明（請求項１
乃至請求項６及び請求項１０乃至請求項１２対応）は、
複数台の発電機による給電システムにおいて、発電装置
始動時に許容される範囲で大きな一定の周波数差をつけ
て発電機を運転することにより同期投入を高速化できる
ので、始動時間を短縮することができる。これにより非
常用発電機では商用電力系統停電時に迅速に防災負荷に
電力を供給することができる。また、常用の発電装置で
は負荷の変動に合わせて発電電力を速やかに対応させる
ことができる。

【００６７】さらに、本発明（請求項７乃至請求項９及
び請求項１２対応）は、同期投入後の複数台発電機の負
荷分担についても発電機容量比と同一の負荷分担比とす
ることができるので、投入負荷量を最大限に確保するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例である発電装置の始動装置
の自動同期投入装置の構成図。

【図２】本発明の第２実施例である発電装置の始動装置
の自動同期投入装置の構成図。

【図３】本発明の第３実施例である発電装置の始動装置
の自動同期投入装置の構成図。

【図４】本発明の第４実施例である発電装置の始動装置
の自動同期投入装置の構成図。

【図５】本発明の第５実施例である発電装置の始動装置
の構成図。

【図６】本発明の第６実施例である発電装置の始動装置
の構成図。

【図７】本発明の第７実施例である発電装置の始動装置
の構成図。

【図８】本発明の第１０実施例である発電装置の始動装
置の構成図。

【図９】図８の自動同期投入装置の構成図。

【図１０】本発明の第１０実施例の変形例である発電装
置の始動装置の自動同期投入装置の構成図。

【図１１】従来の発電装置の始動装置を用いた給電シス
テムの構成図。

【図１２】図１１の自動同期投入装置の構成図。

【図１３】従来の発電装置の始動装置の動作を説明する
ための特性図。

【図１４】従来の発電装置の始動装置の動作を説明する
ための特性図。

【符号の説明】

１…商用電力系統、２…受電遮断器、３…一般負荷、４
…連絡遮断器、５…防災負荷、６…発電機母線連絡遮断
器、７ａ…１号発電機遮断器、７ｂ…２号発電機遮断
器、８ａ…１号発電機、８ｂ…２号発電機、９ａ…１号
原動機、９ｂ…２号原動機、１０ａ…１号自動電圧調整
器、１０ｂ…２号自動電圧調整器、１１ａ…１号ガバ
ナ、１１ｂ…２号ガバナ、１２ａ…１号回転数設定器、
１２ｂ…２号回転数設定器、１３ａ…１号自動同期投入
装置、１３ｂ…２号自動同期投入装置、１４ａ…１号手
動回転数下げ接点、１４ｂ…２号手動回転数下げ接点、
１５ａ…１号手動回転数上げ接点、１５ｂ…２号手動回
転数上げ接点、１６ａ…１号自動回転数下げ接点、１６
ｂ…２号自動回転数下げ接点、１７ａ…１号自動回転数
上げ接点、１７ｂ…２号自動回転数上げ接点、１８…発
電機母線、９９ａ…１号自動同期投入装置、９９ｂ…２
号自動同期投入装置、１００，１０１…周波数検出器、
１０２…減算器、１０３…パルス演算器、１０４…周波
数偏差判定器、１０５…位相差判定器、１０６…投入指
令器、１０７…周波数差設定器、１０８…加減算器、１
０９…周波数差演算器、１１０…スイッチ、１１１…第
１の周波数偏差設定器、１１２…第２の周波数偏差設定
器、１１３…第１の切換スイッチ、１１４…第１の位相
差設定器、１１５…第２の位相差設定器、１１６…第２
の切換スイッチ、１１７…始動制御回路、１１８ａ…１
号リセット値設定器、１１８ｂ…２号リセット値設定
器、１１９ａ…１号リセットスイッチ、１１９ｂ…２号
リセットスイッチ、１２０…運転制御装置、１２１ａ，
１２１ｂ…リセット値演算器、１２２…電流検出器、１
２３…電力検出器、１２４…新しい始動制御回路、１２
５ａ…第２の１号リセット値設定器、１２５ｂ…第２の
２号リセット値設定器、１２６ａ…第２の１号リセット
スイッチ、１２６ｂ…第２の２号リセットスイッチ、１
２７ａ…第２の１号自動同期投入装置、１２７ｂ…第２
の２号自動同期投入装置、１２８…誤差増幅器、１２９
…タイマ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者苔縄雅文兵庫県姫路市網干区浜田1000番地西芝電機株式会社内 (72)発明者渡辺茂人兵庫県姫路市網干区浜田1000番地西芝電機株式会社内 (72)発明者松本外左東京都港区海岸１丁目５番20号東京瓦斯株式会社内 (72)発明者緒方隆雄東京都港区海岸１丁目５番20号東京瓦斯株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発電機と、この発電機を駆動する原動機
と、この原動機の回転数を制御するガバナと、このガバ
ナの回転数指令値を設定する回転数設定器と、前記発電
機の出力のＯＮ−ＯＦＦを行う遮断器とよりなる発電セ
ットを複数号機備え、これら発電セットを共通の発電機
