JP3129780B2 - 同期機の励磁制御装置 - Google Patents

同期機の励磁制御装置

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JP3129780B2 JP03226683A JP22668391A JP3129780B2 JP 3129780 B2 JP3129780 B2 JP 3129780B2 JP 03226683 A JP03226683 A JP 03226683A JP 22668391 A JP22668391 A JP 22668391A JP 3129780 B2 JP3129780 B2 JP 3129780B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は同期機の励磁制御装置に
関するものであり、特に信頼性を高めるために多重化し
た同期機の励磁制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、同期機の励磁制御装置は、同期
機の端子電圧を一定に制御する自動電圧調整機能を基本
機能とし、付加機能として同期機をその運転能力限界内
で安定に運転させるための過励磁制限機能や不足励磁限
機能を有している。さらにまた、力率や無効電力を一定
にするための二次調整機能等多数の複雑な制御装置を有
している。
【0003】ところで、この励磁制御装置に故障が発生
すると、制御異常となったり、制御動作が停止してしま
ったりして、同期機の運転継続ができなくなってしまう
ことがある。したがって、励磁制御装置には高い信頼性
が求められる。特に事業用発電設備の大容量同期発電機
の場合は、その公共性や電力供給の社会的重要性から非
常に高い信頼性を必要とする。
【0004】このように高い信頼性が必要な制御装置で
は、故障が発生しないように制御装置自身の信頼性を高
める一方、故障が発生しても制御対象機器の運転が継続
できるように制御装置を多重化構成することが一般的に
用いられている。図5は多重化構成した同期機の励磁制
御装置の従来例を示す構成図である。
【0005】同期機1の界磁巻線2には界磁遮断器3を
介して三相均一ブリッジ結線のサイリスタ整流器4から
界磁電流が供給され、サイリスタ整流器4の交流電源E
Aは同期機1の出力から励磁用変圧器5を介して供給さ
れる。
【0006】一方、自動電圧調整部6a,6b,6cは
同期機1の端子電圧を計器用変圧器7を介して検出し、
この端子電圧が目標値となるように制御演算を行ない、
制御信号CA,CB,CCを出力する。
【0007】位相制御部8a,8b,8cは交流電源電
圧EAを変圧器9を介して入力し、この交流電源電圧を
基準位相として制御信号CA,CB,CCに応じて変化
する位相信号PA,PB,PCを出力する。中間パルス
選択部10a,10b,10cは、位相信号PA,PB,PC
の内の中間位相の位相信号を選択して位相信号PLA,
PLB,PLCを出力する。
【0008】パルス出力部11a,11b,11cは位相信号
PLA,PLB,PLCの示す位相において各々点弧パ
ルスを出力するが、この出力は論理和部12において論理
和処理され出力される点弧パルスPLをサイリスタ整流
器4に供給する構成となっている。
【0009】通常運転時、自動電圧調整部6a,6b,
6c及び位相制御部8a,8b,8cは各々同一の作用
をするが、自動電圧調整部6a,6b,6cの端子電圧
検出誤差や位相制御部8a,8b,8cの基準位相検出
誤差等によって制御信号CA,CB,CC及び位相信号
PA,PB,PCは各々わずかな差を持って動作する。
【0010】中間パルス選択部10a,10b,10cは、位
相信号PA,PB,PCの内の中間位相信号を選択して
出力するので、位相信号PLA,PLB,PLCは各々
同一信号となる。従って、パルス出力部11a,11b,11
cが出力する点弧パルスは各々同一信号となり、これを
論理和した点弧パルスPLも同一信号となる。
【0011】図6は、中間パルス選択部10aの構成図で
あり、論理積12と論理和13により多数決回路を構成して
いるので、位相信号PLAは位相信号PA,PB,PC
の多数決結果となる。中間パルス選択部10b,10cは中
間パルス選択部10aと同一の構成である。
【0012】図7は、従来の励磁制御装置の動作を示す
波形図である。サイリスタ整流器4は三相均一ブリッジ
結線のため、点弧パルスPLと位相信号PA,PB,P
