JP2003158896A - 自励式発電機の励磁方法およびその制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】発電機の負荷短絡事故時に界磁突き上げ電流を
供給し、事故解除時に発電機端子電圧の急上昇を防止す
る自励式発電機の励磁方法を提供する。 【解決手段】自励式発電機１と、界磁回路２にバッテリ
３から励磁する第一励磁手段と、電力変換器８から励磁
する第二励磁手段と、発電機出力Vsを検出し電力変換器
８を介して界磁電流Ifc を制御し発電機出力Vsを制御す
る自動電圧調整装置６と、電圧検出器５が負荷短絡異常
を検知したとき第一励磁手段を投入する制御手段と、を
備える自励式発電機１の励磁方法であって、発電機負荷
に短絡異常が発生したとき、自動電圧調整装置６の出力
Vmを直前の値Vm0 で保持し、負荷異常が解除されたと
き、自動電圧調整装置６はこの保持された値Vm0 から制
御を開始する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自励式発電機の励
磁方法およびその制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５において、従来技術による自励式発
電機の励磁方法およびその制御装置は、自励式発電機１
と、この発電機１の界磁回路２に初期励磁Ifi を加えて
発電機１を起動させるバッテリー３と接点12a を介して
可変抵抗４とダイオードD とからなる第一励磁手段と、
発電機１の出力Vsに接続される励磁用変圧器９と，電力
変換器８と，からなる第二励磁手段と、発電機出力Vsを
検出する計器用変圧器10と、この計器用変圧器10の出力
Viを入力し電力変換器８を介して界磁電流Ifc を制御し
発電機出力電圧Vsを制御するＡＶＲで図示される自動電
圧調整装置６と、発電機出力電圧Vsを監視する電圧検出
器５と、この電圧検出器５が負荷短絡異常を検知したと
き第一励磁手段(3,12a,4,D) を投入する制御手段と、を
備えて構成される。

【０００３】かかる構成により、発電機１の通常運転状
態では、発電機１の界磁回路２に供給する電源は発電機
１の出力端子電圧Vsより供給されているので、発電機１
の遮断器11を介して接続される出力回路が図示省略され
た負荷などで短絡事故などが発生すると、この端子電圧
Vsは低下する。この結果、自動電圧調整装置６からの出
力指令が最大であっても界磁回路２に充分な界磁電流If
を供給することができない。それ故に、この界磁電流If
をバックアップすることを目的として、計器用変圧器10
を介して電圧検出器５で発電機出力電圧Vsが低下したの
を検出し、初期励磁で使用するバッテリー回路３，接点
12a 、可変抵抗４、ダイオードD からなる第一励磁手段
(3,12a,4,D) により、界磁回路２に励磁電流Ifi を供給
する励磁方法およびその制御装置が採用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来技術によるバッテ
リー回路からなる第一励磁手段によりバックアップされ
た自励式発電機の励磁方法では、短絡事故の事故電流を
供給して事故点の過電流継電器を動作させるために、第
一励磁手段に可変抵抗を挿入して、発電機の界磁突き上
げ電流を流せる様に予め定められた値に設定し、発電機
の端子電圧低下の検出信号でこの界磁突き上げ電流を供
給していた。

【０００５】この方法では、バッテリーによる界磁突き
上げ電流が供給されている間も、制御量である検出され
た端子電圧が自動電圧調整装置の設定値よりも低いた
め、自動電圧調整装置の出力指令は最大のままである。
それ故に、事故が解除されて電圧が復帰すると、界磁回
路に充分な励磁電流を供給できる様になるが、このと
き、自動電圧調整装置の出力指令は最大であるので、事
故が解除されているにもかかわらず界磁突き上げ電流以
上の大きな電流を供給することになり、この結果、発電
機端子電圧が急上昇してしまい、過電圧継電器を動作さ
せて発電機をトリップさせてしまうと言う問題がある。

