JP6065396B2 - Generator voltage control method - Google Patents
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Description
本発明は、本発明は発電機の電圧制御装置に係わり、特に自動電圧制御装置の電圧確立時における電圧制御方法に関するものである。 The present invention relates to a voltage control device for a generator, and more particularly to a voltage control method at the time of voltage establishment of an automatic voltage control device.
図3は、特許文献1に記載されたタービン発電機の制御装置を示したもので、タービン1で駆動される発電機2の界磁巻線には、ディジタル式自動電圧制御装置(以下AVRという)4から界磁電流が供給される。AVR4には変成器PTによって検出された発電電圧が入力され、A/D変換器5によりアナログをディジタルに変換した後、実効値変換部6によって実効値に変換される。実効値変換部6は、実効値変換機能と共に電力動揺安定化機能を有して位相の進み/遅れを調節して信号を減算部8に出力する。減算部8では、入力された変換値と定格電圧の電圧設定器7による設定値との偏差分を求め、リミッタ付き電圧制御演算部9に入力してPI(比例積分)演算を行って界磁電流指令を得る。
FIG. 3 shows a control device for a turbine generator described in
切換スイッチ10は、電圧制御演算部9からの界磁電流指令と界磁電流設定器11により設定された界磁電流指令を切り換えるもので、切り換えられた界磁電流指令は、減算部13で界磁電流検出値Ifとの差演算が実施され、その差分はリミッタ付きのマイナループ用の界磁電流制御演算部14でPI演算が行われる。界磁電流制御値は、D/A変換器15によってディジタル信号をアナログ信号に変換し、界磁電流制御値として界磁電流制御部3に入力され、この界磁電流制御部3を介して発電機の界磁巻線に供給する。また、この界磁電流は変流器CTによって検出され、A/D変換器(界磁電流検出部)12によりアナログ信号をディジタル信号に変換され、界磁電流検出値Ifとて減算部13に出力される。
The
発電機2の始動時にはAVR4の切換スイッチ10は界磁電流設定器11側に切り換えられており、界磁電流設定器11において設定された設定値に基づいて初期励磁される。すなわち、発電機2の起動時におけるAVR4は、外部からの投入指令により界磁用遮断器(#41)が投入されたことを条件に制御部3は初期励磁をONし、界磁電流設定器11で設定した値に基づいて界磁巻線に電流を供給する。その後、発電機2による発電電圧が予め設定された電圧(例えば、定格の80%相当)になったか否かを判断し、発電電圧が設定値以上となったときに切換スイッチ10は界磁電流設定器11側から電圧制御演算部9側に切り替わる。
When the
AVR4の制御ループとしては、この界磁電流設定器11側から電圧制御演算部9側に切り替わる時点で開ループとなることから、無制御状態となって電圧制御演算部9の積分項が不安定な状態になる。このため、自動制御側に切換られたとき、オーバーシュート・アンダーシュートを引き起こして不安定な制御となる。
また、特に界磁巻線の励磁方式が自励式の場合、励磁機の電源は自己の起電力となるため、始動時の励磁電流は少なく減算部13によって算出される偏差分が大きくなり、マイナループの界磁電流制御演算部14の上限値にすぐに達してしまって過大な制御指令が制御部3に出力されて不安定制御の度合いが大きくなっている。
The AVR4 control loop becomes an open loop at the time of switching from the field
In particular, when the field winding excitation method is self-excited, the power source of the exciter is a self-electromotive force, so that the excitation current at the start is small and the deviation calculated by the
本発明が目的とするとこは、界磁電流制御演算部のリミッタ上限値を切り替えることで制御の安定化を図った発電機の電圧制御方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a voltage control method for a generator in which control is stabilized by switching a limiter upper limit value of a field current control calculation unit.
