JPS6311100A - 調速機の故障診断装置 - 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〕 〈産業上の利用分野） 本発明は、発電プラントの原動機に使用される調速機の
異常動作状態を診断する調速機の故障診断装置に関する
ものである。

（従来の技術） 発電プラントに使用される調速機は、 （１）電力系統に並入さけるために発電機の回転速度を
調整する。

（２）電力系統に連けいされたとき系統周波数を一定に
保つよう負荷を調整する。

（３）　　負荷遮断が生じた時、発電機の回転速度上昇
を規定内に押える。

等の重要な役目をしている。

安定した質の良い電力を供給するためには、高性能、高
信頼度の調速機が要求される。しかし、調速機の最終段
は機械的な可動部を有することから、システム全体とし
ての不具合は、他の装置に比べ多い。

しかしながら、連けいされている電力系統の容量に比べ
、非常に小さな容量の発雷機では、系統連けい時に調速
機が異常動作しても、電力動揺を起すまでには至らない
ため、気付かないことがある。このような状態に調速機
がある時、外部事故等により電力系統から切り離される
と、それは直ちに発電機の回転速度異常となって現われ
るため、発電機をはじめ、発電プラント全体に過渡的な
ストレスを掛け、時として、機器を破損さけることがあ
る。

交通不便な山間部にあって無人運転されることの多い水
力発電所では、発電設備の異常状態を出来るだけ早期に
発見し適切な処理が行なえるよう、装置の異常を検出す
ることが必要である。調速機は、前記に述べたごとく異
常動作の検出が特に重要であり、最近、故障診断装置の
出現が強く要望されている。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、並入運転される発電プラントの原動機に使用
される調速機の機能が健全に動作しているかを監視して
故障診断を行なう調速はの故障診断装置を提供すること
を目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明による調速機の故障診断装置は、発電機と、この
発電機を駆動する原動機と、この原動機に設けられ、前
記発電機の回転速度を設定Ｊる速７！！設定器ならびに
前記原動機の出力を制限する負荷制限設定器を右づる調
速機とを備えた発電プラントにおいて、この発電プラン
トが電力系統と並入運転を行なっているかどうかを検出
する並入運転検出器と、前記発電機の回転速度を検出す
る速度検出器と、前記速度設定器の速度設定位置を検出
する速度設定位置検出器と、前記負荷制限設定器の負荷
制限設定位置を検出する負荷制限設定位置検出器と、前
記調速機の最終段の機械的な可動部分の作用変化量を検
出する作用変化量検出器と、比較判定手段とを具備し、
前記並入運転検出器によって検出された前記発電プラン
トと電力系統との並入運転が１１なわれているという状
況のもとで、前記比較判定手段が下記ａからＣまでの機
能を備えていることを特徴とする調速機の故障診断装置
。

ａ）　前記速度検出器によって検出された発電機の回転
速度と、前記作用変化量検出器によって検出された前記
調速機の最終段の機械的な可動部分の作用変化量とに基
づいて、これらの変化の状態を比較し、変化の状態が同
じでない場合に警報信号を出ツノづる。

ｂ）　　、前記速度設定位置検出器によって検出された
ＩＩｎ記速度設定器の速度設定位置と、前記作用変化ｍ
検出器によって検出された前記調速機の最終段の機械的
な可動部分の作用変化Ｌ０とにＬ（づいて、これらの変
化の状態を比較し、変化の状態が同じでない場合に警報
信号を出力する。

Ｃ）　前記負荷制限設定位置検出器によって検出された
前記負荷制限設定器の負荷制限設定位置と、前記作用変
化量検出器によって検出された１１す記調速機の最終段
の機械的な可動部分の作用変化口とに基づいて、これら
の変化の状態を比較し、変化の状態が同じでない場合に
警報信号を出力する。

（作　用） 本発明による調速機の故障診断装置は、発電プラントが
電力系統との並入運転を行なっていることを並入運転検
出器で検出して、発電機の回転速度と、調速機の速度設
定器および負荷制限設定器のそれぞれの設定位置の動作
とを各々の検出器によって検出し、検出された回転速度
、速度設定位置、および負荷制限設定位置のそれぞれの
変化の状態と、作用変化量検出器によって検出されたｊ
ｊｆｆ記調速機の最終段の機械的な可動部分の作用変化
ｍの変化の状態を比較判定手段によって比較し、その変
化の状態が同じかどうかに塁づいて、調速歳の異常動作
を検出して野報信号を出力する。

