JPH036756B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は交流発電機が過励磁となつた場合、
これを検出すると共に、許容界磁電流値以下にな
るように制限し、制御する過励磁制限装置に関す
るものである。

従来この種の過励磁制限装置として第１図に示
すものがあつた。図において１は交流発電機、２
は交流発電機の界磁コイル、３は計器用変圧器
（以下PTと記す）、４は自動電圧調整装置（以下
AVRと記す）、５は許容界磁電流設定器、６は分
流器、７は入力と出力が絶縁された絶縁増巾器、
８は偏差検出器、９は偏差増巾器である。

次に従来のものの動作について説明する。発電
機電圧をPT３で検出し、発電機電圧が一定にな
るように界磁電流をAVR４で増減して発電機電
圧を制御する。一方発電機１の界磁コイル２には
発電機１の温度上昇との関連から、最大電流（許
容界磁電流）が定められておりこの最大電流以下
に制限する必要がある。このため第１図において
は、許容界磁電流設定器５、界磁電流を検出する
分流器６、分流器６の出力を絶縁してAVR４に
与える絶縁増巾器７を設け、許容界磁電流設定器
５の出力信号と絶縁増巾器７の出力の差をとる偏
差検出器８で差を検出しAVR４に設けられた信
号混合器（図示せず）に入力するのに適当な値に
増巾器９で増巾してAVR４に与えるようになさ
れている。すなわち、通常AVR４は発電機電圧
が一定になるように制御するが、界磁電流が許容
界磁電流値以上になる場合に、許容界磁電流値を
越えないように制限して発電機１を保護するよう
に動作する。

しかして、発電機１の許容界磁電流を引上げる
ためには界磁電流による温度上昇を防止する必要
があり、そのため界磁コイル２を冷却している。

しかるに一般に発電機１の内部冷却ガス圧力に
対する許容界磁電流は、第２図に示すように内部
冷却ガス圧力の上昇に伴つて増大するが、従来の
過励磁制限装置では許容界磁電流値を一点しか設
定できないため、許容界磁電流は最悪の条件を想
定して実際には相当余裕のある低い値に設定され
ている。このため、本来発電機１が有する許容界
磁電流値の限界いつぱいまで使用できなかつた。
また、このような許容界磁電流値は連続通電する
ことを条件に設定されており、系統が事故を起し
て電圧が低下したときAVR４は増磁出力を出し
て系統の電圧を回復させねばならないのにこの増
磁出力を限定してしまうため速やかに系統の電圧
を回復させることができないという欠点があつ
た。すなわち、発電機１の過励磁は短時間であれ
ば温度が上昇するまでは問題ないし、事故になれ
ば、母線保護リレー等が動作して、一定時間後に
は事故母線を切離して、系統の電圧は回復するの
で、系統の事故時のような短時間時にも従来のよ
うに相当余裕のある過励磁制限を常にかけておく
ことは系統から考えた場合、系統の電圧制御特性
を抹消してしまう欠点があつた。

この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、発電機電圧が通常
運転範囲より高くなつた場合は即刻過励磁制限を
かけ、発電機が正常で系統電圧が下がつたような
場合には系統の電圧回復に寄与させるため、一定
時間は過励磁制限をかけずにフルフオーシングさ
せ一定時間後にシヨツクを少なくするためステツ
プ信号発生回路により、徐々に過励磁制限をかけ
るようにして許容界磁電流を発電機の内部冷却ガ
ス圧力に比例して変化できるようにし、発電機の
限界いつぱいまで使用できると共に、系統の電圧
制御の安定度向上にも寄与できる過励磁制限装置
を提供することを目的としている。

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第３図において１〜４，６〜８は第１図と同
様のもので、１０は発電機内部冷却ガス圧力を直
流電圧に変換する変換器、１１は許容界磁電流値
のうち発電機の内部冷却ガス圧力に無関係なベー
ス量を設定するベース量設定器、１２は発電機１
の内部冷却ガス圧力に比例した第２図のような許
容界磁電流を設定する許容界磁電流設定回路、１
３は実界磁電流が許容界磁電流値を越したときこ
れを検出する検出器、１４は限時動作瞬時復帰タ
イマーT1、１５はタイマーT1１４が一定時限後
に動作したとき開閉するリレーT1X、１６は限
時動作瞬時復帰タイマーT2、１７はタイマーT2
１６が一定時限後に動作したとき開閉するリレー
T2X、２３は交流電圧一直流電圧変換器、２４
は比較検出器、２５は発電機電圧が通常の運転範
囲の上限より上で動作するリレー、２６は発電機
電圧の通常の運転範囲の上限を設定する設定器、
２７，２８は入力抵抗、２９はフイードバツク抵
抗、３０は演算増巾器、４０はゲイン調整用増巾
器、４１は負電圧検出器、４２は正電圧検出器、
４３は水銀接点リレーＲ、４４は水銀接点リレー
Ｌ、４５は直流電圧発信器、４６は直流電圧をこ
れに比例した周波数のパルスに変換するＶ／Ｆコ
ンバータ、４７は入つてきたパルスをメモリする
リバーシブルアツプダウンBCDカウンタ、４８
はＤ／Ａ変換器、４９は極性変換増巾器である。
なお、Ａは比較検出部、Ｂは許容界磁電流設定回
路、Ｃは瞬時信号発生回路、Ｄはタイマー、Ｅは
ステツプ信号発生回路をしめす。

