JP2000139029A - 電力設備における同期投入制御方法 - Google Patents

電力設備における同期投入制御方法

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JP2000139029A
JP2000139029A JP10312298A JP31229898A JP2000139029A JP 2000139029 A JP2000139029 A JP 2000139029A JP 10312298 A JP10312298 A JP 10312298A JP 31229898 A JP31229898 A JP 31229898A JP 2000139029 A JP2000139029 A JP 2000139029A
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JP
Japan
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rectangular wave
timing
phase
voltage
bus
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JP10312298A
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English (en)
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Yoshinori Okajima
嘉則 岡嶋
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Shinko Electric Co Ltd
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Shinko Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アナログ回路を使用しないで、適切な同期投
入点を決定し、母線に対する発電機の同期投入を行う。 【解決手段】 コントローラ203は、発電機11から
出力される3相交流電圧の各層に同期した矩形波RS、
STおよびTRと、母線1に出力される3相交流電圧の
特定相に同期した矩形波Vとを生成し、矩形波Vに特定
のレベル遷移毎に、他の矩形波のレベルを判定し、各矩
形波のレベルの組み合わせが所定の変化をした場合に、
この所定の変化のタイミングを同期タイミングと推定
し、さらに矩形波の1周期または半周期の時間を計測
し、同期投入点をこれに基づいて決定し、該同期投入点
よりも遮断器201の漸進時間相当だけ早いタイミング
において該遮断器に対する投入指令を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電力設備におけ
る同期投入制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電力設備においては、電力供給用の母線
に接続される負荷の状況等に応じて、母線に対する商用
電源や発電機の接続状態の変更が行われる。ここで、母
線に交流電圧が出力されているときに新たな発電機を母
線に接続する場合、この接続は、発電機から出力される
交流電圧の電圧レベル、周波数および位相を母線上の交
流電圧の電圧レベル、周波数および位相に合わせた上で
行う必要がある。一般に、このようなタイミングで発電
機の母線への接続を行うことを同期投入と呼んでいる。
【0003】図4はこの同期投入のタイミング制御を行
う制御回路の構成を例示するものである。この制御回路
は、発電機から出力される交流電圧と母線上の交流電圧
との差分を出力するアナログ減算器41と、同期タイミ
ング判定部42とにより構成されている。
【0004】このような構成において、発電機から出力
される交流電圧の電圧レベル、周波数および位相と、母
線上の交流電圧の電圧レベル、周波数および位相とが接
近してくると、図5に例示するようなビート波形がアナ
ログ減算器41から出力される。このビート波形の包絡
線レベル(破線)は、両交流電圧の電圧レベル、周波数
および位相とが一致したときに極小となる。このタイミ
ングが発電機を母線に接続すべき同期タイミングであ
る。同期タイミング判定部42は、アナログ減算器41
から得られるビート波形から同期タイミングを推定し、
その同期タイミングにおいて発電機を母線に接続すべく