【０００６】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
のであり、その目的は前記した課題を解決して、発電機
の端子電圧低下を検出して界磁突き上げ電流を供給し、
短絡事故時の事故電流を供給して事故点の過電流継電器
を動作させ、事故が解除されて電圧が復帰するとき過大
励磁電流による発電機端子電圧の急上昇を防止し、過電
圧継電器の動作および発電機のトリップを防止する自励
式発電機の励磁方法およびその制御装置を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
ば、バッテリーにより初期励磁を加えて発電機を起動
し、この発電機出力の大きさに基づき自動電圧調整装置
により調整される界磁電流を発電機界磁回路に流して自
励式発電機を制御する自励式発電機の励磁方法であっ
て、発電機出力が急変低下したときは、急変低下する直
前の自動電圧調整装置の出力を保持するとともに、発電
機出力による影響分をバッテリーから補って、所望の大
きさの界磁電流を発電機界磁回路に流して自励式発電機
を運転し、発電機出力が急変低下の状態から復帰したと
きは、バッテリーから補うことを止めるとともに、急変
低下する直前に保持した自動電圧調整装置の出力により
調整された界磁電流を発電機界磁回路に流して自励式発
電機を運転するものとする。

【０００８】また、自励式発電機と、この発電機界磁回
路に初期励磁を加えて発電機を起動させるバッテリーと
可変抵抗とを有する第一励磁手段と、発電機出力に接続
される励磁用変圧器と電力変換器とを有する第二励磁手
段と、発電機出力電圧を計器用変圧器を介して検出し第
二励磁手段の電力変換器を介して界磁電流を制御し発電
機出力電圧を制御する自動電圧調整装置と、発電機出力
電圧を監視する電圧検出器が出力電圧異常（負荷短絡異
常）を検知したとき第一励磁手段を投入する制御手段
と、を備えてなる自励式発電機の制御装置において、発
電機負荷に短絡異常などの出力電圧の急変低下が発生し
たとき、このときの自動電圧調整装置の出力を発電機負
荷異常発生直前の値として保持し、負荷異常が解除され
たとき、自動電圧調整装置は、この保持された異常発生
直前の値から制御を開始するものとする。

【０００９】かかる構成により、発電機は、正常運転状
態では、発電機出力に接続される励磁用変圧器と電力変
換器とからなる第二励磁手段を介して自動電圧調整装置
の出力で電力変換器の例えば位相角を制御して発電機界
磁回路への励磁電流を制御して発電機出力電圧を制御す
る。発電機負荷に短絡異常が発生すると、励磁用変圧器
と電力変換器とからなる第二励磁手段を介した発電機界
磁回路への励磁電流の供給は、発電機出力電圧がなくな
るので電力変換器への位相角制御信号が同じでもなくな
る。この代わりに電圧検出器が負荷短絡異常を検知して
第一励磁手段を投入し、発電機界磁回路へ界磁突き上げ
電流を供給する。この結果、自励式発電機の励磁電流方
法では、短絡事故の事故電流を供給して事故点の過電流
継電器の動作を可能にできる。

【００１０】また、短絡異常が発生時点で、自動電圧調
整装置の出力を発電機負荷異常発生直前の値として保持
するので、負荷異常が解除されたとき、第一励磁手段を
開路し、自動電圧調整装置の出力は、保持された負荷異
常発生直前の値から制御を開始することができる。この
結果、発電機界磁回路への励磁電流は、過大な励磁電流
でなく、短絡事故発生直前の値で制御できるので、発電
機出力における過電圧出力の発生を防止することができ
る。

【００１１】また、自励式発電機の制御装置において、
自動電圧調整装置の出力回路に出力保持手段を備え、こ
の出力保持手段は、発電機出力電圧の変化を検出する変
化率検出回路と、この変化率検出回路が発電機出力電圧
の異常を検知したとき，直前の自動電圧調整装置の出力
を保持する出力保持回路と、を備えて構成することがで
きる。

【００１２】また、自励式発電機の制御装置において、
自動電圧調整装置は、PIまたはPID動作の調節器とし、
出力保持手段の保持回路は、常時, このPIまたはPID 動
作調節器の出力を追尾し，異常時，ホールドモードに切
り替わるサンプル・ホールド回路と、このサンプル・ホ
ールド回路が保持した値を自動電圧調整装置に負帰還さ
せるスイッチ素子と、を有し、変化率検出回路が発電機
出力電圧の異常を検知したとき、サンプル・ホールド回
路をホールドモードに切り替え、同時にスイッチ素子を
作動させて自動電圧調整装置の出力をメモリ回路が保持
した値に追従（トラッキングモード）させる制御手段、
を備えて構成する（以下、第１制御装置と言う）ことが
できる。