次にこの発明の動作について説明する。第４図
に示すように発電機１の内部冷却ガス圧力に無関
係なベース量Vbの設定を第３図のベース量設定
器１１で設定し、これにガス圧力変換器１０で検
出した発電機の内部冷却ガス圧力に比例する電圧
Vgを加えて、第４図に示すような設定電圧をつ
くり、これを第２図の許容界磁電流値に合わせる
ように設定する。

次に発電機電圧が通常運転範囲であるかどうか
を検出リレーHL２５で検出する。通常運転範囲
とは発電機定格電圧のプラス５％〜マイナス５％
の間にあることを意味し、検出リレーHL２５は
その動作点を設定器２６でこまかく設定でき、例
えばプラス５％以上にて動作することを目標とし
て設定される。

発電機電圧が＋５％以上で、界磁電流が許容界
磁電流値を起したならば、比較検出器２４の出力
によりリレーHL２５が付勢されその接点HLb２
５ｂが開となつて、Ｄ／Ａ変換器４８の出力を切
離すと同時に二つの接点HLa２５ａが閉となつ
てそのうちの一方はBCDカウンタ４７にリセツ
ト信号を入れて零カウントにリセツトし、瞬時信
号発生回路となる。他方は偏差検出器８の信号を
ゲイン調整用増巾器４０に入れ、自動電圧調整装
置４へ即時過励磁制限信号を与えて界磁電流を制
限するように動作する。

次に発電機電圧が通常運転範囲で、系統電圧が
低下した場合、フルフオーシングして（最大出力
を出し続けて）、界磁電流が許容界磁電流値を越
えるが、このとき発電機電圧を検出するリレー
HL２５は不動作であり、検出器１３が界磁電流
が過大になつたことを検出する。これによりタイ
マーT1１４が付勢されるが、タイマーT1１４は
数秒から数十秒の発電機１の界磁コイル２が過大
電流に耐えうる時間に設定されており、この設定
された時間の間、リレーT1Xの接点T1XA１５
ａは閉とならないため、BCDカウンタ４７に上
げパルスが入らず、Ｄ／Ａ変換器４８の出力は零
Ｖであり、過励磁制限信号はAVR４へ加えられ
ない。

一定時限後にリレーT1X１５が動作して接点
T1Xa１５ａが切り換わつて閉となると、許容界
磁電流と実界磁電流との偏差に基づいて励磁して
いるリレー４３の接点Ra４３ａを通して上げパ
ルスがBCDカウンタ４７へ入る。すなわち、通
常Ｄ／Ａ変換器４８の出力はほとんど零で、偏差
が偏差検出器８の出力に出てくると、演算増巾器
３０は正の入力が大きくなり出力は負となるため
に、これを負電圧検出器４１が検出して水銀接点
リレーＲ４３が励磁され、接点Ra４３ａが動作
して、直流電圧発信器４５よりの設定電圧がＶ／
Ｆコンバータ４６でパルスに変換され、接点
T1Xa１５ａが閉となることによりBCDカウンタ
４７へ入力する。BCDカウンタ４７は一例とし
てはBCD3桁ぐらいのものを使用し、０〜999パ
ルスをカウントできる。上げパルスが入ると０か
ら999に向つてカウントしメモリする。Ｄ／Ａ変
換器４８は０〜999パルスを０〜10Vに変換する
もので、Ｄ／Ａ変換器４８の出力は上げパルスが
入る度にステツプ状に変化して上昇していく。
Ｄ／Ａ変換器４８の出力が偏差検出器８の出力と
同じになると演算増巾器３０の出力は零になり、
リレーＲ４３、リレーＬ４４とも動作しなくなり
BCDカウンタ４７にはパルスが入らなくなる。
このようにこきざみのステツプ状の制限信号とす
る理由はAVR４に急激に大きな制限を加えてシ
ヨツクを与えないようにするためである。

