JPH0297221A

JPH0297221A - 発電機の保護装置

Info

Publication number: JPH0297221A
Application number: JP63251096A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Sakata; 坂田　保男
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-10-04
Filing date: 1988-10-04
Publication date: 1990-04-09
Anticipated expiration: 2011-03-06
Also published as: JPH0824408B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野〕本発明は並行運転している複数の発電機中の１又は複数
の発電機に励磁系の故障が発生した場合にその発電機を
判定し、解列する発電機の保護装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

第４図は例えば特公昭５１−３７４２２号公報に示され
ている従来の発電機の保護装置の回路図である。

並行運転される発電機１ａ、Ｉｂ夫々は、横流補償とし
て遅れの無効電流では電圧が低下し、進みの無効電流で
は電圧が上昇する特性を有している。発電機１ａ、　Ｉ
ｂの発電電圧は無効電力検出器１２ａ、　１２ｂに夫々
与えられており、また遮断器３□、３ｂｌを介して母線
Ａに与えられ、更に母線Ａを介して負荷６に与えられて
いる。無効電力検出器１２ａの出力は平均値演算回路１
３及び比較増幅回路１４ａに与えられており、無効電力
検出器１２ｂの出力は平均値演算回路１３及び比較増幅
回路１４ｂに与えられている。

そして平均値演算回路１３の出力は前記比較増幅回路１
４ａ及び１４ｂに与えられている。比較増幅回路１４ａ
の出力ば励磁装置２ａ及び論理演算回路１６ａに与えら
れており、励磁装置２ａの出力を発電機１ａに４えてい
る。比較増幅回路１４ｂの出力は励磁装置２ｂ及び論理
演算回路１６１１にＩｊえられており、励磁装置２ｂの
出力を発電機１ｂに与えている。一方母線Ａの電圧は、
母線電圧設定器１５ａが接続されている母線電圧比較回
路１５に与えられており、母線電圧比較回路１５の出力
は比較増幅回路１４ａ、　１４ｂ及び論理演算回路１６
ａ、１６ｂに与えられている。そして論理演算回路１６
ａの出力を遮断器３．１のトリップコイル３□２に−５
えており、論理演算回路１６ｂの出力を遮断器３　ｂｌ
のトリップコイル３，２に与えている。この論理演算回
路］、ｆ、ｉａ、］、６ｂは比較増幅回路１．４ａ、］
、４ｂからの無効電力分担偏差と母線電圧検出器１５か
らの母線電圧偏差とにより故障した発電機を判定するよ
うになっている。

発電機１ａ、ｌｂを並行運転した場合には、発電機］ａ
、ｌｂの無効電力が無効電力検出器１２ａ、１．２ｂで
検出され、無効電力検出器１２ａ、１２ｂの両出力を平
均値演算回路１３に入力する。これにより平均値演算回
路１３は、発電機１台当たりの基準無効電力を演算して
求めた出力を比較増幅回路１４ａ、］、４ｂに与える。

比較増幅回路１４ａ、　１４ｂは夫々、基準無効電力と
無効電力検出器１２ａ、　１２ｂが検出した無効電力と
を比較し、発電機１ａ、ｌｈの無効電力が基準無効電力
より大きい方の発電機には電圧下げの、反対に小さい方
の発電機には電圧上げの出力を励磁装置２ａ、２ｂに与
え、再発電機１ａ、　ｌｂの無効電力を等分に分担させ
る。また、このような無効電力の分担制御中において、
母線Ａの電圧は母線電圧比較回路１５で母線電圧設定器
１５ａで与えられる設定電圧と比較され、母線電圧の十
昇又は下降を検出すると比較増幅回路１４ａ、１４ｂに
よる無効電力分担制御を一時中断して、電圧下げ又は電
圧−ヒげの出力を励磁装置２ａ、２ｂに与えて母線電圧
を一定に保つ。

そのような運転状態で励磁装置が異常となって、発電機
が故障した場合には、比較増幅回路１４ａ、１４ｂの出
力である無効電力と無効電力基ｉ０値との偏差、即ら無
効型ツノ分担偏差と、母線電圧比較回路１５の出力であ
る母線電圧と母線電圧設定値との偏差、即ら母線電圧偏
差とを論理演算回路１６ａ、　１６ｂで夫々比較し、下
記表１に示す演算表により故障した発電機を判定してい
る。