（実施例） 第１図は、本発明を水力発電プラントに使用した場合の
一実施例を示したブロック図である。

この水ツノ発電プラントは、発電機２０と、この発電！
１１２０を駆動する水車２１と、この水車２１に設けら
れ、発電機２０の回転速度を設定する調速機２２と、水
車２１に流入する水量を調整する水量調整器２３と、電
力系統との並入運転に使用される並入用遮断器２４とを
備えている。

調速機２２は、機械式のものであって、速度検出部、す
”−ボモータ１２、配圧弁、復原機構、速度調整機構、
および負荷制限機構を具備している。

速度検出部は、ペンシュラム１１に加わる遠心ノコとバ
ネ１６の作用で回転速度を上下動に変換する。

水車２１がある負荷で平衡状態にあるとき、フローティ
ングレバー１５は、ｐ、Ｒ、ｃｏの水Ｏ 平位置にあり、配圧弁のピストン１４は中立位置にあっ
て、圧油は遮断されている。

いま負荷が減ると、回転速度は上昇し、ペンシュラム１
１が開いてＰｏはＰｌに上る。このときＲｏは不動点に
なっているためＧｏはｃｌに下り、ピストン１４が下っ
て圧油は勺−ボモータ１２の左側から入り、サーボモー
タピストン１３は右へ移動して、水量調整２Ｓ２３の水
口開度を減らす。

水口開度が小さくなると、水車出力が減り、回転速度は
下るが、発電１２０の慣性のため規定回転に下るにはか
なり時間がかかる。この間°ナーボモータ１２を開方向
に動かすと出力を下げすぎることになるので、復原機構
によってＲ８をＲ１に上げて、水口が適当な開度になれ
ば、ｃｌを中立位置Ｃ８にもどす。速度が徐々に減じて
、ＰｌがＰｏにもどると、Ｒ１は復原機構のダッシュボ
ット１７によって徐々にＲ８にもとり、最初とほぼ等し
い速度に落着いて新しい平衡状態になる。負荷が増えた
ときの動作は、これの反対である。

並入運転中の出力を加減するには、速度調整機構によっ
て、Ｒｏの位置を上下移動させる。周波数に関係なく一
定の出力以下で運転するには、負荷制限機構によって、
ｃｏの位置の上限を押える。

また、電気式調速機も発電プラントに使用されるが、サ
ーボモータ１２と配圧弁以外は電気回路に冒ぎ換えたも
のである。

本実施例による調速機の故障診断装置は、並入用遮断器
２４の動作に基づいて、発電プラントが並入運転を行な
っているかどうかを検出づる並入運転検出器８と、発電
機２０の回転速度を検出する速度検出器４と、調速機２
２の速度調整機構によって移動されるＲ８の位置を検出
する速度設定位置検出器５と、調速機２２の負荷制限機
構によって設定されるＣ６の位置を検出する負荷制限設
定位置検出′５６と、サーボモータ１２の機械的な可動
部分の作用変化量を検出する作用変化■検出器７と、比
較判定手段３とを備えている。

第２図は、本発明に係る比較判定手段の様能の一実施例
を示したフローチ１！−トである。

この比較判定手段３は、並入運転検出器８によって検出
された発電プラントの並入の有無を示す信号に基づいて
、この発電プラントが並入運転を行なっているかどうか
判定する。

今、前記発電プラン１〜は系統と並入運転を行なってい
るものとする。比較判定手段３は、速ｊ宴検出器４によ
って検出された発電ｆ１２０の回転速度が所定値に等し
いかどうか判定し、等しくない場合に発電機２０の回転
速度の変化と作用変化は検出器７によって検出された作
用変化量とを比較して、その変化の状態が同じでない場
合に警報信号を出力する。

また、比較判定手段３は、速度検出器４によって検出さ
れた発電機２０の回転速度が所定値に笠しい場合、また
は、発電機２０の回転速度の変化と前記作用変化量の変
化の状態が同じ場合のときは、速度設定位置検出器５に
よって検出された速度設定位置Ｒ６に基づいて、速度設
定機構が動作しているかどうか判定し、動作していると
きは速度設定位置Ｒ８と前記作用変化り社とを比較して
、その変化の状態が同じでない場合に警報信号を出力す
る。

