JPS62247776A - Method and apparatus for starting synchronous motor - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To reduce an allowable output voltage of a static starter by elevating a motor voltage, while a synchronous motor is decelerating, so as to provide a parallel connection of the synchronous motor in an electric power system. CONSTITUTION:An output current of an exciter 3, that is, an electric current flowing through a field winding 1A of motor 1 is set low by an allowable output voltage of a static starter 2. Also, a frequency controller 11 is set at a frequency higher than a system frequency. When differences in frequency and phase then reach desired values respectively after the motor 1 has been accelerated by the static starter 2, said starter 2 is stopped and output breakers 2A, 2D are opened while a voltage build-up command is given to the exciter 3. Subsequently, if differences in voltage, frequency and phase before and behind a parallel breaker 7 reach allowable parallel-in values and less respectively, a synchroniz ing signal (b) will be generated.

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は同期電動機の起動に係り、特に静止形起動装置
を使用した揚水発電所の同期発電電動機を電動機として
起動する場合にｎ適な起１）Ｉ　１５法および装置に関
するものである。Detailed Description of the Invention [Technical Field of the Invention] The present invention relates to the starting of a synchronous motor, and particularly to a suitable starting method when starting a synchronous generator motor of a pumped storage power plant using a static starting device as an electric motor. ) I 15 Method and Apparatus.

［発明の技術的背景とその問題点１ 一般に静止形起動装置とは、商用周波数電源を整流して
、これをインバータにより別の周波数に変換しこの出力
周波数ｒ電動機を駆動するものである。そして、それ自
体が起動および加速時にのみ使用されることから、静止
形起動装置あるいは静止形始動装置と呼ばれている。[Technical background of the invention and its problems 1 Generally, a static starter device rectifies a commercial frequency power source, converts it to another frequency using an inverter, and drives a motor with an output frequency r. Since the starter itself is used only during startup and acceleration, it is called a static starter or static starter.

以下、この種の静止形起動装置を使用した従来の同期発
電電動機の起動装置の一例について第３図を用いて説明
する。An example of a conventional starting device for a synchronous generator-motor using this type of static starting device will be described below with reference to FIG.

第３図において、１は同期発電電動（幾（以下、電動機
と称する）、１Ａはその界磁巻線である。In FIG. 3, 1 is a synchronous generator motor (hereinafter referred to as a motor), and 1A is its field winding.

また、２は静止形起動装置であり、２Ａはその出力しゃ
断器、２Ｂはその順逆変換器および制御部、２Ｃはその
入力変圧器、２Ｄはその人力Ｌ／　ｐ断器である。さら
に、３は界磁巻線１△に界１ｎ電流を供給するための励
磁装置であり、３Ａはイの変換器および制御部、３Ｂは
その電源変圧器である。Further, 2 is a static starter, 2A is its output breaker, 2B is its forward/reverse converter and control section, 2C is its input transformer, and 2D is its manual L/p breaker. Furthermore, 3 is an excitation device for supplying a field 1n current to the field winding 1Δ, 3A is the converter and control unit of A, and 3B is its power transformer.

一方、４は主要変圧器、５は電力系統、６は所内高圧電
源、７は並列用しゃ断器、８．９．１０は計器用電圧変
成器である。また、１１は周波数差制御装置、１２は自
動同期装置、１３は総合制御インターロック回路を示す
ものである。On the other hand, 4 is the main transformer, 5 is the electric power system, 6 is the high-voltage power supply in the station, 7 is the parallel circuit breaker, and 8.9.10 is the instrument voltage transformer. Further, 11 is a frequency difference control device, 12 is an automatic synchronization device, and 13 is a general control interlock circuit.

かかる構成において、電動機１を起動するにあたっては
、並列用しゃ断器７を開放した状態で励磁装置３を動作
させて電動機１に励磁を与えると共に、静止形起動装置
２の人、出力しゃ断器２Ｄ。In this configuration, to start the electric motor 1, the excitation device 3 is operated with the parallel breaker 7 open to apply excitation to the electric motor 1, and the static starter 2 and the output breaker 2D are activated.

２Ａを投入して静止形起動装置２を作動させる。2A to activate the static starter device 2.

そして、この静止形起動装置２は、電力系統５より受電
した商用周波電力を最初は非常に低周波の出力として電
動機１に与え、電動機１の回転上昇に伴って静止形起動
装置２の出力周波数も上昇させて電動機１を加速してい
く。なおこの場合、脱調を起させずに起動、加速を行な
うには、起動するまでは電動機１の回転子位置に関連し
た制御が、またある程度速度が上昇してくれば電動機端
子電圧位相に関連した変換器の制御が必要であるが、本
発明はこれらの点に関するものではないのでその説明は
省略する。The static starter 2 initially supplies the commercial frequency power received from the power system 5 to the motor 1 as a very low frequency output, and as the rotation of the motor 1 increases, the output frequency of the static starter 2 increases. is also raised to accelerate the electric motor 1. In this case, in order to start and accelerate without causing step-out, control related to the rotor position of motor 1 is necessary until starting, and once the speed has increased to a certain extent, control related to the motor terminal voltage phase is required. However, since the present invention does not relate to these points, a description thereof will be omitted.