発電機の検出電圧と定格電圧設定器による設定値との偏差の比例積分演算で界磁電流指令を得る電圧制御演算部と、
発電機による発電電圧が予め設定された設定電圧以上となったとき、界磁電流指令を界磁電流設定器側から電圧制御演算部に切換える切換スイッチと、
この切換スイッチからの出力と界磁電流検出部で検出された界磁巻線を流れる界磁電流検出値との偏差の比例積分演算で界磁電流指令を得るリミッタ付きの界磁電流制御演算部と、
この界磁電流制御演算部の出力をD/A変換し、界磁電流制御部を介して発電機の界磁巻線に供給する界磁電流を制御するものにおいて、
前記界磁電流制御演算部に、発電機電圧の定格電圧よりも小さい比率の電圧値にリミッタ値が可変設定される第1のリミッタ上限値と、定格電圧の確立時に定格電圧相当の比率電圧に固定される第2のリミッタ上限値を設定すると共に、
発電機の電圧検出に基づいて界磁電流制御演算部の各リミッタ上限値の切換制御を行うリミッタ切換手段を設け、
リミッタ切換手段は、
界磁用遮断器#41の投入時に、前記界磁電流設定器に対して演算結果が初期値に相当する界磁電流I30値に設定して前記界磁電流制御演算部のリミッタ上限値を第1のリミッタ上限値に設定し、定格電圧確立後に第2のリミッタ上限値に固定し、
前記電圧制御演算部は、
前記界磁用遮断器#41が投入されてから設定された定格電圧確立までの間は前記界磁電流検出部で検出された界磁電流検出値で積分項を演算することを特徴としたものである。
A voltage control calculation unit that obtains a field current command by proportional integral calculation of the deviation between the detected voltage of the generator and the set value by the rated voltage setter;
A changeover switch that switches the field current command from the field current setter side to the voltage control calculation unit when the power generation voltage by the generator is equal to or higher than a preset set voltage ;
Field current control calculation unit with a limiter that obtains a field current command by proportional integral calculation of the deviation between the output from the changeover switch and the field current detection value flowing through the field winding detected by the field current detection unit When,
In the D / A conversion of the output of the field current control calculation unit, the field current supplied to the field winding of the generator via the field current control unit is controlled.
In the field current control calculation unit, a first limiter upper limit value in which the limiter value is variably set to a voltage value with a ratio smaller than the rated voltage of the generator voltage, and a ratio voltage corresponding to the rated voltage when the rated voltage is established. While setting a fixed second limiter upper limit value,
Limiter switching means for performing switching control of each limiter upper limit value of the field current control calculation unit based on voltage detection of the generator is provided,
The limiter switching means is
When the field breaker # 41 is turned on, the field current setting device sets the field current I 30 value corresponding to the initial value to the field current setter, and sets the limiter upper limit value of the field current control calculation unit. Set to the first limiter upper limit value, fix the second limiter upper limit value after the rated voltage is established,
The voltage control calculation unit is
Those until the field magnetizing breaker # 41 set rated voltage established from being turned on that and calculates the integral term in the detected field current value detected by the field current detector It is.
以上のとおり、本発明によれば、発電機の電圧確立時までにおける制御が安定し、オーバーシュート・アンダーシュートを防ぐことが可能となり、且つ電圧確立後における制御も安定した制御となるものである。また、設定値やリミット値を可変することによって、発電機の種類を問わず安定した制御が可能となると共に、調整時間を短縮することが可能となるものである。 As described above, according to the present invention, the control until the generator voltage is established is stable, it is possible to prevent overshoot / undershoot, and the control after the voltage is established is also stable control. . Further, by changing the set value and the limit value, it becomes possible to perform stable control regardless of the type of generator, and to shorten the adjustment time.
