JPS601811B2 - 自動並列装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、発電機を系統に並列に入れる時、なるべく
早く、かつ確実に位相を一致させるようにした自動並列
装置に関するものである。

さて、発電機を起動して系統に並入するときには、系統
電圧と発電機電圧の間に同期をとることが必要で、両者
の間に次の条件が満足されなければならないことは周知
の通りである。

（ｉ〕電圧の大きさが等しい。

皿 周波数が等しい。

（ｉｉｉ） 位相が等しい。

通常、自動並列装置は、自動同期装置、自動機遠装置、
自動電圧平衡装置の３つから構成されており、そのうち
目動揃遠装置はガバナモータを制御して、発電機電圧の
周波数を系統電圧の周波数に一致させ、自動電圧平衡装
置はＡＶＲの霧圧設定器を制御して、系統電圧に発電機
電圧を一致させる。

この２つの動作により周波数と電圧の大きさが接近した
のち、自動同期装置が両電圧の位相が一致する瞬間にし
や断器を閥合させる。この発明は、上記の自動並列装置
を構成する３つの装置のうち自動揃速装置に関するもの
で、周波数差を許容値以内に接近させ、かつ、自動同期
装置が早く確実に働くように位相一致点をつくるように
したものである。

まず、従来の自動揃速装置の一実施例について以下説明
する。

２つの交流電圧 ｅｌニＥＩＳｉｎのｌｔ ｅ２ニＥ２Ｓｊｎ（の２ｔ−８） を考え、この合成電圧を■とすると、 ｅニＥＳｈ（のｌｔ十Ｑ） Ｅ＝ノＥ登十Ｅ登十班，Ｅ２ｃｏｓ（△のｔ−ひ）△の
ニの２一の１Ｅ２Ｓｉｎ（△のｔ・の ｔａｎＱ：Ｅ，十Ｅ２ＣＯＳ（ △のし ひ）となる。

すなわち、合成電圧ｅの振幅Ｂは時間の経過につれて、
（Ｅ，十Ｅ２）からくＥ，一Ｅ２）の間で変化する。ま
たａ＞０とすると、■，＞の２のとき、すなわち、△の
＜０のときは、０が大きい程振幅Ｅが最４・または最大
になる時刻が早くなる。逆にの，〈の２のとき、すなわ
ち△の＞０のときは８が小さいほど振幅Ｅが最４・また
は最大になる時刻が早くなる。第１図は系統電圧と発電
機電圧の合成回路を示すもので、図に示すようにｅ，に
系統電圧側の任意の１つの相間電圧、たとえばＡＢ相間
電圧をとり、ｅ２に発電機電圧側の３つの棺間電圧Ａ−
Ｂ，Ｂ−Ｃ，Ｃ−Ａの相間電圧をとり、その合成電圧を
それぞれｅａ，ｅｂ，ｅｃとする。

系統角周波数をの，、発電機角周波数をｗ２とすると、
也２〉の， のときは、合成電圧の振幅の最４・または
最大になる順序はｅａ，ｅｂ，ｅｃとなり、の２くの，
のときは、ｅａ，ｅｃ，ｅｂの順となる。いま、発電機
周波数の高いの２＞の，の場合について説明すると、こ
のうなり電圧による脈動電圧を全波整流して得られた電
圧Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃは第２図に示すようになる。

この図でＬ，，−，Ｌ３はうなり電圧の位相のずれを示
し、ｔは時間を示す。したがって、これら合成電圧の変
化の順序を選択して、いずれの周波数が大きいかを検出
し、原動機速度制御装置を制御すれば、両周波数を接近
させることができる。一方、位相角８‘ま系統周波数を
ｆｅ、発電機周波数をｆｇとすれば、△ｆ＝ｆｅ−ｆｇ ８ニ２汀△ｆ・ｔ であるから、系統周波数ｆｅが６０．０Ｈｚ、発電機周
波数ｆｇが５９．班ｚと一定であれば、８ニ２灯・△ｆ
・ｔニ３６００ ×〇．ＩＨｂＸＩ＄ｅＣ＝３６００と
なり、ｔ＝１硯砂間に同期検定器が一周して位相角が合
う瞬間があり、初期位相角に関係なく並列のチャンスが
一回あることになる。

すなわち、△ｆが並列許容周波数差の範囲以内に入って
自動並列装置の周波数差ロックと電圧差ロックが外れた
後に、！Ｊ△ｆ・ｄｔｌ≧１ で並列の条件ができる。

上式は、前述した△ｆ＝ｆｅ−ｆｇが、０．１Ｈｚで１
０秒で３６０ｏ同期検定器が一周し、０．０１Ｈｚでは
１００秒、０．公セで５秒で同じく一周することを一般
式として示している。

第３図は系統周波数チャートの一例である。

図示のごとく、最近の系統周波数はＡＦＣ装置の設備に
より非常に安定しており、通常、基準周波数の土０．０
班ｚのバンド内に入っている例が多い。第４図は系統基
準周波数が６０．のセの場合を示しており、斜線部分は
第３図に示した通常の系統側周波数の変化範囲を示して
いる。