C,PLA,PLB,PLCは各々6相分の信号を有す
るが、 においてはこのうちの1相分の信号を示す。
また、位相信号PLA,PLB,PLCは同一信号とな
るので、位相信号PLAのみを示す。
【0013】交流電源EAの周期t1 は通常の動作を示
し、位相信号PA,PB,PCは各々交流電源EAの位
相を基準に制御信号CA,CB,CCに比例した信号と
なる。位相信号PLAは位相信号PA,PB,PCの多
数決結集となるので、位相信号PAと同一信号になる。
すなわち、位相信号PLAは3個の位相信号PA,P
B,PCのうちの中間位相を示す位相信号PAを選択し
たことになる。点弧パルスPLは、位相信号PLAの立
上りから所望の幅のパルス信号となる。
【0014】次に、自動電圧調整部6aと位相制御部8
aとのいずれか一方または両方が故障して位相信号PA
が出力されなくなった場合の動作を周期t2に示す。こ
の場合、位相信号PLAは位相信号PB,PCの論理積
結果となるので位相信号PCと同一信号になる。
【0015】さらに、位相信号PAが出力されなくなっ
た状態で、自動電圧調整部6bと位相制御部8bのいず
れか一方または両方が故障して位相信号PBが出力され
なくなった場合の動作を周期t3 に示す。この場合、位
相信号PLAは出力しなくなるので点弧パルスPLも出
力しなくなる。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
同期機の励磁装置(以下、制御装置と称する。)では、
三重化した自動電圧調整部と、位相制御部のうちの一系
列が故障しても、中間パルス選択部に入力される3つの
位相信号のうちから正常な位相信号が選択され、この正
常な位相信号に応じてパルス出力部から点弧パルスPL
がサイリスタ整流装置に出力されるので正常な運転を継
続することができる。
【0017】しかしながら、従来の制御装置では、故障
検出手段がないために一系列が故障していても継続運転
が行われてしまい、更に一系列が故障している状態で、
もう一系列が故障した場合には正常な運転ができなくな
ってしまう問題があった。
【0018】よって、本発明の目的は、三重化した制御
装置のうちの一系列の故障を確実かつ正確に検出するこ
とで故障発生時から故障修復までの時間を短縮し、制御
装置の稼働率を高めることができる極めて信頼性の高い
同期機の励磁装置を得ることにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、同期機の端子電圧を入力し、こ
の端子電圧を調整するための制御信号をそれぞれ出力す
る3個の自動電圧調整部と、前記自動電圧調整部からそ
れぞれ出力される各制御信号を位相信号に変換して出力
する3個の位相制御部と、前記位相制御部それぞれから
位相信号を入力し3入力のうち中間値を選択し出力する
3個の中間値選択部と、前記位相制御部から出力される
位相信号と前記中間値選択部から出力される位相信号と
の差が設定値以上で設定値時間以上継続すると警報を出
力する3個の故障検出部と、前記中間値選択部で選択さ
れた位相信号に基づいて点弧パルスを出力する3個のパ
ルス出力部と、前記パルス出力部から出力される3個の
点弧パルスの論理和処理を行う論理和部と、前記論理和
から出力される信号により制御され前記同期機の界磁巻
線に励磁電流を出力するサイリスタ整流器とからなるこ
とを特徴とする同期機の励磁制御装置を提供する。
【0020】
【作用】以上の構成により、三重化した自動電圧調整部
および位相制御部のうちの一系列が故障した場合、その
故障した一系列を中間値選択部に入力される位相信号と
中間値選択部から出力される位相信号とを比較すること
により確実かつ速やかに検出して警報を出力する。
【0021】
【実施例】図1は本発明の一実施例である同期機の励磁
制御装置を示す構成図である。
【0022】同期機1の界磁巻線2には界磁遮断器3を
介して三相均一ブリッジ結線のサイリスタ整流器4から
界磁電流が供給され、サイリスタ整流器4の交流電源E
Aは同期機1の出力から励磁用変圧器5を介して供給さ
れる。
【0023】一方、自動電圧調整部6a,6b,6cは
同期機1の端子電圧を計器用変圧器7を介して検出し、
この端子電圧が目標値となるように制御演算を行ない、
制御信号CA,CB,CCを出力する。
【0024】位相制御部8a,8b,8cは交流電源電
圧EAを変圧器9を介して入力し、この交流電源電圧を
基準位相として制御信号CA,CB,CCに応じて変化
する位相信号PA,PB,PCを出力する。