一方、電動機１の端子電圧はでの回転数と与えている界
磁電流に略比例することから、励１ｉ装置３から電動１
１１のｗＩｔ１巻Ｉ！１１１Ａに流す電流は、定格回転
数で電動機端子電圧が定格電圧となるように設定してい
る。また、加速トルクは略界磁電流と静止形起動装Ｍ２
の出力電流との積に比例することから、静１Ｆ形起動装
置２の出力周波数と位相はそのインバータ側の制皿で行
ない、出力電流はその整流器側の制御で行なうことがで
きる。そして、電動機１が略定格速度に）！するまでは
静止形起動装置２の出力は定格電流に制御し、定格速度
に近づいた時点で周波数差制罪装＠１１が動作し、静止
形起動装置２の出力電流を制御して電動機端子電圧の周
波数と系統側周波数どの差が目標値となるように制御す
る。またこれと同時に、励ｔａ装置３の制御モードも電
動機端子電圧一定制御（以下、ＡＶＲモードと称する）
に切換え、電動機端子電圧を励磁装置３に内蔵した電圧
設定器の設定値に制御する。On the other hand, since the terminal voltage of the electric motor 1 is approximately proportional to the rotational speed and the applied field current, the excitation device 3
11 wIt Volume 1 I! The current flowing through 111A is set so that the motor terminal voltage becomes the rated voltage at the rated rotation speed. In addition, the acceleration torque is approximately equal to the field current and static type starting device M2.
Since it is proportional to the product of the output current and the output current, the output frequency and phase of the static 1F starter 2 can be controlled by the control plate on the inverter side, and the output current can be controlled by the rectifier side. Then, motor 1 reaches approximately the rated speed)! The output of the static starter 2 is controlled to the rated current until the speed reaches the rated speed, and the frequency difference suppression device @11 operates to control the output current of the static starter 2 to reduce the motor terminal voltage. control so that the difference between the frequency and the grid frequency becomes the target value. At the same time, the control mode of the exciter device 3 is also constant motor terminal voltage control (hereinafter referred to as AVR mode).
and controls the motor terminal voltage to the set value of the voltage setting device built into the excitation device 3.

さらにここで、自動同期装置１２を動作させて並列用し
ゃ断器７両側の電圧が等しくなるよう励磁装＠３に信号
Ｃを与え、これを一致するように励磁＠置３を制御する
。また、自動同期装置１２はこれと同時に、電圧差が許
容値内にあること、および周波数差が目標値以内にある
ことを点検し、これらの条件が満足されていると各種連
動回路の時間遅れを見込んで設定した角度（これを一般
に前進角と称する）だけ位相差のある状態となった時に
、同期投入信号すを発信する。そして、この信号すを総
合制御インターロック回路１３を介して静止形起動装置
２へその停止信号として与えると共に、静止形起動装置
２の出力しゃ断器２Ａを開放し、並列用しゃ断器７を投
入する。これにより、電動機１は電圧差も位相差も許容
値内の状態で、主要変圧器４を介して電力系統５に並入
されることになる。すなわち従来の起動装置では、略理
想的な電動機の系統並入が行なわれている。Furthermore, here, the automatic synchronizer 12 is operated to apply a signal C to the excitation device @3 so that the voltages on both sides of the parallel breaker 7 are equal, and the excitation device @3 is controlled so that the voltages on both sides of the parallel circuit breaker 7 become equal. At the same time, the automatic synchronizer 12 checks that the voltage difference is within the allowable value and that the frequency difference is within the target value, and if these conditions are satisfied, the time delay of various interlocking circuits is set. When there is a phase difference by an angle set in anticipation of the forward angle (this is generally called the advance angle), a synchronization start signal is transmitted. Then, this signal is given as a stop signal to the static starter 2 via the general control interlock circuit 13, the output breaker 2A of the static starter 2 is opened, and the parallel circuit breaker 7 is turned on. . As a result, the electric motor 1 is connected to the electric power system 5 via the main transformer 4 with both the voltage difference and the phase difference within tolerance values. That is, in the conventional starting device, a substantially ideal system parallelization of electric motors is performed.

さて、上述したように従来の起動装置は、電動機の系統
並入という点では全く問題のないものと言えるが、次に
述べるような軒演的な問題点がある。すなわち、電動機
端子電圧と静止形起動装置２が接続された状態で、？［
ｆ　ｌｌ］ｔＮ端了電圧端型電圧統５との間の位相合せ
、電圧台ゼが行なわれるため、静止形起動装冒２の出力
電圧は電動機定格電圧（含む系統電圧変動に合せるだめ
の調整余裕）まで許容されるものでなければならない。Now, as mentioned above, although it can be said that the conventional starting device has no problem at all in terms of the parallel use of the electric motor in the system, there are obvious problems as described below. That is, with the motor terminal voltage and static starter device 2 connected, ? [
f ll] tN terminal voltage terminal type voltage control unit 5 and voltage control unit 5 are performed, the output voltage of the static type starting equipment 2 is adjusted to match the motor rated voltage (including system voltage fluctuations). It must be permissible up to (a margin).

しかるに、かかる起動装置を例えば揚水発電所に適用し
たような場合には、静止形起動装置２に使用されるサイ
リスタ素子の個数は、その出力電流よりもその出力電圧
で決ってしまう場合がほとんどである。すなわち、電流
容量的には数倍（α倍とする）の余裕があるサイリスタ
素子を、多数個直列接続して必要な電圧耐量を得ている
のが通例である。However, when such a starting device is applied to a pumped storage power plant, for example, the number of thyristor elements used in the static starting device 2 is almost always determined by its output voltage rather than its output current. be. That is, it is customary to obtain the necessary voltage withstand capacity by connecting a large number of thyristor elements in series, which have several times (α times) a margin in terms of current capacity.

従って、静止形起動装置２の出力型１”Ｅを従来の１／
αまで許容できるものとし、電流は従来のα倍まで許容
できるように設計でるど、静止形起動装置２による加速
能力等を変えないで、静止形１５動装置２に使用するサ
イリスタ素子数を、並ダケ′ｚが同じで直列数が１／α
になるため略１／αに減少することができ、静止形起動
装置２の順逆変換器部分の大幅なコスト低減が可能とな
る。しかし、単に静止形起動装置２の主回路をこのよう
に設計しただけでは、静止形起動装＠２の運転中に電動
機電圧を系統電圧に合せることができず、前述したよう
な理想的な電動機１の電力系統５への並入を行なうこと
はできない。Therefore, the output type 1”E of the static starter device 2 is
The design is designed so that the current can be tolerated up to α, and the current can be tolerated up to α times that of the conventional one.However, without changing the acceleration ability etc. of the static starter device 2, the number of thyristor elements used in the static starter device 2 is as follows: The number of series is 1/α with the same average thickness ′z
Therefore, it can be reduced to approximately 1/α, and the cost of the forward/reverse converter portion of the static starter device 2 can be significantly reduced. However, simply designing the main circuit of the static starter device 2 in this way does not allow the motor voltage to match the grid voltage while the static starter device 2 is in operation. 1 cannot be connected to the power system 5 in parallel.