土０．１８＆の点線は一例として周波数差ロックの位置
を示しており、■，■はこの発明の自動並列装置を使用
した場合の発電機周波数チャートの例であり、■，■は
従来の自動並列装置の場合の発電機周波数チャートの例
を示す。さて、■の場合は、発電機が加速されて系統周
波数とある煩斜をもってオーバーシュートしている例で
、イ点で周波数差ロックが外れ、自動並列装置が生かさ
れた後、面積イ，口，ハにより同期検定器は遅れ方向に
回り、一方ハ点で同期検定器は一旦止り、今度は逆に面
積ハ，二，ホにより進み方向に回ることになる。

したがって、初期位相角によっては並列のチャンスはあ
るが、周波数差ロックが外れた時の初期位相角が、遅れ
側にわずかに回転している場合は、面積イ，口，ハが同
期検定器を３６０ｏ回転させなければチャンスがないこ
とになる。

考え易くするため系統周波数が６０．０位、発電機周波
数が直線で加速されている場合を例にとると、周波数差
ロックが土０．１８セの場合に必ず並列のチャンスを与
えるためには、ｌ′△ｆ・ｄｔｌ＝学５・ｔ＝・ ‐・‐ｔ＝ｏず毎秒 すなわち、発電機の回転上昇が 竿え〒ｏ．ｏｉｌ２５ＨＺ／Ｓｅｃ ０．１５ よりもゆるやかでなければ必ずチャンスがあるとはいえ
ず、しかも加速途中ではチャンスは１回しかないことに
なる。

次に■の場合は、ガバナの性能が良く、すぐ基準周波数
になるような場合で、この場合には周波数ロックが外れ
た後は同期検定器はほとんど振れず、指針は止つてしま
い位相が合うチャンスが少し、。

第５図は自動揃速装置の従来例を示すブロック図で、１
は偏差検出回路で、系統側周波数ｆｅに比例した電圧Ｅ
ｅと、発電機側電圧ｆｇに比例した電圧Ｅｇとの偏差を
検出する。

偏差検出回路１の出力は増幅器２で増幅され、その極性
と大きさに応じガバナモータ駆動用の速度上げ側接点３
Ａまたは速度下げ側接点３Ｂを動作させ、前述した自動
揃遠制御を行なう。このような自動揃遠装置を用いた従
来の自動並列装置では、多分に系統周波数が変動してく
れることによる位相一致点のチャンスを待つという消極
的な自動並列装置になってしまう欠点があった。

この発明は、上記の欠点を解消するためになされたもの
である。

すなわち、第１図、第２図で説明したような、うなり電
圧により周波数差を検出して自動揃速させるような方法
はとらず、最近のごとく系統側周波数が基準周波数の近
くで安定に制御されている場合を対象として、積極的に
位相が合うチャンスを早く、かつ多く与えて並列を容易
に行なわせようとするものである。以下、この発明の実
施例について説明する。第６図はこの発明の一実施例を
示すもので、自動並列のチャンスを不感帯を設けること
で実現したものである。

この図で、６は通常は接点ａ側に入り並列時のみ下側の
接点ｂ側に入るスイッチ、７は不感帯を示す。この実施
例ではスイッチ６が接点ｂ側に入ると、不感帯７で定め
られた例えば偏差＋どと−どの範囲内で速度調整装置の
制御がきかなくなり、系統周波数と発電機側周波数があ
る不感帯幅をもって接近し、同期検定器はその不感帯幅
の周波数差により位相差がどんどん変り、位相が一致す
るチャンスが多くなる。このように不惑帯を設けること
により、その範囲で速度調整装置の基準周波数は変動し
、自動並列のチャンスを早く、かつ多く与えることにな
る。そして、不惑幅の幅内に入ると速度調整が停止し加
速が止まるので、不惑帯をあまり小さくすると第４図の
■と同じ結果になる可能性があるが、これは発電機の加
速特性を考慮した幅に調整しておくことは当然のことで
ある。

以上詳細に述べたように、この発明は系統に発電機を並
列させる場合、原動機の速度調整装置の基準周波数を並
列時のみ並列許容周波数差の範囲内で不感帯を設けるよ
うにしたので、系統側電圧と発電機側電圧との位相が一
致するチャンスが積極的に生まれ、並列を迅速、かつ確
実に行なえる特長がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来用いられていた系統電圧と発電機電圧の合
成回路図、第２図は第１図によって得られるうなり電圧
波形図、第３図は系統周波数チャート、第４図は並列時
の発電機周波数チャート、第５図は従来の自動揃遠装置
の一例を示すブロック図、第６図はこの発明の一実施例
を示すブロック図である。 図中、１は偏差検出回路、２は増幅器、３Ａ，３Ｂは速
度上げ側および速度下げ側嬢点、４は並列時のみ閉じ速
度検出回路の出力が加わる接点、５は加算器である。 第６図 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 系統側周波数に比例した電圧と発電機側周波数に比
   例した電圧との偏差を検出し、この偏差の大きさと正、
   負によつて発電機を駆動する原動機の速度調整装置を制
   御し揃速を行なう自動揃速装置を備えた自動並列装置に
   おいて、前記原動機の速度調整装置の速度検出装置と増
   幅器の間を通常は直接接続し並列時のみ並列許容周波数
   差の範囲内で、かつ前記発電機の加速特性を考慮した幅
   の不感帯を挿入させる手段を具備させたことを特徴とす
   る自動並列装置。