【0025】中間パルス選択部10a,10b,10cは、位
相信号PA,PB,PCの内の中間位相の位相信号を選
択して位相信号PLA,PLB,PLCを出力する。す
なわち図2が示すように各中間パルス選択部には論理積
12と論理和13により多も数決回路を構成しているので、
例えば位相信号PLAは位相信号PA,PB,PCの多
数決結果となる。故障検出部14a,14b,14cは、中間
パルス選択部10a,10b,10cに入力する位相信号P
A,PB,PCと出力位相信号PLA,PLB,PLC
を比較処理について、入力信号と出力信号の値に差が生
じると故障信号DA,DB,DCを出力する。以上、故
障検出部での比較処理に関しては後で詳細に説明する。
【0026】パルス出力部11a,11b,11cは位相信号
PLA,PLB,PLCの示す位相において各々点弧パ
ルスを出力するが、この出力は論理和部12において論理
和処理された後に出力される点弧パルスPLをサイリス
タ整流器4に供給する機成となっている。図3は、故障
検出部15a,15b,15cの回路構成図である。
【0027】サイリスタ整流器4は三相均一ブリッジ結
線のため、位相信号PA,PB,PCと位相信号PL
A,PLB,PLCは各々6相分の信号を有するが、図
3においてはこのうちの1相分の信号を示す。
【0028】排他的論理14は、位相制御部8aから出力
される位相信号PAと中間パルス選択部10aから出力さ
れる位相信号PLAの排他的論理和を演算して信号D1
を出力する。
【0029】オフディレータイマ17は、信号D1がオン
(以下信号レベルでHと称する)の時には信号D2をH
とし、信号D1がオフ(以下信号レベルでLと称する)
の状態をta秒間継続すると信号D2をLにするもので
ある。オンディレータイマ17は、信号D2がHの状態を
tb秒間継続すると故障信号DAをHとし、信号D2が
Lの時には故障信号DAをLにするものである。
【0030】故障検出部14b、14cは、各々故障検出部
14aと同一の構成になっており、それぞれ位相信号PA
の代わりに位相信号PB,PCを入力し、位相信号PL
Aの代わりに位相信号PLB,PLCを入力し、故障信
号DAの代わりに故障信号DB,DCを出力するもので
ある。図4は、故障検出部14aの動作を示す波形図であ
る。
【0031】サイリスタ整流器4は三相均一ブリッジ結
線のため、位相信号PA,PB,PCと位相信号PL
A,PLB,PLCは各々6相分の信号を有するが、図
4においてはこのうちの1相分の信号を示す。期間t4
は、位相信号PAが正常な値を示しており、位相信号P
LAと同一の値なので信号D1はLを示し、信号D2と
故障信号DAもLを示す。
【0032】期間t5 は、位相信号PAが正常な値では
あるが位相信号PLAとはる僅かな差がある状態を示
し、その差の期間だけ信号D1がHになるので信号D2
もHになるがta秒後にはLになるので故障信号DAは
Lのままである。
【0033】期間t6 は、自動電圧調整部6aまたは位
相制御部8aに異常が発生し位相信号PAが異常な値を
示している状態であり、位相信号PLAとの差がある期
間だけ信号D1がHになるので信号D2もHになり、信
号D1がLの期間がta秒よりも短いので信号D2はH
を継続し、tb秒後に故障信号DAがHになる。
【0034】オフディレータイマ17の時限taは、交流
電源EAの周期(交流電源EAが50Hzの場合は0.02秒)
の90%に設定されているので、位相信号PAと位相信号
PLAの差が交流電源EAの周期の10%以上になると信
号D2がHの状態を継続する。オンディレータイマ18の
時限tbは、交流電源EAの周期の5倍に設定されてお
り、信号D2がHの状態をtb秒以上継続すると故障信
号DAがHになる。なお、オフディレータイマ17の時限
taとオンディレータイマ17の時限tbは設定変更がで
きるようになっている。
【0035】このように、故障検出部15aは自動電圧調
整部6aまたは位相制御部8aに異常が発生し位相信号
PAが異常な値を示している状態を検出し、故障信号D
Aを出力する。
【0036】故障検出部15b、15cは、各々故障検出部
15aと同じように、自動電圧調整部6b,6cまたは位
相制御部8b,8cに異常が発生し位相信号PB,PC
が異常な値を示している状態を検出し、故障信号DB,
DCを出力する。
【0037】以上のように、三重化した自動電圧調整部
6a,6b,6cと位相制御部8a,8b,8cのうち