［発明の目的］ 本発明は上述したような問題点を解決するために成され
たもので、その目的は静止形起動装置の許容出力電圧を
電動機定格電圧より低下して静止形起動装置の大幅なコ
スト低減を図ると共に、理想的な電動機の電力系統への
同期並入を確実に行なうことが可能な同期電動機の起動
方法および装置を提供することにある。[Object of the Invention] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to reduce the allowable output voltage of the static starter device from the motor rated voltage, thereby significantly increasing the static starter device's allowable output voltage. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for starting a synchronous motor, which can reduce costs and ensure ideal synchronous connection of the motor to a power system.

［発明の概要］ 上記の目的を達成するために本発明では、電力系統へ並
入可能に設けられた同期電動機を起動するための起動装
置を、上記電力系統より受電した商用周波電力を所定の
周波数に変換し、当該周波電力にて上記同期電動機を起
動する静止形起動装置と、上記同期電動機の端子電圧の
周波数と当該同期電動機が定常運転時に接続される上記
電力系統の周波数との差を目標周波数差となるように制
御し、かつ当該状態となったことを検出する周波数差制
御装置と、上記同期電動機の端子電圧と上記電力系統の
電圧との位相差が目標位相差になると上記静止形起動装
置の運転を停止する目標位相差設定器、および当該佼相
差が目標位相差になると動作する位相差８Ｑ定器を備え
てなる停止位相差設定検出装置と、上記同期電動数の端
子電圧と上記電力系統の電圧との電圧差１周波数差が夫
々許容値以内にあることを条件に、上記同期電動機を電
力系統へ並入する自動同期装置とを備えて構成し、同期
電動機を起動するに際して、まず静止形起動装置により
同期電動機をその周波数が電力系統の周波数よりも高く
なるまで加速し、次に上記同期電動機と電力系統の周波
数差が目標周波数差になり、かつ位相差が目標位相差に
なった時点で、静止形起動装置を停止して同期電動機か
ら切随し、しかる後に同期電動機が減速してくる途中で
電動機電圧を上昇させ、電力系統との電圧差。[Summary of the Invention] In order to achieve the above object, the present invention provides a starting device for starting a synchronous motor that can be connected to the power system in parallel with the commercial frequency power received from the power system. a static starting device that converts the frequency into a frequency power and starts the synchronous motor with the frequency power; a frequency difference control device that controls the frequency to reach a target frequency difference and detects that the state has been reached; A stop phase difference setting detection device comprising a target phase difference setting device that stops the operation of the type starter, and a phase difference 8Q constant device that operates when the phase difference becomes the target phase difference, and a terminal voltage of the synchronous motor number. The synchronous motor is configured to include an automatic synchronizer that connects the synchronous motor to the power grid, and the synchronous motor is started, on the condition that a voltage difference of one frequency difference between the voltage and the voltage of the power grid is within the respective allowable values. At this time, the synchronous motor is first accelerated by a static starter until its frequency becomes higher than the frequency of the power grid, and then the frequency difference between the synchronous motor and the power grid becomes the target frequency difference, and the phase difference reaches the target position. When the phase difference is reached, the static starter is stopped and the synchronous motor is disconnected, and then, as the synchronous motor decelerates, the motor voltage is increased to reduce the voltage difference with the power grid.

位相差２周波数差が夫々許容値以内となったことを条件
に同期電動機を電力系統へ並入するようにしたことを特
徴とする。The present invention is characterized in that the synchronous motor is connected to the power system on the condition that the phase difference and the two frequency differences are within tolerance values.

まず本発明は、静止形起動装置で電動機周波数を系統周
波数より高くなるまで加速し、静止形起動装置を停止し
て電動機より切離した後、電動機が減速してくる途中で
電動機電圧を上昇させ、かつ電力系統との電圧差２位相
差１周波数差が許容値に入った状態で自動同期装置によ
り電動機を電力系統に並入するものである。ここで重要
なことは、どのような状態で静止形起動装置を停止すれ
ばよいかの条件であり、単に電動機周波数が電力系統周
波数より高いだけでは、電圧差９位相差。First, the present invention accelerates the motor frequency with a static starter until it becomes higher than the grid frequency, stops the static starter and disconnects it from the motor, and then increases the motor voltage while the motor is decelerating. The automatic synchronizer connects the motor to the power grid in a state where two voltage differences, two phase differences, and one frequency difference with the power grid are within permissible values. What is important here is the condition under which the static starter should be stopped.If the motor frequency is simply higher than the power grid frequency, there will be a voltage difference of 9 phase difference.

周波数差の並入３条件を満足することはできない。It is not possible to satisfy the three conditions for frequency differences.

従って本発明では、静止形起動装置の運転中に電動機と
電力系統の周波数差（電動機測高）が目標値になったこ
と、および位相差が目標値となったことで静止形起動装
置を停止することにより、電動機減速途中で並入３条件
が成立するようにしたものである。。Therefore, in the present invention, the static starter is stopped when the frequency difference between the motor and the power system (motor height measurement) reaches the target value while the static starter is in operation, and when the phase difference reaches the target value. By doing so, the three parallel entry conditions are satisfied during the deceleration of the motor. .

［発明の実施例］ 以下、上述のような考え方に基づいた本発明の一実施例
について図面を参照して説明する。[Embodiment of the Invention] Hereinafter, an embodiment of the present invention based on the above-mentioned idea will be described with reference to the drawings.

第１図は、本発明による電動機の起動装置の構成例を示
すもので、第３図と同一部分には同一符号を付してその
説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる
。つまり第１図は、第３図における静止形起動装置２の
許容出力電圧を低減し、許容出力電流を増加すると其に
、前記各々の計器用変圧器８，９からの電圧を入力どし
、かつ信号ｅを前記総合制御インターロック回路１３へ
出力する停止位相設定検出装置１４を備えて構成するよ
うにしたものである。FIG. 1 shows an example of the configuration of a starting device for an electric motor according to the present invention. The same parts as in FIG. 3 are given the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted, and only the different parts will be described here. In other words, FIG. 1 shows that when the allowable output voltage of the static starter 2 in FIG. 3 is reduced and the allowable output current is increased, the voltages from the respective potential transformers 8 and 9 are inputted. In addition, the stop phase setting detection device 14 outputs the signal e to the general control interlock circuit 13.

次に、上述の停止位相設定検出装置１４について説明す
る。Next, the above-mentioned stop phase setting detection device 14 will be explained.