表　　１即ち、発電機の電圧が」二昇する故障の場合は母線電圧
の」−昇（母線電圧偏差へＶより大）で無効電力（ｋＶ
、、）の分担量が大きい（無効電力分担偏差」Δｋｖａ
ｒより大）方を故障した発電機とし、また発電電圧が低
下する故障の場合は、母線電圧の低下（母線電圧偏差−
八■より小）で無効電力（ｋＶａ、）の分担量が小さい
（無効電力分担偏差△ｋＶａ、より小）方を故障した発
電機と判定して論理演算回路１６ａ又は１６ｂの出力信
号を遮断器３Ｒ又は３　ｂｌのトリップコイル３８□又
は３，２に与えてそれを励磁する。それによって遮断器
３ａ又は３ｂが遮断動作して故障した発電機１ａ又は１
ｂを母線Ａから切り離す。

〔発明が解決しようとする課題］前述したように従来の発電機の保護装置は、発電機が並
行運転されている場合に、励磁装置の異常等により発電
電圧が上昇又は低下するような異常が生じて発電機が故
障しても、母線電圧制御が作動中は健全な発電機が故障
した発電機の電圧の上昇又は低下分を補って、見掛上は
母線電圧に変化が生じ難く、故障した発電機の判定が遅
れて健全な発電機の過電流トリップ及び故障発電機が迅
速に判定できないという問題がある。

また母線負荷が大きい場合は故障発電機の解列により残
りの発電機が象、に過負荷状態となり、原動機がストー
ルするなどの不都合を生じる場合がある。

本発明は前述した問題点に鑑み、母線電圧制御に関係な
く、迅速で正確に故障発電機を判定できる発電機の保護
装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る発電機の保護装置は、発電機が並行運転か
否かを弁別して、並行運転状態であるときは発電機１台
当たりの基準無効電力を演算する手段と、前記基準無効
電力と各発電機が負担している無効電力との偏差を求め
る手段と、発電機の電圧増減状態を検知し、無効電力の
偏差が所定値以上のとき、その偏差の方向と電圧の増減
状態とを論理演算し、故障発電機を判定する手段と母線
負荷を検知し、母線負荷が所定値を超えたときは優先遮
断信号を出力後に、また所定値を超えていないときは直
ちに故障発電機の解列信号を出力する手段とを備えてい
る。

〔作用〕

本発明にあってはこれによって、発電機が並行運転か否
かを判断し、並行運転中の場合は発電機の電圧、電流に
より各発電機の無効電力を演算し、発電機の無効電力の
総和と予め設定している発電機の定格容量比とから発電
機１台当たりの基準無効電力を演算し、基準無効電力と
発電機が負担している無効電力との偏差を求める一方、
発電機の電圧増減状態を調べ、無効電力偏差が所定値以
上と判断したとき、その偏差の方向と電圧の増減状態を
論理演算し、故障発電機を判定し、また母線負荷の大き
さにより優先遮断信号の出力の要否を判断する。

〔実施例］以下本発明をその実施例を示す図面によって詳述する。

第１図は本発明に係る発電機の保護装置を適用した電源
システムの単線結線図である。並行運転される発電機１
ａ、　ｌｂ夫々は、検流補償として遅れの無効電流では
電圧が低下し、進みの無効電流では電圧が上昇する特性
を有している。

発電機１ａ、ｌｂの発電電圧は遮断器３１１＋＋　　３
　ｂ＋を介して母線Ａに与えられ、母線Ａから給電遮断
器６ａ、６ｂを介して負荷６に与えられている。

また発電機１ａの発電電圧及び電流は変圧器４ａ及び変
流器５ａを介して、発電機１ｂの発電電圧及び電流は変
圧器４ｂ及び変流器５ｂを介して、デジタル入力部７、
アナログ入力部８、演算部９及び出力部１０からなる故
障判定部１１の前記アナログ入力部８に与えている。ま
たこのアナログ入力部８には母線Ａの電圧が変圧器４ｃ
を介して与えられている。