タイマーT2１６はタイマーT1１４よりさらに
後で動作するもので演算増巾器３０の出力が零に
なつて、Ｄ／Ａ変換器４８の出力と極性変換増巾
器４９の出力がほとんど同じになつたときに動作
するぐらいに設定しておく。リレーT2X１７が
動作すると接点T2Xb１７ｂが閉となつてＤ／Ａ
変換器４８の出力を切離し接点T2Xa１７ａが閉
となつて偏差検出器８の出力が極性変換増巾器４
９のゲイン調整増巾器４０を経由してAVR４へ
直接印加される。極性変換増巾器４９はゲインが
１倍で正負を逆転するものである。すなわちタイ
マーT2１６が動作するとステツプ信号発生回路
を除外して直接比例制限信号がAVR４へ過励磁
制限信号として印加される。上記タイマーT2１
６は界磁電流が許容界磁電値付近まで減少しても
直流電圧発信器４５、Ｖ／Ｆコンバータ４６、
BCDカウンタ４７、Ｄ／Ａ変換器４８で構成さ
れるステツプ信号発生回路をつけたままにしてお
くと、時間遅れが発生するためＤ／Ａ変換器４８
の出力と、偏差検出器８の出力がほとんど一致し
た時点でステツプ信号発生回路を切り離して、過
励磁制限信号の時間遅れを無くするためのもので
ある。またリレーＹ１８は動作表示とかタイマー
の時限測定などに使用される。

なお、上記実施例では、タイマーT2１６を使
用しているが、これを省略しても、少し時間遅れ
があるだけで大略同様の効果を奏する。

また第３図では励磁機のないものについて説明
したが、直流励磁機、ブラシレス励磁機を使用し
た場合にも同様の効果を奏する。

以上のように、この発明によれば、許容界磁電
流を発電機の内部冷却ガス圧力に比例するように
すると共に、発電機電圧が通常運転範囲より高く
なつた場合には、即刻過励磁制限をかけ、発電機
が正常で系統電圧が下がつた場合には、一定時間
後にステツプ信号発生回路により、徐々に過励磁
制限をかけるようにしたので、発電機を能力いつ
ぱいまで使用でき、系統の電圧制御の安定度向上
にも発電機に与えるシヨツクを小さくして寄与で
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の過励磁制限装置の概略構成図、
第２図は発電機の内部冷却ガス圧力と許容界磁電
流の関係を示す説明図、第３図はこの発明の一実
施例を示す過励磁制限装置の概略構成図、第４図
はこの発明における許容界磁電流の設定方法を説
明するための図である。 １……発電機、２……発電機の界磁コイル、３
……PT、４……AVR、６……分流器、７……絶
縁増巾器、８……偏差検出器、１０……発電機の
内部冷却ガス圧力を電気信号に変換する変換器、
１１……ベース量設定器、１２……発電機の内部
冷却ガス圧力に比例した許容界磁電流の設定値を
得る回路、１３……界磁電流が発電機の内部冷却
ガス圧力に比例した許容値以上になつたことを検
出する検出器、１４，１６……限時動作即時復帰
するタイマー、１５，１７……リレー、１９……
入力抵抗、２４……比較器、４６……Ｖ／Ｆコン
バータ、４７……BCDカウンタ、４８……Ｄ／
Ａコンバータ。なお図中同一符号は同一または相
当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 発電機の出力電圧に応じて界磁電流を自動電
   圧調整装置で制御すると共に、界磁電流と予め設
   定された許容界磁電流とを比較し、両者の偏差を
   偏差検出器により検出し、界磁電流が許容界磁電
   流を越えた場合はその偏差に基づいて過励磁制限
   信号を出力して界磁電流を制限するようにした発
   電機の過励磁制限装置において、上記発電機の出
   力電圧が通常運転範囲の上限以上のときにこれを
   比較検出する比較検出部と、上記発電機の内部冷
   却ガス圧力を電気信号に変換し、ガス圧に比例し
   た許容界磁電流値を得る許容界磁電流設定回路
   と、上記発電機の出力電圧が通常運転範囲内で、
   かつ上記界磁電流が上記許容界磁電流値以上のと
   きこれを検出する検出器と、上記比較検出器が動
   作し、かつ界磁電流が許容界磁電流を越えると、
   瞬時過励磁制限信号を上記自動電圧調整装置に加
   える瞬時信号発生回路と、上記検出器の動作に基
   いて一定時限後に出力を出すタイマーと、このタ
   イマー動作時にステツプ状に変化する過励磁制限
   信号を上記自動電圧調整装置に徐々に印加するス
   テツプ信号発生回路とを備えたことを特徴とする
   発電機の過励磁制限装置。 ２ 許容界磁電流設定回路は発電機の内部冷却ガ
   ス圧力を電気信号に変換する変換器出力と、上記
   内部冷却ガス圧力に無関係なベース量を設定する
   ベース量設定器出力とを合成して上記内部冷却ガ
   ス圧力に比例した許容界磁電流を作成する構成で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の発電機の過励磁制限装置。