本装置の目的とする機能は、前述したシステム全体の説
明からも推定できるように、電動機端子電圧と電力系統
電圧の並入点における位相差が目標値となった時に信＠
ｅを発生するもので、その目標値が調整設定可能なもの
であればよい。かかる装置の一例を第２図を用いて述べ
る。As can be deduced from the above description of the entire system, the intended function of this device is to generate a signal when the phase difference at the point where the motor terminal voltage and the power grid voltage are parallel reaches the target value.
Any device that generates e and whose target value can be adjusted and set is sufficient. An example of such a device will be described with reference to FIG.

第２図において、１４−Ａは位相角トランスジューサで
、２つの交流人力１４−σ１，１４−σ２の位相差を直
流信号ｇ１に変換して出力するものである。また、１４
−ＰＯＴはポテンショメータ、１４−Ｐｌ、１４−Ｎ１
は定電圧化された補助直流電源の正負母線である。さら
に、ｌ４−ＣＣはコンパレータで、２つの入力信号つま
り位相角トランスジューサ１４−Ａからの位相差角信号
ｇ１．ポテンショメータ１４−ＰＯＴからの目標位相差
信号ｇ２が一致した時のみ、出力信号ｅを発生するもの
である。In FIG. 2, 14-A is a phase angle transducer which converts the phase difference between two AC human inputs 14-σ1 and 14-σ2 into a DC signal g1 and outputs the same. Also, 14
-POT is a potentiometer, 14-Pl, 14-N1
are the positive and negative busbars of the auxiliary DC power supply with constant voltage. Furthermore, l4-CC is a comparator which receives two input signals, namely the phase difference angle signal g1. from the phase angle transducer 14-A. The output signal e is generated only when the target phase difference signal g2 from the potentiometer 14-POT matches.

従って、かかる装置１４の入力１４−σ１として計器用
電圧変成器８の２次電圧を、入力１４−σ２として計器
用電圧変成器９の２次電圧を入力することにより、本装
置の機能が実現できる。すなわち、並列用しゃ断器７の
前後電圧の位相差が位相角トランスジューサ１４−Ａで
直流信号ｇ１に変換され、これがポテンショメータ１４
−ＰＯＴで３没定した目標位相差信号ｇ２と一致した時
に、コンパレータｌ４−ＣＣが信号ｅを発生することに
なる。Therefore, by inputting the secondary voltage of the instrument voltage transformer 8 as the input 14-σ1 of the device 14 and the secondary voltage of the instrument voltage transformer 9 as the input 14-σ2, the functions of this device are realized. can. That is, the phase difference between the voltages before and after the parallel circuit breaker 7 is converted into a DC signal g1 by the phase angle transducer 14-A, and this is converted into a DC signal g1 by the potentiometer 14.
When the target phase difference signal g2 coincides with the target phase difference signal g2 determined by -POT, the comparator l4-CC generates the signal e.

なおこの場合、位相角トランスジューサとして一般に市
販されているものは、３６０＠の範囲にわたって正確に
位相差を検出できるものは少なく、±１６０″′ぐらい
の範囲であるため、計器用電圧変成器８および９ど本装
置への入力１４−σ１および１４−σ２への入力相を変
えることにより適切な検出範囲を実現できる。また、市
販品では入力電圧の許容変動範囲があまり広くないので
、乙ｌ器用電圧変成器９側に接ｖｔする入力については
、特殊仕様として低い電圧から動作可能とするか、この
１ｌｆｌｆが動作する状態の電圧に台上て補助変成器を
設け、−担この装置が動作して電動機端子電圧を−Ｆ昇
させる前に＠置を切離してしまう等の配慮をすればよい
。In this case, there are few commercially available phase angle transducers that can accurately detect a phase difference over a range of 360@, and the range is about ±160'', so the instrument voltage transformer 8 and An appropriate detection range can be achieved by changing the input phase to the inputs 14-σ1 and 14-σ2 to this device.Also, commercially available products do not have a very wide allowable variation range of input voltage, so it may be difficult to For the input connected to the voltage transformer 9 side, either make it a special specification that allows it to operate from a low voltage, or install an auxiliary transformer on a stand at the voltage at which this 1lflf operates, so that this device does not operate. Therefore, consideration may be taken such as disconnecting the @ position before raising the motor terminal voltage to -F.

次にかかる如く構成した起動装置による電動機の起動方
法について説明する。Next, a method for starting the electric motor using the starting device configured as described above will be explained.

まず、起動初期の動作および加速については従来例で説
明した通りであるが、静止形起動装置２の許容出力電圧
に合せて励磁装置３の出力電流、つまり電動機１の界磁
巻線１Ａに流す電流は低く設定しておく。また、周波数
制御装置１１の設定は並入時の許容周波数差に設定する
のではなく、電動機周波数の方が高くかつ以下に述べる
条件を満足するように設定しておく。これは簡単に表現
すれば、静止形起動装置２を停止し、電動機端子電圧を
上昇させる制御が行なわれている間に、電動機１は加速
力がなくなり各種損失で減速してゆくが、この間の減速
にて、並入する時点で並入許容周波数差となるように高
い周波数差に設定しておく必要がある。First, the operation and acceleration at the initial stage of startup are as explained in the conventional example, but the output current of the excitation device 3, that is, the output current of the excitation device 3, is applied to the field winding 1A of the motor 1 in accordance with the allowable output voltage of the static starter device 2. Set the current low. Further, the setting of the frequency control device 11 is not set to the permissible frequency difference at the time of parallel entry, but is set so that the motor frequency is higher and satisfies the conditions described below. To put it simply, while the static starter 2 is stopped and the motor terminal voltage is increased, the motor 1 loses acceleration and decelerates due to various losses. During deceleration, it is necessary to set a high frequency difference so that the parallel entry permissible frequency difference is reached at the time of parallel entry.