遮断器３、の補助接点３３３の開閉信号及び遮断器３．
１の補助接点３，３の開閉動作信号は前記デジタル入力
部７に与えられている。デジタル入力部７及びアナログ
入力部８の各出力信号は演算部９に与えられており、演
算部９が演算した結果の出力信号は出力部１０に与えら
れている。

出力部１０が出力する電圧制御の信号は励磁装置２ａ　
、　２ｂに与えられ、励磁装置２ａの出力は発電機１ａ
に、励磁装置２ｂの出力は発電機１ｂに与えられている
。また出力部１０が出力する遮断器をトリップさせる信
号は、遮断器３□、３，１のトリップコイル３３□、３
ｂ□に与えられている。

更に出力部１０から出力する優先遮断信号は給電遮断器
６ａのトリップ回路に与えられる。

次に故障判定部１１の判定手順を第２図に示すフローチ
ャート及び第３図に示すサブルーチンにより説明する。

演算部９は先ずデジタル入力部７をチエツクしくＳｌ）
、遮断器３□、３ｂ＋の補助接点３３３３ｂｓの開閉動
作信号から発電機１ａ、　ｌｂが並行運転か否かを判断
する（Ｓ２）。並行運転状態であれば演算部９は発電機
１ａ、ｌｂの夫々の発電電圧及び電流をアナログ入力部
８から取込み発電機１ａ、ｌｂ夫々の無効電力を演算す
る（Ｓ３）。また演算部９は算出した各発電機１ａ、ｌ
ｂの無効電力を加算した値と、演算部９に予め設定して
いる各発電機の定格無効電力とに基づいて、発電機１ａ
、　ｌｂの１台当たりが負担すべき基準無効電力を演算
する。そして各発電機の基準無効電力とその発電機が実
際に負担している無効電力とを比較して無効電力偏差を
求め、実際に負担している無効電力が大きい場合にはそ
の発電機の発電電圧を下げるべく出力部１０から励磁装
置２ａ又は２ｂに信号を出力する。反対に実際に負担し
ている無効電力が小さい場合には、その発電機の電圧を
上げるべく出力部１０から励磁装置２ａ又は２ｂに信号
を出力する。これにより、実際に負担する無効電力が夫
々の発電機の容量比に配分される。また母線電圧をチエ
ツクしくＳ４）、母線電圧が低下又は上昇している場合
には、前述した無効電力分担制御を一時的に中断して、
母線電圧を一定になすべく出力部１０から励磁装置２ａ
、２ｂに電圧上げ又は電圧下げの信号を出力する。次に
母線電圧の」二昇・下降をチエツクする第３図のサブル
ーチンにおいて、電圧制御状態か否かが判断される（Ｓ
５）。電圧制御中である場合は母線電圧を上昇させるべ
き「上昇」信号出力中か否かを判断しくＳ６）、「上昇
」信号の場合は電圧が「下降」とみるフラグをセットし
くＳ７）、「下降」信号出力中の場合は電圧が「上昇」
とみるフラグをセットする（Ｓ８）。

またステップ（Ｓ５）において電圧制御状態でない場合
は所定時間も１秒前の母線電圧が母線電圧偏差へ■以上
変化したか否かを判断しくＳ９）、変化していれば上昇
か否かを判断して（Ｓ１０）、実際の母線電圧が上昇の
場合は電圧を「上昇」とみるフラグをセントしくＳ７）
、下降の場合は電圧を１下降」とみるフラグを夫々セッ
トする（Ｓ８）。また前記ステップ（Ｓ９）にて母線電
圧偏差へ■以上変化していない場合は、電圧上昇・下降
フラグをともにリセットする（Ｓｌｌ）。そしてこのよ
うなサブルーチンを終了した後、続いて電圧「」二昇」
のフラグ又は「下降」のフラグがセントされていれば（
Ｓ１２）、即ち母線電圧が上昇、下降状態にあると無効
電力（ｋＶａ、）分担が不平衡（不適正）か否かを判断
する（５１３）。分担が不平衡であれば１８秒前に比し
上昇したか否かを判断しく５１４）、上昇している場合
はその上昇量が所定値以上か否かを判断する（Ｓ１５）
。上昇量が所定値以上の場合は故障の発電機を判定しく
５１７）　、かつ誤動作防止のため２回連続した判定結
果か否かを確かめる（３１Ｂ）。上昇量が所定値以下の
場合は上昇状態が所定時間も２秒（１＋　と同じ又は若
干長い）を経過したか否かを判断する（Ｓ１６）。そし
て上昇状態がｔ２秒経過した場合に故障発電機と判定す
る（Ｓ１９）。