図1は、本発明の実施例を示す構成図で、第3図で示す従来と異なるところは電圧検出部20とリミッタ切換手段21を設けたことである。また、界磁電流制御演算部14に代えて上限リミッタ値の可変可能な界磁電流制御演算部14aが使用される。電圧検出部20は、従来から電圧確立検出用として使用されている発電機用の電圧継電器84Gが利用される。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. The difference from the prior art shown in FIG. 3 is that a
リミッタ切換手段21は、界磁電流制御演算部14aのリミッタ上限値の切換制御を行うもので、発電電圧が定格電圧に対する所定値、例えば定格電圧の80%程度にまで達していないときには、界磁電流制御演算部14aのリミッタ上限値を、定格電圧の例えば70%相当に設定するための切換信号aを出力する。また、発電電圧が定格電圧の80%程度に達したとき(電圧確立時)には、界磁電流制御演算部14aに対してリミッタ上限値を、例えば定格電圧の130%相当の固定上限値に設定するための切換信号bを出力する。また、発電電圧が設定値以下のときには切換信号cを出力して界磁電流設定器11の演算結果を、標準である例えば40%の値に固定する。すなわち、界磁用遮断器#41が投入されたとき、界磁電流設定器11が有する設定電圧の内部自動モードを0から徐々に上昇させることではなく、界磁用遮断器#41の投入と同時に40%の初期値に設定する。同時に、界磁電流電圧制御演算部9は、0から電圧確立の設定電圧になるまでの間で、A/D変換器(界磁電流検出値)12で検出された界磁電流値に基づいて積分項の演算を行う。他は、図3と同様である。
The limiter switching means 21 performs switching control of the limiter upper limit value of the field current
図2は、界磁電流制御演算部14aのリミッタ上限値の切換のためのフローチャートである。
ステップS1で、図示省略された界磁用遮断器#41が投入されたか否かが判断される。投入されていれば初期励磁が実行されて電圧確立のための制御がおこなわれるが、その際、ステップS2で発電電圧が界磁電流設定器11による設定値(初期値40%)に達したか否かが判断される。達していない場合にはステップS3に移り、界磁電流設定器11による演算結果を、A/D変換器12により出力される界磁電流の出力範囲0〜130%のうち、例えば65%相当の界磁電流I30値に固定される。さらにステップS4で電圧制御演算部9の積分項を界磁電流値に固定する。また、ステップS2で、電圧が設定値に達していた場合には、ステップS5に移り電圧制御演算部9における減算部8からの偏差分に対応した通常のPI演算が行われる。
FIG. 2 is a flowchart for switching the limiter upper limit value of the field current
In step S1, it is determined whether or not a field breaker # 41 (not shown) has been turned on. If it is turned on, initial excitation is executed and control for voltage establishment is performed. At that time, whether the generated voltage has reached the set value (initial value 40%) by the
ステップS6では、リミッタ切換手段21は継電器84G(電圧検出器20)が動作したか否かを判断し、継電器84Gが未動作の場合にはステップS8に移り、リミッタ切換手段21から定格電圧の70%に相当するリミッタ上限値の切換信号aを界磁電流制御演算部14aに出力し、リミッタ上限値を定格電圧の70%相当に設定する。また、ステップS6でリミッタ切換手段21は、継電器84Gが動作したことを判断して、定格電圧時の上限値130%に相当するリミッタ上限値への切換信号bを界磁電流制御演算部14aに出力し、リミッタ上限値を定格電圧130%相当に設定する。
In step S6, the limiter switching means 21 determines whether or not the relay 84G (voltage detector 20) has been operated. If the relay 84G has not been operated, the process proceeds to step S8, where the limiter switching means 21 outputs the rated voltage of 70. % Is output to the field current
以上のように本発明は、界磁用遮断器#41が投入されてから或る時間までにおける発電電圧が設定値未満のときには、PI演算を行う電圧制御演算部9の積分項を界磁電流検出値に固定し、且つ界磁電流制御演算部14aの各積分項を定格電圧の70%相当程度に固定し、電圧が界磁電流設定器11の設定相当電圧以上となったときに積分項の固定を解除して定格電圧80%相当の通常のPI演算に戻す。また、84G電圧確立前までは界磁電流制御演算部14aのリミッタ上限値を、定格電圧80%相当よりも低い、例えば70%相当に設定し、電圧確立後はそのリミッタ上限値を通常の130%に戻す切換制御を行うものである。
As described above, according to the present invention, when the generated voltage in a certain time after the field breaker # 41 is turned on is less than the set value, the integral term of the voltage
したがって、本発明によれば、電圧確立時の制御、及び電圧確立後の制御が安定してオーバーシュート・アンダーシュートが防止できる。また、電圧制御演算部と界磁電流制御演算部の積分項の設定値を可変としたことにより、発電機の種類を問わず安定した制御が可能となり、更にAVRに対する調整時間の短縮が可能となるものである。 Therefore, according to the present invention, the control at the time of establishing the voltage and the control after the establishment of the voltage are stabilized, and overshoot / undershoot can be prevented. In addition, by making the set value of the integral term of the voltage control calculation unit and the field current control calculation unit variable, stable control is possible regardless of the type of generator, and further, the adjustment time for AVR can be shortened. It will be.