さて、いま電動機１が静止形起動装置２により加速され
てその周波数が電力系統周波数に近づくと、上記周波数
差制御装置１１の動作により電動機周波数は電力系統５
の周波数との差が設定値となるよう制御し、その状態に
なったことを示す信号ｄを発生する。一方、停止位相設
定検出装画１４は電動機端子電圧と電力系統電圧との位
相差が目標位相差となった時貞旬に、目標イウ相差とな
ったことを示す信号ｅを発生づる。イして、総合制御イ
ンターロック回路１３はこれら信号ｄと信号ｅの両者を
入力した時点で、静止形起動装置２の停止および出力し
ゃ断器２Ａ、２Ｄのしゃ断を行なうと共に、励１１装置
３へ電圧上昇指令を与え、これにより励磁装置３の制御
モードはＡＶＲモードとなり、急速に電動機端子電圧を
定格電圧に上昇させる。Now, when the electric motor 1 is accelerated by the static starter 2 and its frequency approaches the power grid frequency, the frequency difference control device 11 operates to change the motor frequency to the power grid 5.
control is performed so that the difference between the frequency of On the other hand, the stop phase setting detection device 14 generates a signal e indicating that the phase difference between the motor terminal voltage and the power system voltage reaches the target phase difference when the phase difference reaches the target phase difference. When both the signals d and e are input, the general control interlock circuit 13 stops the static starter 2 and shuts off the output circuit breakers 2A and 2D, and at the same time stops the static starter 2 and cuts off the output circuit breakers 2A and 2D. A voltage increase command is given, whereby the control mode of the excitation device 3 becomes the AVR mode, and the motor terminal voltage is rapidly increased to the rated voltage.

次に、このようにして電動機端子電圧が定格電圧近くに
なると、自動同期装置１１は並列用しゃ断器７前後の電
圧差９周波数差が並入許容値以内にあること、および並
列用しゃ断器７の動作遅れを見込んで設定した角度だけ
位相差のある状態に達したことにより、同期投入信号す
を発生する。Next, when the motor terminal voltage becomes close to the rated voltage in this way, the automatic synchronizer 11 detects that the voltage difference 9 frequency difference before and after the parallel circuit breaker 7 is within the parallel tolerance value, and that the parallel circuit breaker 7 A synchronization input signal is generated when a phase difference is reached by an angle set in anticipation of an operation delay.

そして、この信号りが総合制御インターロック回路１３
を介して並列用しゃ断器７を投入し並入が完了する。（
信号ｆは、総合制御インターロック回路１３から各装置
や機器に与えられる信号を代表して一つの記号で示して
いる。） 一方、既に筒中に説明したがこの場合、静止形起動装置
２を停止してから電動機端子電圧の定格値までの上昇を
行なうので、この間に電動機１は減速する。従って、静
止形起動装置２を停止する時点の周波数差と位相差が非
常に重要となり、これを数式により説明する。Then, this signal is transmitted to the general control interlock circuit 13.
The parallel circuit breaker 7 is turned on through the parallel connection, and the parallel connection is completed. (
The signal f is shown by one symbol representing the signal given from the comprehensive control interlock circuit 13 to each device or device. On the other hand, as already explained in the cylinder, in this case, the motor terminal voltage is increased to the rated value after the static starter 2 is stopped, so the motor 1 is decelerated during this time. Therefore, the frequency difference and phase difference at the time of stopping the static starter 2 are very important, and these will be explained using mathematical expressions.

すなわち今、電力系統５の周波数をｆｓ（Ｈｚ）静止形
起動装置停止時の電動機周波数をｆｍ（Ｈｚ）、その時
の位相差をδ０　（度）、電動機定格回転数近傍での電
動機１に動く減速度をα（）−１ｚ　／ｓｅｃ　２　）
とする。また、同期並人的の許容周波数差をΔ＋（Ｈｚ
）、許容位相差をΔδ（度）とする。そして、静止形起
動装置停止から同期並入までの間ｆＳとαは一定と仮定
する。That is, now, the frequency of the power system 5 is fs (Hz), the motor frequency when the static starter is stopped is fm (Hz), the phase difference at that time is δ0 (degrees), and the frequency of the motor 1 moving near the motor rated rotation speed is Let the speed be α()-1z/sec2)
shall be. In addition, the allowable frequency difference for synchronous ordinary people is Δ+(Hz
), and the allowable phase difference is Δδ (degrees). It is assumed that fS and α are constant from the stop of the static starter to the synchronous entry.

静止形起動装置停止時から１秒後の電動機周波数を（ｔ
（＋−１２＞、位相差をδｔ　（度）（電動機側進みを
正で表現）とすると、 ｆｔ−ｆｍ−αｔ　　　　　　　　・・・・・・・・・
（１）−δｏ　＋３６０（（ＩＩＩ　　−チ　５）ｔ−
１８０αｔ　２　　　　　　　　　　　　　・・・・・
・・・・（２）また、静止形起動装置２を停止してから
電動機端子電圧を定格電圧に１貸させるのに必要な時間
をＴ秒（但し余裕も含む）とすると、Ｔ秒時の周波数差
は％ｔ　−ｆｓ　＝ｆｍ−αｔ−Ｊｓとなる。The motor frequency one second after the static starter stops is (t
(+-12>, if the phase difference is δt (degrees) (motor side advance is expressed as positive), then ft-fm-αt...
(1)-δo +360((III-chi 5)t-
180αt 2・・・・・・
(2) Also, if the time required to make the motor terminal voltage equal to the rated voltage by 1 after stopping the static starter 2 is T seconds (including a margin), then T seconds The frequency difference is %t - fs = fm - αt - Js.

よって、１つの条件としてΔｆ≧ｆｍ−（ｓ−αｔ≧−
Δｆ、この限界の王を（ｓ、（ｍ、α。Therefore, one condition is Δf≧fm−(s−αt≧−
Δf, the king of this limit (s, (m, α.

Δｆで表現すると、 および このΔｆ限界時におけるδｔを（Ｔとすると、（２）式
に を代入すると、いずれの場合も どなる。Expressed by Δf, and if δt at the limit of Δf is (T), substituting into equation (2) yields a roar in both cases.

この６丁が±３６０°の整数倍（０倍を含む）±Δδで
あれば、周波数差と位相差に関する同期並入条件が成立
するわけであり、前述した周波数差設定と静止形起動装
Ｍ停止時の目標位相差は、これらの数式より決定するよ
うにしなければならない。If these six units are an integer multiple (including 0 times) ±Δδ of ±360°, the synchronization conditions regarding the frequency difference and phase difference are satisfied, and the above-mentioned frequency difference setting and static starting device M The target phase difference at the time of stopping must be determined from these formulas.