母線に接続し並列運転して負荷に給電する発電装置の始
動装置において、前記発電機と前記発電機母線の周波数
差が同期投入許容範囲か否かをチェックする周波数偏差
判定器と、前記発電機と前記発電機母線の位相差が同期
投入許容範囲か否かをチェックする位相差判定器と、前
記発電機と前記発電機母線の周波数差を設定する周波数
差設定器と、前記発電機と前記発電機母線の実際の周波
数差が設定した周波数差になるように前記回転数設定器
に信号を送り当該発電機周波数を制御するパルス演算器
とよりなる自動同期投入装置を備え、前記発電機の周波
数を前記発電機母線の周波数と所定の周波数差に制御し
つつ、周波数偏差及び位相差が同期投入条件を満たして
時点で、前記遮断器に指令を送って前記発電機を前記発
電機母線に同期投入することを特徴とする発電装置の始
動装置。
【請求項２】請求項１記載の発電装置の始動装置にお
いて、周波数差設定器は発電機が始動したときの発電機
周波数と発電機母線の周波数を比較し、発電機周波数が
発電機母線周波数より大きいときは発電機周波数が発電
機母線周波数より大きくなるような周波数差設定値に設
定し、発電機周波数が発電機母線周波数より小さいとき
は発電機周波数が発電機母線周波数より小さくなるよう
な周波数差設定値に設定することを特徴とする発電装置
の始動装置。
【請求項３】請求項１及び請求項２記載の発電装置の
始動装置において、パルス演算器に与える周波数差の設
定値を周波数差設定器の出力値にするか零にするかを切
替るスイッチを設け、高速に同期投入したい場合には周
波数差の設定値を周波数差設定器の値とし、同期投入の
ショックをできるだけ小さくしたい場合には零にするこ
とを特徴とする発電装置の始動装置。
【請求項４】請求項１乃至請求項３記載の発電装置の
始動装置において、周波数偏差判定器及び位相差判定器
の両方あるいは一方の判定しきい値として大きな第１の
値と小さな第２の値をそれぞれ設定する第１及び第２の
設定器を設け、両設定値を切り替えて周波数偏差判定
器、あるいは位相差判定器に与えるように構成し、高速
に同期投入したい場合には第１の設定器の値を設定値と
し、同期投入のショックをできるだけ小さくしたい場合
には第２の設定器の値を設定値とすることを特徴とする
発電装置の始動装置。
【請求項５】請求項１乃至請求項４記載の発電装置の
始動装置において、各発電セット毎に回転数設定器の設
定値のリセット値を設定するリセット値設定器と、指令
により前記リセット値設定器に設定されたリセット値で
回転数設定器の設定値をリセットするリセットスイッチ
とを設け、発電セット各号機のリセット値はあらかじめ
設定した所定の値だけ差を付けて設定し、発電セット始
動時に前記リセットスイッチに指令を送ってリセット動
作を行い、各発電セットの始動時の周波数に差をつけて
始動するようにしたことを特徴とする発電装置の始動装
置。
【請求項６】請求項５記載の発電装置の始動装置にお
いて、リセット値設定器は、所定の値を設定する代り
に、発電機母線の周波数を検出してその値に所定の周波
数差を加えた値をリセット値としたことを特徴とする発
電装置の始動装置。
【請求項７】請求項５乃至請求項６記載の発電装置の
始動装置において、各発電セット毎に第２のリセット値
設定器と第２のリセットスイッチを設け、前記第２のリ
セット値設定器のリセット値は各号機同一とし、同期投
入完了後、前記第２のリセットスイッチを動作させ、回
転数設定器の設定値を前記第２のリセット値設定器のリ
セット値にリセットすることを特徴とする発電装置の始
動装置。
【請求項８】請求項７記載の発電装置の始動装置にお
いて、第２のリセット値設定器の設定値は各号機のリセ
ット値設定器の設定値の各号機容量比を組み込んだ平均
値とすることを特徴とする発電装置の始動装置。
【請求項９】請求項７記載の発電装置の始動装置にお
いて、第２のリセット値設定器の設定値はリセット値設
定器の各号機設定値の最小値とすることを特徴とする発
電装置の始動装置。
【請求項１０】請求項４記載の発電装置の始動装置に
おいて、所定の時間を設定するタイマを設け、そのタイ
マにセットされた所定の時間以内であれば周波数偏差判
定器及び位相差判定器の両方あるいは一方の判定しきい
値として小さな第２の値を設定するようにし、所定の時
間を経過した後は大きな第１の値を設定するようにした
ことを特徴とする発電装置の始動装置。
【請求項１１】請求項１乃至請求項１０記載の発電装
置の始動装置において、回転数設定器とパルス演算器に
代えて誤差増幅器を用い、この誤差増幅器の出力信号を
直接ガバナの回転数設定値としたことを特徴とする発電
装置の始動装置。
【請求項１２】請求項１乃至請求項１１記載の発電装
置の始動装置において、構成要素の一部をマイクロコン
ピータのソフトウェアにより実現することを特徴とする
発電装置の始動装置。