故障発電機の判定は表２に示す演算表により行う。

表２即ち、電圧「下降」フラグセント中にあっては、無効電
力偏差ΔｋＶ、ｒが（−）方向つまり、無効電力分担が
少ない方、あるいは時間も２秒間無効電力分担が減少方
向（＝）を示している方を故障発電機とする。また電圧
の「上昇」フラグセット中においては無効電力偏差△ｋ
Ｖ、ｒが（→−）方向、つまり無効電力分担が多い方、
あるいは時間ｔ２２秒間無効電力担が増加方向（４−）
にある方を故障している発電機と判定する。

次に母線負荷の大きさを各発電機１ａ、ｌｂが分担して
いる有効電力の合計により算定し、この大きさが故障発
電機解列後、正常発電機の定格に対する割合が設定値を
超えるか否かを判断しく５２０）、設定値以上の場合は
優先遮断信号を出力しく５２１）、優先遮断の対象とな
っている給電遮断器６ａをトリップさせる。また設定値
を超えない場合は直ちに故障発電機の解列信号を出し、
遮断機をトリップさせる。

そして故障発電機と判定された発電機に対して母線Ａに
接続している遮断器３ａ＋又は３ｂｚ　のトリップコイ
ルに信号を与えて遮断動作を行わせて、故障している発
電機を母線Ａから切り離して（Ｓ１９）保護する。負荷
６には健全な発電機により給電が継続される。

なお、ステップ（Ｓｌｌ）にて電圧上昇・下降フラグを
リセットとした場合、つまり母線電圧偏差へ■以下の場
合は発電機が正常であるとしてステップ（Ｓ１３）以降
の判断を行わない。

このように、故障発電機を判定する場合には、母線電圧
が」二昇又は下降の状態にあることを確認した後に、各
発電機の実際の無効電力の分担状態が適正か否かを判断
して決定するから、母線電圧の制御動作中であっても、
誤判定することなく迅速に故障発電機を判定できる。ま
た発電機の無効電力を発電機の電圧及び電流により直接
演算するようにしたから、別個の電力変換器を必要とせ
ず、無効電力が迅速、高精度に得られる。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く、本発明によれば並行運転している発
電機が励磁系の異常動作により電圧が上昇又は低下する
如き故障が生じ、そのときに母線電圧が制御されていて
も、迅速、正確に故障発電機を判定できる。更に故障発
電機解列後、残りの発電機が過負荷になってトリップし
たり、原動機がス１−−ルするような問題も解消され、
複数の発電機を並行運転する電源システムの信頼性を高
め得る優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の発電機の保護装置を適用した電源シス
テムの単線結線図、第２図は故障判定部の判定内容を示
すフローチャート、第３図は母線ｌａ、ｌｂ・・・発電
機　２ａ、２ｂ・・・励磁装置３□、　　３ｂｌ・・・
遮断器　３　ａ３＋　　３　ｂ３・・・補助接点６・・
・負荷　６ａ、６ｂ・・・給電遮断器　７・・・デジタ
ル入力部　８・・・アナログ入力部　９・・・演算部　
１０・・・出力部　１１・・・故障判定部なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

１、遮断器を介して母線に接続されており、並行運転し
ている複数の発電機に励磁系の故障が生じた場合に、そ
の発電機を判定する発電機の保護装置において、発電機
が並行運転か否かを弁別し、並行運転状態であるときは
発電機１台当たりの基準無効電力を演算する手段と、前
記基準無効電力と各発電機が負担している無効電力との
偏差を求める手段と、発電機の電圧増減状態を検知し、
無効電力の偏差が所定値以上のとき、その偏差の方向と
電圧の増減状態とを論理演算し、故障発電機を判定する
手段と、母線負荷を検知し、母線負荷が所定値を超えた
ときは優先遮断信号を出力後に、また所定値を超えてい
ないときは直ちに故障発電機の解列信号を出力する手段
とを備えていることを特徴とする発電機の保護装置。