ところで、一般に電力系統の周波数ｉｓの変動は非常に
小さく、また減速力αも電動機や起動時の電動機負荷が
決ってしまえばほとんど変動しないと言える。従って、
いま実施例としてｆｓ＝５０．０Ｈｚ　、　ａ＝　０．
０３　Ｈｚ　／ｓｅｃ　２　、電動機電圧上昇に必要な
時間Ｔ＝２ｓｅｃ、許容Δｆ＝０．２５Ｈｚ、許容位相
差Δδ−１０°とし、式（３−２）を使用してｆ！１１
を算出すると、 ｆｍ　＝ｆｓ　＋ａ丁＋△ｆ −５０，０＋　０．０３　ｘ　２＋　０．２５　＝５０
．３１　Ｈｚ式（４）よりδＴ　＝Ｏ’　となる６口を
篩出覆ると、よって、δａ＝、＝　１５Ｌ４’となり、
δ、　＝　１８０６に設定しておけばよいと言える。Incidentally, in general, fluctuations in the frequency is of the power system are very small, and it can be said that the deceleration force α hardly changes once the motor and the motor load at startup are determined. Therefore,
As an example, fs=50.0Hz, a=0.
03 Hz/sec 2 , time required for motor voltage rise T = 2 sec, allowable Δf = 0.25 Hz, allowable phase difference Δδ-10°, and using equation (3-2), f! 11
When calculating, fm = fs + a + △f -50,0+ 0.03 x 2+ 0.25 = 50
．． 31 Hz From formula (4), if we sift through the 6 holes where δT = O', then δa =, = 15L4',
It can be said that it is sufficient to set δ, = 1806.

ここで、再度式（１）および式（２）で動作を確認して
みると、静止形起動装置停止後２秒の電動機端子電圧の
周波数は、ｆ　ｔ　−５０，３１−０，０３ｘ　２＝５
０．２５　　（Ｈｚ　）　、この時の位相差は、δを一
１６０’　＋　３６０’　ｘ　（５０，３１−５０）　
ｘ　２−　１８０ｘＯ００３ｘ　２２−３６１．６　（
度）、すなわち１．６”差となって同期条件を満足して
いる。更に、８．８５秒後にもｆ　ｔ　＝５０．３１−
０．０３　Ｘ　８，５８　＝５０，０５（トＩＺ）、δ
ｔ＝７２０（度）となって同期並入条件を満足すること
になる。Here, if we check the operation again using equations (1) and (2), the frequency of the motor terminal voltage 2 seconds after the static starter stops is f t -50,31-0,03x 2= 5
0.25 (Hz), the phase difference at this time is δ - 160' + 360' x (50, 31-50)
x 2- 180xO003x 22-361.6 (
degree), that is, the difference is 1.6", satisfying the synchronization condition.Furthermore, even after 8.85 seconds, f t =50.31-
0.03 x 8,58 = 50,05 (to IZ), δ
t=720 (degrees), which satisfies the synchronous parallel condition.

上述したように本実施例によれば、静止形起動装置２に
使用するサイリスタ素子数を大幅に少なくしてコストを
低減することができ、その結果困難となる電動機１の電
力系統５への同期並入も従来とほとんど変わらず、略理
想的な状態で実施することができその効果は極めて大き
い。As described above, according to this embodiment, it is possible to significantly reduce the number of thyristor elements used in the static starter device 2, thereby reducing costs, and as a result, synchronization of the electric motor 1 with the power system 5, which is difficult, can be achieved. Parallel insertion is also almost the same as in the past, and can be carried out under almost ideal conditions, and the effect is extremely large.

なお、同期並入の３条件のうち電圧合せについては、定
格電圧に制御するのみで系統電圧への正確な揃圧操作は
省略しているが、一般に電力系統の電圧変動はそれ稈大
きくないので、電動機端子電圧を定格値に制御しておけ
ば、許容電圧差を超えて自動同期装置１２が同期並入信
号すを発生できないチャンスはほとんど無いと言える。Of the three conditions for synchronous parallel connection, voltage adjustment is only controlled to the rated voltage, and accurate voltage adjustment to the grid voltage is omitted, but voltage fluctuations in power grids are generally not that large. If the motor terminal voltage is controlled to the rated value, it can be said that there is almost no chance that the automatic synchronizer 12 will not be able to generate a synchronous parallel input signal due to exceeding the allowable voltage difference.

しかし、電圧合せも正確に行なってより理想的な同期並
入を行なう場合には、励磁装置３に含まれるＡＶＲの電
圧設定器の位置を起動途中で操作し、ＡＶＲモード運転
に切換えた時には既に電圧設定器の設定が系統電圧と合
致しているようにすることもできる。However, if you want to perform more ideal synchronous parallelization by accurately adjusting the voltages, operate the voltage setting device of the AVR included in the excitation device 3 during startup, and by the time you switch to AVR mode operation, the It is also possible to ensure that the settings on the voltage setter match the grid voltage.

また、上記では静止形起動′ｇｔＭ停止後の減速度αは
一定として有効性を説明したが、実際には短時間の変化
はないが経年的な変化が考えられる。Moreover, although the effectiveness has been explained above on the assumption that the deceleration α after the static start-up 'gtM stop is constant, in reality there is no change over a short period of time, but it is thought that it may change over time.

そこで、各部設定をそのままにして、αが０．０３Ｈ２
／５ｅＣ２から０．０６　Ｈｚ　／ｓｅｃ　２に変化し
た場合を考えてみると、式（２）よりδ、　＝　　１６
０°としてδ１＝０°、±３６０°、±　７２０°にな
る時間ｔを算出してみると、２．３秒、８．０秒、　１
１．６秒。Therefore, by leaving the settings as they are, α is 0.03H2
Considering the case where the frequency changes from /5eC2 to 0.06 Hz /sec2, from equation (2), δ, = 16
Assuming 0°, the time t for δ1 = 0°, ±360°, ±720° is calculated as 2.3 seconds, 8.0 seconds, 1
1.6 seconds.