【００１３】また、サンプル・ホールド回路は、メモリ
回路を有し、常時は、自動電圧調整装置の出力をこのメ
モリ回路に書き込み制御をし、異常時は、自動電圧調整
装置の出力をメモリ回路に書き込むことを停止すること
ができる。かかる構成により、発電機負荷に短絡異常が
発生すると、第二励磁手段から発電機界磁回路への励磁
電流がなくなるので、電圧検出器が負荷短絡異常を検知
して第一励磁手段を投入し、発電機界磁回路へ界磁突き
上げ電流を供給するので、短絡事故の事故電流を供給し
て事故点の過電流継電器の動作を可能にすることができ
る。また、短絡異常が発生時点で、自動電圧調整装置の
出力を発電機負荷異常発生直前の値としてサンプル・ホ
ールド回路のメモリ回路に保持し、同時にスイッチ素子
を作動させて自動電圧調整装置の出力をこのメモリ回路
が保持した値に追従させるので、負荷異常が解除された
とき、第一励磁手段を開路し、自動電圧調整装置の出力
は、保持された負荷異常発生直前の値から制御を開始す
ることができる。この結果、発電機界磁回路への励磁電
流は、過大な励磁電流でなく、短絡事故発生直前の値で
制御できるので、発電機出力における過電圧出力の発生
を防止することができる。

【００１４】また、自励式発電機の制御装置において、
自動電圧調整装置は、PD動作の調節器とし、出力保持手
段の保持回路は、常時, このPD動作調節器の出力を積分
する積分器と、この積分器への入力を制御するスイッチ
素子と、を備え、変化率検出回路が発電機出力電圧の異
常を検知したとき、スイッチ素子をオフして積分器出力
をホールド・モードに切り替えることができる。

【００１５】かかる構成により、自動電圧調整装置のPD
動作と、このPD動作を出力保持手段の保持回路の積分器
で積分することにより、全体としてPI動作の調節器を構
成することができる。この結果、変化率検出回路が発電
機出力電圧の異常を検知したとき、積分器入力のスイッ
チ素子をオフすることにより、積分器出力をホールド・
モードに切り替えることができる。即ち、この（PD動作
＋積分器）の制御装置（以下、第２制御装置と言う）
は、積分器入力のスイッチ素子をオン・オフすることに
より、オンのときは全体としてPI動作をし、オフのとき
はその時点の出力を保持し、再度スイッチ素子をオンし
たときは自動的にオフ時の保持された出力から全体とし
てのPI動作を行うことができる。この結果、前述の第１
制御装置で述べた自動電圧調整装置の演算をPIまたはPI
D で行い、サンプル・ホールド回路がPIまたはPID 出力
を追従する、あるいは、サンプル・ホールド回路がホー
ルドした値をPIまたはPID 演算調節器が追従する、と言
う相互の追従機能を省略することができるので制御系を
簡潔に構成することができる特徴を有する。

【００１６】また、第２制御装置において、自動電圧調
整装置のPD動作出力がパルス幅信号では、積分器をアッ
プ・ダウンカウンタで構成することができる。また、変
化率検出回路は、発電機出力電圧が予め定められた下限
値を越えたとき作動し、予め定められた上限値を越えた
とき解除するコンパレータ、または、発電機出力電圧の
微分演算（含む差分演算）をし，この微分演算値が予め
定められた下限値を越えたとき作動し、予め定められた
上限値を越えたとき解除するコンパレータ、あるいはま
た、発電機出力電圧が予め定められた値を越え、そのと
きの微分演算値が予め定められた下限値を越えたとき作
動し、予め定められた上限値を越えたとき解除するコン
パレータ、を備えて構成することができる。

【００１７】かかる構成により、第１制御装置では、発
電機の運転が正常な常時は、出力保持手段のサンプル・
ホールド回路のメモリ回路が自動電圧調整装置の出力を
追尾している。そして、変化率検出回路が発電機出力電
圧の変動より負荷短絡異常を検出すると、サンプル・ホ
ールド回路のメモリが自動電圧調整装置出力の追従を停
止させる。即ち、メモリへの書き込みを停止させる。こ
うすることにより、メモリに書き込み・保持された自動
電圧調整装置の出力は、変化率検出回路の設定パラメー
タにより、負荷短絡異常を検出する直前あるいは同時な
いし直後の値を保持することができ、この保持された値
は自動電圧調整装置が正常に運転されていた制御出力値
に近いものにすることができる。

