JP4631762B2 - 同期発電機用単独運転検出装置 - Google Patents
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Description
現在開発されている同期発電機用単独運転検出装置としては、例えば特許文献1に開示されているような無効電力変動方式のものがある。即ち、この無効電力変動方式の単独運転検出装置は、同期発電機の自動電圧調整回路(AVR)の電圧設定値に対し、微少変動量発生器によって、一定周期の微少変動(AVR電圧設定値変動量)を常時与えておくものである。このように構成することにより、この同期発電機には微少の電圧変動が発生することがあるが、系統との連系状態では同期化力によって周波数変化が抑制される。しかし、この同期発電機が単独運転に移行した時には、この同期発電機の端子電圧及び周波数に周期的な変動が発生することになる。そこで、周波数変動量演算部は、PTにより検出する連系点電圧により、周波数変動量Δfをディジタル演算等で検出するように構成し、この周波数変動量Δfが所定の一定値を越えたことを判定部が判定した時に、この同期発電機が単独運転に移行したと判定し、この判定により、遮断器のトリップ指令を発生し、同期発電機を系統から切り離す。
図1は、本発明の実施形態に係る同期発電機用単独運転検出装置を含む電源系統の全体構成を示す構成図である。
周波数検出器11は、同期発電機の機械回転周波数f(または同期発電機の端子電圧周波数)を検出する。
位相調整部13は、周波数変動量演算部12からの周波数偏差信号Δfを入力し、特定の固有周波数(後述する最高感度周波数)成分を発振するように調整されており、比例ゲイン15及び出力リミッタ16を介して、周波数偏差信号Δfから制御信号を生成する。
出力リミッタ16は、制御信号の大きさを制限する。
図2は、本発明の実施形態に係る同期発電機用単独運転検出装置の1例としての動作特性を示す制御ブロック図を示す。
単独運転移行時の周波数fは、或る固有の周波数で振動する(以下、この周波数を「最高感度周波数」と呼称する)。
但し、同期発電機には制動巻線の効果、電機子抵抗、電機子鎖交磁束の微分、飽和を無視した過渡モデルを採用し、周波数リレー、遮断器等の保護装置、リミッタ等の非線形要素は無視している。
iq0:電機子電流q軸成分
ed0:端子電圧d軸成分
eq0:端子電圧q軸成分
xd:d軸同期リアクタンス
xd':d軸過渡リアクタンス
xq:q軸同期リアクタンス
Eqo':d軸磁束鎖交数に比例した電圧
ここで、Rl,Xlを、負荷のインピーダンスとすると、(5)式〜(7)式が得られる。
同図は、単独運転検出装置1を経由したΔωからΔTeまでの伝達関数ブロックGω(s)を示しており、単独運転検出装置1を経由したΔωからΔTeまでの伝達関数において、対象とする最高感度周波数fs [Hz]の位相が180[deg](または−180[deg])になるように単独運転検出装置1の位相調整部13の制御ブロック定数を調整する。なお、比例ゲイン15の比例ゲイン値、及び出力リミッタ部16のリミッタ値は、最高感度周波数fs における制御効果、また他の周波数領域への影響を考慮して設定する。
図1に示した本発明の実施形態に係る同期発電機用単独運転検出装置(単独運転検出装置1)を含む電源系統の構成において、開放点潮流が概ね零になるように負荷を調整しておき、また、開放点の遮断器を無事故で開放したところ、その結果として、図5のグラフに示す周波数波形が得られた。
図1に示した本発明の実施形態に係る同期発電機用単独運転検出装置(単独運転検出装置1)を含む電源系統の構成において、単独運転検出装置1が有効の場合の単独運転移行時の周波数波形(図6)からは、図5に示す波形では単独運転移行後の周波数が単独運転検出不可能な微小変化で収束してしまっているのに対し、図6に示す周波数波形では単独運転移行後の周波数変化が増大しており、単独運転移行後の最高感度周波数fs の振動が単独運転検出装置1により、効果的に正帰還されていることを示している。このことから本実施形態に係る同期発電機用単独運転検出装置により、短時間で確実に単独運転検出が可能であることが分る。
11 周波数検出器
12 周波数変動量演算部
13 移送調整部
14 周波数リレー
15 比例ゲイン
16 出力リミッタ
17 タイマー
Claims (2)
- 遮断器を介して系統電源と連系される同期発電機と共に設置される同期発電機用単独運転検出装置において、
前記同期発電機の機械回転周波数または端子電圧周波数を検出する周波数検出手段と、
前記周波数検出器で検出した周波数信号から周波数偏差信号を抽出する周波数変動量演算手段と、
単独運転移行時に発生する前記同期発電機固有の動揺周波数成分であって、Mを発電機慣性定数[s]とし、δgovをガバナ調定率[%]とし、TMを原動機時定数[s]とする時、(1)式で求められる最高感度周波数を発振させるように前記周波数偏差信号の位相を調整したものを、制御信号として出力する位相調整手段と、
前記制御量調整手段から出力された制御信号の大きさを制限する制御信号制限手段と、
前記制御信号制限手段から出力された制御信号を前記同期発電機の自動電圧調整回路の電圧指令値に補正信号として加算する手段と、
連系点の周波数変動量が整定値を超えたときに前記同期発電機の単独運転として判定する手段と、
を具備したことを特徴とする同期発電機用単独運転検出装置。 - 遮断器を介して系統電源と連系される同期発電機と共に設置される同期発電機用単独運転検出装置において、
前記同期発電機の機械回転周波数または端子電圧周波数を検出する周波数検出手段と、
前記周波数検出器で検出した周波数信号から周波数偏差信号を抽出する周波数変動量演算手段と、
前記周波数偏差信号の位相を調整したものを、制御信号として出力する位相調整手段と、
前記制御信号の符号及び大きさを調整する制御量調整手段と、
前記制御量調整手段から出力された制御信号の大きさを制限する制御信号制限手段と、
前記制御信号制限手段から出力された制御信号を前記同期発電機の自動電圧調整回路の電圧指令値に補正信号として加算する手段と、
連系点の周波数変動量が整定値を超えたときに前記同期発電機の単独運転として判定する手段とを備え、
前記位相調整手段を、前記同期発電機用単独運転検出装置を含む前記同期発電機の単独運転時における角周波数変動から電気トルク変動までの伝達関数において、単独運転移行時に発生する前記同期発電機固有の動揺周波数成分である最高感度周波数の位相が180[deg]または−180[deg]となるよう調整したこと、を特徴とする同期発電機用単独運転検出装置。
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JPH09215204A (ja) * | 1996-02-06 | 1997-08-15 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 同期発電機の単独運転検出方法 |
JPH11122821A (ja) * | 1997-10-09 | 1999-04-30 | Shinko Electric Co Ltd | 同期発電機の単独運転検出装置及び同期発電機の単独運転検出方法 |
JP2000358331A (ja) * | 1999-06-14 | 2000-12-26 | Meidensha Corp | 同期発電機の単独運転検出装置 |
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