１６．１７秒が実時間として存在する。そして式（１）
より、２．３秒ではｆ　ｔ　＝５０．３１−０．０６　
ｘ　２．３＝５０．１７２　（ＨＺ　）　、８秒ではｆ
　ｔ　＝５０．３１−０，０６　ｘ８−４９．８３　　
（Ｈ２）　、　１１．６１秒では（ｔ　＝　５０．３１
−０．０６　ｘｌｌ、６１−４９．６１　　（ｆ−１ｚ
　）となり、周波数差は２．３秒および８秒において０
．２５Ｈｚ以内を満足する。すなわち、このように減速
度αに大きな経年変化があっても、同期並入条件を２度
満足するチャンスがある。16.17 seconds exists as real time. and equation (1)
Therefore, f t =50.31-0.06 at 2.3 seconds
x 2.3=50.172 (HZ), f in 8 seconds
t = 50.31-0.06 x8-49.83
(H2), at 11.61 seconds (t = 50.31
-0.06 xll, 61-49.61 (f-1z
), and the frequency difference is 0 at 2.3 seconds and 8 seconds.
．． Satisfy within 25Hz. In other words, even if there is a large change in deceleration α over time, there is a chance that the synchronous parallel entry condition will be satisfied twice.

このような効果は、静止形起動装置停止時の周波数差と
位相差の両方を適切に管理することにより得られるもの
で、いずれかの管理をやめると同期並入条件を満足する
チャンスが失なわれて（、すう。特に、周波数差の管理
が重曹であり、これを行なわないと同期並入条件を１１
るチャンスが失なわれることは、実数例で説明するまで
もなく容易に推定できる。This effect can be obtained by appropriately managing both the frequency difference and the phase difference when the static starter is stopped; if either of them is stopped, the chance to satisfy the synchronization condition will be lost. In particular, managing the frequency difference is a matter of baking soda, and if this is not done, the synchronization condition will be
It can be easily estimated that opportunities to improve are lost without needing to explain using actual numbers.

＝２１− ここで、周波数差を前述のように管理し、位相差を管理
しない場合を考えてみる。すなわち、減速度ａ−０，０
３Ｈｚ　／ｓｅｃ　２とし、ｆ　ｍ　−５０，３１Ｈｚ
で静止形起動装置２を停止するものとすると、式（１）
より同期並入条件を満足する周波数差である時間は、５
０．２５−５０．３１　＝　０．０３ｔ、４９．７５−
５０．３１−０，０３ｔを解いて２秒から１８．６７秒
の間である。=21- Here, let us consider a case where the frequency difference is managed as described above, but the phase difference is not managed. That is, the deceleration a-0,0
3Hz/sec 2, f m -50,31Hz
Assuming that the static starter device 2 is stopped at , Equation (1)
The time that is the frequency difference that satisfies the synchronous parallel condition is 5
0.25-50.31 = 0.03t, 49.75-
Solving 50.31-0.03t, it is between 2 seconds and 18.67 seconds.

式（２）よりδｏ−０とした場合、δｔは２秒において
進み２０１．６°、１０．３３３秒において最大進み５
７６．５°となり、これからは遅れ方向に変化して１８
．６７秒においては進み２０１．６°となる。この場合
には、最悪でも同期点を１度は通過する。また、減速度
ｃｘ＝　０．（１６１−ＩＺ　／ｓｅｃ　２になった場
合は、上述と同様にして周波数差を満足する時間は１秒
から９，３３３秒であるが、電圧上昇に必要な時間を考
えると１秒から９．３３３秒の間である。さらにδｎ−
０とした場合は、δｔは２秒において進み１８０’　、
５．１６７秒において最大進み２８８．３’　となり９
．３３３秒において進み１００．８°に戻ってくる。す
なわち、δ０が−６１，７’〜８１．７°で静止形起動
装置２を停止した場合は、周波数差が訂容値内にある期
間に位相差が許容範囲に入らない。よって、同期並入条
件を満足するチャンスが存在しなくなる。According to equation (2), when δo-0 is set, δt advances by 201.6 degrees in 2 seconds, and reaches a maximum advance of 5 degrees in 10.333 seconds.
It becomes 76.5°, and from now on it changes to the delay direction and becomes 18
．． At 67 seconds, it advances to 201.6°. In this case, at worst the synchronization point will be passed once. Moreover, deceleration cx=0. (If it becomes 161-IZ/sec 2, the time to satisfy the frequency difference in the same manner as above is 1 second to 9,333 seconds, but considering the time required for voltage rise, it is 1 second to 9. 333 seconds.Furthermore, δn−
When set to 0, δt advances in 2 seconds and becomes 180',
At 5.167 seconds, the maximum advance was 288.3', which was 9
．． It advances and returns to 100.8° in 333 seconds. That is, when the static starter 2 is stopped when δ0 is between -61.7' and 81.7°, the phase difference does not fall within the allowable range during the period when the frequency difference is within the corrected value. Therefore, there is no chance of satisfying the synchronous parallel entry condition.

しかるに本実施例によれば、２度の同期並入のチャンス
ができるため同期並入を確実に行なうことができると共
に、静止形起動装置２の順逆変換器部分の大幅なコスト
低減を図ることが可能となり、その効果は極めて大きい
ものである。However, according to this embodiment, since there are two chances for synchronous parallel entry, synchronous parallel entry can be performed reliably, and the cost of the forward/reverse converter portion of the static starter device 2 can be significantly reduced. This has become possible, and the effects are extremely large.

尚、上述の実施例では並列用しゃ断器７を主要変圧器４
の低圧側に設けた場合で説明したが、並列用しゃ断器７
を主要変圧器４の高圧側に設けても、また、計器用電圧
変成器８．９を図示の部所に設けなくても、等価的に並
列用しゃ断器７の前後の電圧と位相を見れる場所に設け
ればよいことは言うまでもない。In the above embodiment, the parallel circuit breaker 7 is connected to the main transformer 4.
Although we have explained the case where the circuit breaker is installed on the low pressure side of
Even if it is installed on the high voltage side of the main transformer 4, or even if the instrument voltage transformer 8.9 is not installed at the location shown in the figure, the voltage and phase before and after the parallel circuit breaker 7 can be equivalently seen. Needless to say, it is best to set it up somewhere.