【００１８】この後で、発電機出力電圧を監視する電圧
検出器がやや遅れて作動し、電圧検出器の接点切り替え
で第二励磁手段から第一励磁手段に切り替えて、界磁突
き上げ電流を確保し、事故時の過電流継電器の動作を可
能とすることができる。また、電力変換器への入力は発
電機端子電圧の急変直前の値を保持した出力保持手段の
値で待機状態とし、同時にこの時の自動電圧調整装置の
出力は、変化率検出回路が発電機出力電圧の変動より負
荷短絡異常を検出した信号で発電機端子電圧の急変直前
の値として保持した出力保持手段の値を自動電圧調整装
置に負帰還することにより、出力保持手段に保持された
値に自動電圧調整装置を追従する様に構成することがで
きる。

【００１９】また、第２制御装置では、発電機の運転が
正常な常時は、PD動作の自動電圧調整装置の出力を積分
器で積分して、PI動作の制御動作を確保し、変化率検出
回路が負荷短絡異常を検出すると、直ちにその制御動作
を停止して、負荷短絡異常検出時点の制御出力を保持す
ることができる。この結果、第１制御装置、第２制御装
置ともに、負荷短絡異常が解除されたとき、制御装置
は、短絡異常が発生した時点の出力保持手段に保持され
た元の値から制御を開始することができ、電圧検出器の
接点切り替えで第一励磁手段から第二励磁手段に切り替
えることにより、負荷短絡異常が発生する直前の制御出
力に戻すことにより、発電機端子電圧の急上昇を防止
し、過電圧継電器の動作および発電機のトリップを防止
することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１実施例による
自励式発電機の励磁方法およびその第１制御装置を説明
する要部構成図、図２は他の実施例による自励式発電機
の励磁方法およびその第２制御装置を説明する要部構成
図、図３は第１制御装置としての自動電圧調整装置と出
力保持手段を説明するブロック線図、図４は第２制御装
置としての自動電圧調整装置と出力保持手段を説明する
ブロック線図であり、図５に対応する同一部材には同じ
符号が付してある。 （実施形態１）図１において、本発明の自励式発電機の
励磁方法によれば、自励式発電機１と、この発電機界磁
回路２に初期励磁を加えて発電機１を起動させるバッテ
リー３と可変抵抗４とを有する第一励磁手段(3,12a,4,
D) と、発電機出力Vsに接続される励磁用変圧器９と電
力変換器８とを有する第二励磁手段(9,8,6) と、発電機
出力電圧Vsを計器用変圧器10を介して検出し電力変換器
８を介して界磁電流Ifc を制御し発電機出力電圧Vsを制
御する自動電圧調整装置６と、発電機出力電圧Vsを監視
する電圧検出器５が出力電圧異常（負荷短絡異常）を検
知したとき第一励磁手段(3,12a,4,D) を投入する制御手
段(5,12a〜12c)と、を備えてなる自励式発電機の励磁方
法であって、発電機負荷に短絡異常などの出力電圧Vsの
急変低下が発生したとき、このときの自動電圧調整装置
６の出力Vmを発電機負荷異常発生直前の値Vm0 として保
持し、負荷異常が解除されたとき、自動電圧調整装置６
は、この保持された異常発生直前の値Vm0 から制御を開
始するものとする。

【００２１】かかる方法により、発電機１は、正常運転
状態では、発電機出力Vsに接続される励磁用変圧器９と
電力変換器８とからなる第二励磁手段(9,8,6) を介して
自動電圧調整装置６の出力Vmで電力変換器８の例えば位
相角を制御して発電機界磁回路２への励磁電流If(=Ifc)
を制御して発電機出力電圧Vsを制御する。発電機負荷に
短絡異常が発生すると、励磁用変圧器９と電力変換器８
とからなる第二励磁手段(9,8,6) を介した発電機界磁回
路２への励磁電流Ifc の供給は、発電機出力電圧Vsがな
くなる (≒0)ので電力変換器８への位相角制御信号Vmが
同じでも第二励磁手段の励磁電流Ifc がなくなる (≒
0)。この代わりに電圧検出器５が負荷短絡異常を検知し
て第一励磁手段(3,12a,4,D) を投入し、発電機界磁回路
２へ界磁突き上げ電流Ifi を供給する。この結果、自励
式発電機１の励磁電流方法では、短絡事故の事故電流を
供給して図示省略された事故点の過電流継電器の動作を
可能にする。