そして、比較判定手段３は前記速度設定位置が動作して
いない場合、または、速度設定位置Ｒ６と前記作用変化
量の変化の具合が同じ場合のときは、負荷制限設定位置
検出器６によって検出された負荷制限設定位置Ｃ８に基
づいて、前記負荷制限機構が動作しているかどうか判定
し、動作しているときは、負荷制限設定位置Ｃ８と前記
作用変化量とを比較して、その変化の状態が同じでない
場合に警報信号を出力する。前記負荷制限機構が動作し
ていないときは、最初にもどり上記の手順を繰り返す。

゛第３図は、系統周波数（または、発電機２００回転速
度）とサーボモータの動きを示したグラフである。

符号３１の区間は、系統周波数（または、発電機２０の
回転速度）の上昇に伴ってサーボモータ１２の機械的な
可動部分も閉方向に動作しており、正常と判断できる。

符号３２０区間は系統周波数（または、発電機２０の回
転速度）が安定しているにもかかわらずハンチングして
おり、異常と判断できる。

符号３３の区間は、系統周波数（または、発電機２００
回転速度）が変化したにもかかわらず、サーボモータ１
２の機械的な可動部分は動いていない。これは機械的な
ロックや、配管、または、電気部分に異常があるものと
判断できる。

（発明の効果〕 本発明によれば、発電機の回転速度、調速機の速度設定
値の動き、および調速機の負荷制限設定値の動きを監視
し、これらの変化の状態とｗ４速機の最終段の機械的な
可動部分の作用変化量の変化の状態とを比較することに
より、発電プラントの電力系統との並入運転時における
調速機の故障を検出することができ、したがって、保守
的な面だけでなく、発電系統全体の安定化に寄与するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を水力発電プラントに使用した場合の
一実施例を示したブロック図である。第２図は、本発明
に係る比較判定手段の機能の一実施例を示したフローチ
ャートである。第３図は、系統周波数とサーボモータの
動きを示したグラフである。 ３・・・比較判定手段、４！・・速度検出器、５・・・
速度設定位置検出器、６・・・負荷制限設定位置検出器
、７・・・作用変化量検出器、８・・・並入運転検出器
、２０・・・発電機、２１・・・水車、２２・・・調速
機、２３・・・水量調速機、２４・・・並入用遮断器。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 発電機と、この発電機を駆動する原動機と、この原動機
   に設けられ、前記発電機の回転速度を設定する速度設定
   器ならびに前記原動機の出力を制限する負荷制限設定器
   を有する調速機とを備えた発電プラントにおいて、この
   発電プラントが電力系統と並入運転を行なっているかど
   うかを検出する並入運転検出器と、前記発電機の回転速
   度を検出する速度検出器と、前記速度設定器の速度設定
   位置を検出する速度設定位置検出器と、前記負荷制限設
   定器の負荷制限設定位置を検出する負荷制限設定位置検
   出器と、前記調速機の最終段の機械的な可動部分の作用
   変化量を検出する作用変化量検出器と、比較判定手段と
   を具備し、前記並入運転検出器によって検出された前記
   発電プラントと電力系統との並入運転が行なわれている
   という状況のもとで、前記比較判定手段が下記ａからｃ
   までの機能を備えていることを特徴とする調速機の故障
   診断装置。 ａ）前記速度検出器によって検出された発電機の回転速
   度と、前記作用変化量検出器によって検出された前記調
   速機の最終段の機械的な可動部分の作用変化量とに基づ
   いて、これらの変化の状態を比較し、変化の状態が同じ
   でない場合に警報信号を出力する。 ｂ）前記速度設定位置検出器によって検出された前記速
   度設定器の速度設定位置と、前記作用変化量検出器によ
   って検出された前記調速機の最終段の機械的な可動部分
   の作用変化量とに基づいて、これらの変化の状態を比較
   し、変化の状態が同じでない場合に警報信号を出力する
   。 ｃ）前記負荷制限設定位置検出器によって検出された前
   記負荷制限設定器の負荷制限設定位置と、前記作用変化
   量検出器によって検出された前記調速機の最終段の機械
   的な可動部分の作用変化量とに基づいて、これらの変化
   の状態を比較し、変化の状態が同じでない場合に警報信
   号を出力する。