の一系列に故障が発生した場合、その故障を故障検出部
15a,15b,15cによって確実かつ速やかに検出して、
故障信号DA,DB,DCを出力することができる。な
お、本発明は上記実施例に限定されるものではない。
【0038】オフディレータイマ17の時限taと、オン
ディレータイマ17の時限tbは設定変更ができるように
なっており、この設定値を変えることにより故障検出部
15a,15b,15cの性能・特性を変更しても良い。
【0039】また、自動電圧調整部6a,6b,6cと
位相制御部8a,8b,8cに自らの異常を検出して故
障信号を出力する自己診断機能を付加し、その故障信号
と故障信号DA,DB,DCとを併用して警報を出力す
るようにしても本発明の主旨が変えられるものではな
い。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
三重化した制御装置のうちの一系列の故障を確実かつ速
やかに検出する事ができるので、平均修理時間を短縮
し、稼働率を高める事ができる。すなわち、故障を検出
したら運転を継続した状態で直ちに故障の修復を行なう
ことにより、故障発生から修復までの時間を短縮するこ
とができる。
【0041】これにより、故障発生を検出できない場合
に比べて平均修理時間を大幅に短縮でき、従って稼働率
の向上に顕著な効果が得られる極めて信頼性の高い同期
機の励磁制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例の同期機の励磁制御装置の構成図。
【図2】本実施例の中間パルス選択部および故障検出部
の構成図。
【図3】本実施例の故障検出部の回路構成図。
【図4】本実施例の故障検出部の動作波形図。
【図5】従来の同期機の励磁制御装置の構成図。
【図6】従来の中間パルス選択部の構成図。
【図7】従来の同期機の励磁制御装置の動作波形図。
【符号の説明】
1…同期機、2…界磁巻線、3…界磁遮断器、4…サイ
リスタ整流器、5…励磁用変圧器、6a,6b,6c…
自動電圧調整部、7…計器用変圧器、8a,8b,8c
…位相制御部、9…変圧器、10a,10b,10c…中間パ
ルス選択部、11a,11b,11c…パルス出力部、12…論
理和部、13…論理積、14…論理和、15a,15b,15c…
故障検出部、16…排他的論理和、17…オフディレータイ
マ、18…オンディレータイマ、CA,CB,CC…制御
信号、EA…交流電源電圧、PA,PB,PC,PL
A,PLB,PLC…位相信号、PL…点弧パルス、D
A,DB,DC…故障信号。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 9/30

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同期機の端子電圧を入力し、この端子電
    圧を調整するための制御信号をそれぞれ出力する3個の
    自動電圧調整部と、 前記自動電圧調整部からそれぞれ出力される各制御信号
    を位相信号に変換して出力する3個の位相制御部と、 前記位相制御部それぞれから位相信号を入力し3入力の
    うち中間値を選択し出力する3個の中間値選択部と、 前記位相制御部から出力される位相信号と前記中間値選
    択部から出力される位相信号との差が設定値以上で設定
    時間以上継続すると警報を出力する3個の故障検出部
    と、 前記中間値選択部で選択された位相信号に基づいて点弧
    パルスを出力する3個のパルス出力部と、 前記パルス出力部から出力される3個の点弧パルスの論
    理和処理を行う論理和部と、 前記論理和から出力される信号により制御され前記同期
    機の界磁巻線に励磁電流を出力するサイリスタ整流器と
    からなることを特徴とする同期機の励磁制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107959451A (zh) * 2016-12-28 2018-04-24 国网山东省电力公司青州市供电公司 发电机plc型励磁装置

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CN107959451A (zh) * 2016-12-28 2018-04-24 国网山东省电力公司青州市供电公司 发电机plc型励磁装置

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