投入指令を出力するのである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の同期投入のための制御回路では、アナログ減算器か
ら得られるビート波形から同期タイミングの推定を行っ
ていたが、かかるビート波形は、母線上の交流電圧また
は発電機の出力電圧と同じ周波数のリップルを含んでい
るため、推定のための演算が複雑で難しいものになって
しまうという問題があった。ここで、時定数の大きなフ
ィルタを用いてビート波形からリップルを除去する方法
も考えられるが、かかる方法をとった場合には、ビート
波形に遅れが生じることにより同期タイミングの検出が
遅れてしまうという問題が生じる。また、上述した従来
の同期投入のための制御回路は、アナログ減算器を使用
しているため、このアナログ減算器の経年変化に対応し
た調整が必要であるという問題があった。
【0006】本発明は、以上のような事情に鑑みてなさ
れたものであり、従来のようなアナログ回路によるビー
ト波形の生成を行うことなく、同期タイミングを推定
し、適切なタイミングで同期投入を行うことができる電
力設備の同期投入制御方法を提供することを目的として
いる。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、発電機から
出力される3相交流電圧の各層に同期した第1〜第3の
矩形波と、母線に出力される3相交流電圧の特定相に同
期した第4の矩形波とを生成し、前記第4の矩形波に特
定のレベル遷移が生じる毎に、当該時点における他の矩
形波のレベルを判定し、この各矩形波のレベルの組み合
わせが所定の変化をした場合に、この所定の変化のあっ
たタイミングを同期タイミングと推定し、さらに前記矩
形波の1周期または半周期分の時間を計測することによ
り前記母線および前記発電機間を接続する同期投入点を
決定し、該同期投入点よりも前記母線および前記発電機
間に介挿された遮断器の漸進時間相当だけ早いタイミン
グにおいて該遮断器に対する投入指令を発生することを
特徴とする電力設備における同期投入制御方法を要旨と
する。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の実
施の形態について説明する。図1はこの発明の一実施形
態である同期投入制御方法を適用した電力設備の構成例
を示すブロック図である。
【0009】図1において、1はこの電力設備の負荷に
対して電力を供給するための母線である。また、11、
12および13は各々同期発電機(以下、単に発電機と
いう。)であり、調速機能(ガバナ)を備えたエンジン
(図示略)によって駆動されることにより、3相の交流
電圧を発生する。なお、各同期発電機の補機には、母線
1から電力が供給される。21、22および23は、こ
れらの各発電機に対応して設けられた発電制御盤であ
る。これらの発電制御盤は共通の構成を有しているが、
発電制御盤21を例にその構成を説明すると次の通りで
ある。
【0010】まず、遮断器201は、発電機11から出
力される3相交流電圧を母線1に供給するための給電線
202の途中に設けられており、コントローラ203に
よりその開閉制御が行われる。変圧器206は、励磁電
力供給用の電源である。自動電圧調整器204は、この
電源からの電力を発電機11の励磁巻線に供給する。こ
の際、自動電圧調整器204は、トランス205を介し
て給電線202上の交流電圧を検出し、この検知結果が
指令値通りになるように励磁巻線に与える電力の調整を
行う。なお、自動電圧調整器204と変圧器206との
間にはスイッチ207が介挿されている。
【0011】コントローラ203は、発電機11の制御
を行う手段である。すなわち、このコントローラ203
は、給電線202に出力された交流電圧、給電線202
から母線1へ流れる電流および母線1における出力電圧
を各々トランス205、電流検知器208およびトラン
ス209を介して検知し、これらの検知結果に基づき、
上述したエンジンに供給するガバナ信号の制御、自動電
圧調整器204に与える電圧指令値の制御等を行う。ま
た、本実施形態では、発電機11から母線1への電力供
給が必要になった場合、コントローラ203は、発電機
11から出力される交流電圧と母線1上の交流電圧の電
圧差、周波数差および位相差が許容範囲となる同期タイ
ミングを求め、この同期タイミングにおいて発電機11
を母線1に接続する同期投入制御を行う。コントローラ
203は、この同期投入制御を行うための手段として、
発電機11によって出力される給電線202上の3相の
線間電圧(以下、電圧RS、STおよびTRという)を
各々矩形波に変換する手段と、母線1上の3相の線間電
圧のうち上記電圧RSに対応した相のもの(以下、電圧