1… タービン
2… 発電機
3… 界磁電流制御部
4… 自動電圧制御装置(AVR)
5,12… A/D変換器
6… 実効値変換部
7… 電圧設定器
8,13… 減算部
9… 電圧制御演算部
10… 切換スイッチ
11… 界磁電流設定器
14,14a… 界磁電流制御演算部
15… D/A変換器(界磁電流検出部)
20…電圧検出部(84G)
21…リミッタ切換手段
DESCRIPTION OF
5, 12 ... A / D converter 6 ...
20 ... Voltage detector (84G)
21 ... Limiter switching means
Claims (1)
発電機による発電電圧が予め設定された設定電圧以上となったとき、界磁電流指令を界磁電流設定器側から電圧制御演算部に切換える切換スイッチと、
この切換スイッチからの出力と界磁電流検出部で検出された界磁巻線を流れる界磁電流検出値との偏差の比例積分演算で界磁電流指令を得るリミッタ付きの界磁電流制御演算部と、
この界磁電流制御演算部の出力をD/A変換し、界磁電流制御部を介して発電機の界磁巻線に供給する界磁電流を制御するものにおいて、
前記界磁電流制御演算部に、発電機電圧の定格電圧よりも小さい比率の電圧値にリミッタ値が可変設定される第1のリミッタ上限値と、定格電圧の確立時に定格電圧相当の比率電圧に固定される第2のリミッタ上限値を設定すると共に、
発電機の電圧検出に基づいて界磁電流制御演算部の各リミッタ上限値の切換制御を行うリミッタ切換手段を設け、
リミッタ切換手段は、
界磁用遮断器#41の投入時に、前記界磁電流設定器に対して演算結果が初期値に相当する界磁電流I30値に設定して前記界磁電流制御演算部のリミッタ上限値を第1のリミッタ上限値に設定し、定格電圧確立後に第2のリミッタ上限値に固定し、
前記電圧制御演算部は、
前記界磁用遮断器#41が投入されてから設定された定格電圧確立までの間は前記界磁電流検出部で検出された界磁電流検出値で積分項を演算することを特徴とする発電機の電圧制御方法。 A voltage control calculation unit that obtains a field current command by proportional integral calculation of the deviation between the detected voltage of the generator and the set value by the rated voltage setter;
A changeover switch that switches the field current command from the field current setter side to the voltage control calculation unit when the power generation voltage by the generator is equal to or higher than a preset set voltage ;
Field current control calculation unit with a limiter that obtains a field current command by proportional integral calculation of the deviation between the output from the changeover switch and the field current detection value flowing through the field winding detected by the field current detection unit When,
In the D / A conversion of the output of the field current control calculation unit, the field current supplied to the field winding of the generator via the field current control unit is controlled.
In the field current control calculation unit, a first limiter upper limit value in which the limiter value is variably set to a voltage value with a ratio smaller than the rated voltage of the generator voltage, and a ratio voltage corresponding to the rated voltage when the rated voltage is established. While setting a fixed second limiter upper limit value,
Limiter switching means for performing switching control of each limiter upper limit value of the field current control calculation unit based on voltage detection of the generator is provided,
The limiter switching means is
When the field breaker # 41 is turned on, the field current setting device sets the field current I 30 value corresponding to the initial value to the field current setter, and sets the limiter upper limit value of the field current control calculation unit. Set to the first limiter upper limit value, fix the second limiter upper limit value after the rated voltage is established,
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Power until the field magnetizing breaker # 41 set rated voltage established from being turned on, characterized in that for calculating the integral term in the detected field current value detected by the field current detector Voltage control method.
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