また、主要変圧器４が存在しなくても本発明を同様に適
用できること、計器用電圧変成器と称したものがそれと
等価な機能を有するものであればよいことも明らかであ
る。It is also clear that the present invention can be applied in the same manner even if the main transformer 4 is not present, and that it is sufficient that the so-called instrument voltage transformer has an equivalent function.

さらに、上記では揚水発電所の同期発電電動機を電動機
として起動し電力系統へ並入する場合について説明した
が、通常の同期電動機にも本発明を適用できることは言
うまでもない。Furthermore, although the case where the synchronous generator-motor of a pumped storage power plant is started as an electric motor and connected to the power system has been described above, it goes without saying that the present invention can also be applied to a normal synchronous motor.

［発明の効果１ 以上説明したように本発明によれば、静止形起動装置の
許容出力電圧を電動機定格電圧より低下して静止形起動
装置の大幅なコスト低減を図ると共に、理想的な電動機
の電力系統への同期並入を確実に行なうことが可能な同
期電動機の起動方法および装置が提供できる。[Effect of the Invention 1] As explained above, according to the present invention, the allowable output voltage of the static starter device is lowered than the motor rated voltage, thereby significantly reducing the cost of the static starter device, and realizing an ideal electric motor. A method and apparatus for starting a synchronous motor that can reliably perform synchronous connection to a power system can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は、本発明の一実施例を示す構成図、第２図は第
１図における停止位相設定検出装置の一例を示す構成図
、第３図は静止形起動装置を用いた従来の電動機の起動
装置を示す構成図である。 １・・・電動機、１Ａ・・・界磁巻線、２・・・静止形
起動装置、２Ｂ・・・順逆変換器及びその制御部、２Ａ
・・・出力しゃ断器、２Ｃ・・・入力変圧器、２Ｄ・・
・入力しゃ断器、３・・・励磁装置、３Ａ・・・変換器
及び制御部、３Ｂ・・・電源変圧器、４・・・主要変即
器、５・・・電力系統、６・・・所内高圧電源、７・・
・並列用しゃ断器、８．９．１０・・・計器用電圧変成
器、１１・・・周波数差制御装置、１２・・・自動同期
装置、１３・・・総合制御インターロック回路、１４・
・・停止位相設定検出装置、ａ〜ｅ・・・信号、ｆ・・
・総合制御インターロック回路からの各種信号。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 １１動微 第１図Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a block diagram showing an example of the stop phase setting detection device in Fig. 1, and Fig. 3 is a block diagram of a conventional electric motor using a static starting device. FIG. 2 is a configuration diagram showing a startup device of FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Electric motor, 1A... Field winding, 2... Static starting device, 2B... Forward/reverse converter and its control unit, 2A
...Output breaker, 2C...Input transformer, 2D...
- Input breaker, 3... Excitation device, 3A... Converter and control unit, 3B... Power transformer, 4... Main transformer, 5... Power system, 6... In-house high voltage power supply, 7...
- Parallel circuit breaker, 8.9.10... Instrument voltage transformer, 11... Frequency difference control device, 12... Automatic synchronization device, 13... Comprehensive control interlock circuit, 14.
・Stop phase setting detection device, a to e... signal, f...
・Various signals from the comprehensive control interlock circuit. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue 11 Motion Picture 1

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）電力系統へ並入可能に設けられた同期電動機を静
止形起動装置を用いて起動するに際して、まず静止形起
動装置により同期電動機をその周波数が電力系統の周波
数よりも高くなるまで加速し、次に前記同期電動機と電
力系統の周波数差が目標周波数差になり、かつ位相差が
目標位相差になった時点で、静止形起動装置を停止して
同期電動機から切離し、しかる後に同期電動機が減速し
てくる途中で電動機電圧を上昇させ、電力系統との電圧
差、位相差、周波数差が夫々許容値以内となったことを
条件に同期電動機を電力系統へ並入するようにしたこと
を特徴とする同期電動機の起動方法。(1) When starting a synchronous motor installed in parallel to the power grid using a static starter, the static starter first accelerates the synchronous motor until its frequency becomes higher than the frequency of the power grid. Next, when the frequency difference between the synchronous motor and the power grid reaches the target frequency difference and the phase difference reaches the target phase difference, the static starter is stopped and disconnected from the synchronous motor, and then the synchronous motor is disconnected from the synchronous motor. The motor voltage is increased during deceleration, and the synchronous motor is connected to the power grid on the condition that the voltage difference, phase difference, and frequency difference with the power grid are within the allowable values. Characteristic starting method of synchronous motor. （２）電力系統へ並入可能に設けられた同期電動機を起
動するための起動装置において、前記電力系統より受電
した商用周波電力を所定の周波数に変換し、当該周波数
電力にて前記同期電動機を起動する静止形起動装置と、
前記同期電動機の端子電圧の周波数と当該同期電動機が
定常運転時に接続される前記電力系統の周波数との差を
目標周波数差となるように制御し、かつ当該状態になっ
たことを検出する周波数差制御装置と、前記同期電動機
の端子電圧と前記電力系統の電圧との位相差が目標位相
差になると前記静止形起動装置の運転を停止する目標位
相差設定器、および当該位相差が目標位相差になると動
作する位相差設定器を備えてなる停止位相設定検出装置
と、前記同期電動機の端子電圧と前記電力系統の電圧と
の電圧差、周波数差が夫々許容値以内にあることを条件
に、前記同期電動機を電力系統へ並入する自動同期装置
とを備えて構成するようにしたことを特徴とする同期電
動機の起動装置。(2) In a starting device for starting a synchronous motor installed in parallel with a power grid, the commercial frequency power received from the power grid is converted to a predetermined frequency, and the synchronous motor is started with the frequency power. a static starting device for starting;
A frequency difference that controls the difference between the frequency of the terminal voltage of the synchronous motor and the frequency of the power system to which the synchronous motor is connected during steady operation to a target frequency difference, and detects that the state is reached. a control device; a target phase difference setter that stops operation of the static starter when the phase difference between the terminal voltage of the synchronous motor and the voltage of the power system reaches a target phase difference; A stop phase setting detection device comprising a phase difference setting device that operates when A starting device for a synchronous motor, characterized in that the synchronous motor includes an automatic synchronizer that connects the synchronous motor to an electric power system.