Vという)を矩形波に変換する手段と、これらの手段に
よって得られた各矩形波から同期タイミングを推定する
手段と、この同期タイミングよりも遮断器201の漸進
時間相当の時間だけ早めに遮断器201に投入指令を送
る手段とを有している。
【0012】他の発電制御盤も、以上説明した発電制御
盤21と同様な構成を有している。主制御盤30は、コ
ントローラ31と、遮断器32と、トランス33および
34と、電流検知器35とを有している。ここで、コン
トローラ31は、遮断器32により、受電(例えば商用
電源)からの3相交流電圧を母線1に供給するか否かの
切り換え制御を行う機能、補機への電力供給制御を行う
機能等を有している。以上が本実施形態における電力設
備の構成の詳細である。
【0013】次に、本実施形態の動作について説明す
る。図1において、当初、例えば同期発電機12または
図示しない商用電源が母線1に接続され、これにより母
線1に3相交流電圧が出力されていたとする。そして、
この状態において、新たに発電機11を母線1に接続す
る必要が生じ、同期投入制御開始の指令が発電制御盤2
1のコントローラ203に与えられたとする。この場
合、コントローラ203により以下説明する同期投入制
御が実行される。
【0014】まず、コントローラ203は、トランス2
05および209により、発電機11から出力される3
相交流電圧および母線1上の3相交流電圧を検出し、前
者の電圧レベルを後者の電圧レベルに近づけるための励
磁電圧の制御および前者の周波数を後者の周波数に近づ
けるためのガバナ制御を行う。この制御により、発電機
1から出力される3相交流電圧の電圧レベルおよび周波
数は、母線1上の3相交流電圧の電圧レベルおよび周波
数に次第に近づいてゆく。
【0015】この間、コントローラ203では、トラン
ス205により検出された3相交流電圧(線間電圧)R
S、STおよびTRを所定の基準レベルと比較する等の
方法により各交流電圧と同相の矩形波RS、STおよび
TRが生成される。また、コントローラ203では、ト
ランス209により検出された母線1上の3相交流電圧
(線間電圧)RS、STおよびTRのうちの1つである
電圧RSから、矩形波Vが生成される。
【0016】図2はこのようにしてコントローラ203
内で生成された矩形波V、RS、STおよびTRを例示
する波形図である。ここで、発電機1から出力される3
相交流電圧の周波数が母線1上の3相交流電圧の周波数
に極めて接近してくると、矩形波RS、STおよびTR
の位相が矩形波Vの位相に対して徐々に進んだり、ある
いは徐々に遅れることとなる。そして、あるタイミング
において、矩形波Vとこれに対応すべき矩形波RSの位
相が一致することとなる。本実施形態においてコントロ
ーラ203は、矩形波Vの立ち下がりタイミング毎に矩
形波RS、STおよびTRの各々のレベルを判定し、各
レベルの組み合わせが所定の変化をしたとき、そのタイ
ミングが同期タイミングである旨の推定を行うのであ
る。さらに具体的には次の通りである。
【0017】図2において、矩形波Vの立ち下がりタイ
ミングT1では、矩形波RSのレベルは“0”、矩形波
STのレベルは“1”、矩形波TRのレベルは“0”と
なっている。この各レベルの組み合わせから、矩形波R
Sの立ち下がりタイミングが矩形波Vの立ち下がりタイ
ミングよりも前であることが推定される。
【0018】その次の矩形波Vの立ち下がりタイミング
T2では、矩形波RSのレベルは“1”、矩形波STの
レベルは“1”、矩形波TRのレベルは“0”となって
いる。この各レベルの組み合わせから、矩形波RSの立
ち下がりタイミングが矩形波Vの立ち下がりタイミング
よりも後であることが推定される。
【0019】コントローラ203は、このように矩形波
VおよびRSの各立ち下がりタイミングの位相関係が、
タイミングT1からタイミングT2に至るまでの間に変
化していることから、タイミングT1またはT2付近に
おいて両矩形波の位相が一致した旨の推定を行うのであ
る。
【0020】このようにして発電機1からの3相交流電
圧と母線1上の3相交流電圧との位相の一致が確認され
ると、コントローラ203はその後の矩形波RSの立ち
下がりタイミングを同期投入点とし、この同期投入点よ
りも遮断器201の漸進時間相当だけ早いタイミングに
おいて、投入指示を遮断器201に送る。この結果、同
期投入点において遮断器201が閉じ、発電機1からの
3相交流電圧が母線1に供給される。
【0021】図3は遮断器201に投入指示を送るタイ
ミングの演算方法を例示するものである。まず、図3
(a)に示す例では、矩形波RSの立ち下がりから次の
立ち下がりまでの時間Aを測定し、その後、A−Δt相
当の時間がさらに経過したタイミングにおいて投入指示
を遮断器201へ送っている。ここで、Δtは遮断器2
01の漸進時間である(以下、同様)。次に、図3
(b)に示す例では、矩形波RSの立ち上がりから次の
立ち上がりまでの時間Bを測定し、この立ち上がり確認
後、B/2−Δt相当の時間がさらに経過したタイミン
グにおいて投入指示を遮断器201へ送っている。次
に、図3(c)に示す例では、矩形波STの立ち上がり
から次の立ち上がりまでの時間Cを測定し、この立ち上
がり確認後、(7/6)C−Δt相当の時間がさらに経
過したタイミングにおいて投入指示を遮断器201へ送
っている。いずれの方法においても、矩形波RSが立ち
下がる同期投入点において遮断器201を閉じることが
できる。なお、以上説明した各方法は例示に過ぎず、他
の任意の方法により投入指令を出力するタイミングを演
算することを妨げるものではない。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る電
力設備における同期投入制御方法によれば、発電機から
出力される3相交流電圧の各層に同期した第1〜第3の
矩形波と、母線に出力される3相交流電圧の特定相に同
期した第4の矩形波とを生成し、前記第4の矩形波に特
定のレベル遷移が生じる毎に、当該時点における他の矩
形波のレベルを判定し、この各矩形波のレベルの組み合
わせが所定の変化をした場合に、この所定の変化のあっ
たタイミングを同期タイミングと推定し、さらに前記矩
形波の1周期または半周期分の時間を計測することによ
り前記母線および前記発電機間を接続する同期投入点を
決定し、該同期投入点よりも前記母線および前記発電機
間に介挿された遮断器の漸進時間相当だけ早いタイミン
グにおいて該遮断器に対する投入指令を発生するので、
アナログ回路によるビート波形の生成を行うことなく、
同期タイミングを推定し、適切なタイミングで同期投入
を行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施形態である同期投入制御方
法を適用した電力設備の構成を示すブロック図である。
【図2】 同実施形態における同期タイミングの推定方
法を説明する波形図である。
【図3】 同実施形態における遮断器への投入指令の出
力タイミングの演算方法を示す図である。
【図4】 従来の同期投入制御回路の構成を示すブロッ
ク図である。
【図5】 同制御回路のアナログ減算器から得られるビ
ート波形を例示する図である。
【符号の説明】
11〜13……同期発電機、1……母線、21〜23…
…発電制御盤、203……コントローラ、201……遮
断器、205,209……トランス。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発電機から出力される3相交流電圧の各
    層に同期した第1〜第3の矩形波と、母線に出力される
    3相交流電圧の特定相に同期した第4の矩形波とを生成
    し、前記第4の矩形波に特定のレベル遷移が生じる毎
    に、当該時点における他の矩形波のレベルを判定し、こ
    の各矩形波のレベルの組み合わせが所定の変化をした場
    合に、この所定の変化のあったタイミングを同期タイミ
    ングと推定し、さらに前記矩形波の1周期または半周期
    分の時間を計測することにより前記母線および前記発電
    機間を接続する同期投入点を決定し、該同期投入点より
    も前記母線および前記発電機間に介挿された遮断器の漸
    進時間相当だけ早いタイミングにおいて該遮断器に対す
    る投入指令を発生することを特徴とする電力設備におけ
    る同期投入制御方法。
JP10312298A 1998-11-02 1998-11-02 電力設備における同期投入制御方法 Pending JP2000139029A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013123293A (ja) * 2011-12-09 2013-06-20 Fuji Electric Co Ltd 同期検出装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013123293A (ja) * 2011-12-09 2013-06-20 Fuji Electric Co Ltd 同期検出装置

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