【００２２】また、短絡異常が発生時点で、自動電圧調
整装置６の出力Vmを発電機負荷異常発生直前の値Vm0 と
して保持するので、負荷異常が解除されたとき、第一励
磁手段(3,12a,4,D) を開路し、自動電圧調整装置６の出
力Vmは、保持された負荷異常発生直前の値Vm0 から制御
を開始することができる。この結果、発電機界磁回路２
への励磁電流Ifは、過大な励磁電流でなく、短絡事故発
生直前の値(Ifc0)で制御でき、発電機出力Vsにおける過
電圧出力の発生を防止することができる。

【００２３】

【実施例】（実施例１）図１において、本発明による自
励式発電機１の励磁方法は、自動電圧調整装置６の出力
に信号メモリ回路（出力保持手段）７を接続し、短絡事
故発生時に発電機１の端子電圧Vsの低下を計器用変圧器
10を介して電圧検出器５によって検知し、バッテリー３
から可変抵抗４によって決定される界磁電流を流す第一
励磁手段(3,12a,4,D) の回路を生かし、同時に上記メモ
リ回路７に事故前の自動電圧調整装置６の出力信号Vm0
を記憶させ、自動電圧調整装置６の出力Vmをこのメモリ
回路７の出力Vm0 に切り替える。このメモリ回路７の出
力Vm0 は、電力変換器８への出力指令であるので、励磁
用変圧器９から供給される界磁電圧値として待機する
が、短絡事故発生中は、発電機１の端子電圧Vsは低下し
ているので、界磁電流Ifを流すことはできない。

【００２４】短絡除去後は、端子電圧Vsが回復するの
で、メモリ回路７の出力指令Vm0 に従い、界磁電流Ifを
流すことができるので、このメモリ回路７の出力指令Vm
0 により事故前の界磁電流If(=Ifc0) にて端子電圧Vsを
維持することができる。このメモリ回路７の出力Vm0 に
自動電圧調整装置６の出力Vmが追従しているので、電圧
検出器５の信号がリセットされたあとでも、界磁電流If
を変動させることなく、自励式発電機１の運転継続を可
能とすることができる。 （実施例２）図１、図３において、実施例１で述べた自
励式発電機１の励磁方法を用いた第１制御装置は、自動
電圧調整装置６の出力回路に出力保持手段７を備え、こ
の出力保持手段７は、発電機出力電圧Vsの変化を検出す
る変化率検出回路72と、この変化率検出回路72が発電機
出力電圧Vsの異常を検知したとき，直前の自動電圧調整
装置６の出力Vm0 を保持する出力保持回路71と、を備え
て構成することができる。

【００２５】また、上記発電機の第１制御装置におい
て、自動電圧調整装置６は、PIまたはPID 動作の調節器
61とし、出力保持手段７の保持回路71は、常時, このPI
またはPID 動作調節器61の出力Vmを追尾し，異常時，ホ
ールドモードに切り替わるサンプル・ホールド回路(71)
と、このサンプル・ホールド回路(71)が保持した値Vm0
を自動電圧調整装置61に負帰還させるスイッチ素子73
と、を有し、変化率検出回路72が発電機出力電圧Vsの異
常を検知したとき、上記サンプル・ホールド回路(71)を
ホールドモードに切り替え、同時に前記スイッチ素子73
を作動させて自動電圧調整装置61の出力Vmをサンプル・
ホールド回路(71)が保持した値Vm0 に追従（トラッキン
グモード）させる制御手段、を備えて構成することがで
きる。

【００２６】また、図示省略しているが、例えば、自動
電圧調整装置61がアナログ調節器61A であり、電力変換
器８の入力信号が同じくアナログ信号VmA の場合、サン
プル・ホールド回路71A は、自動電圧調整装置61の出力
VmA をデジタル値VmD に変換するアナログ・デジタル変
換器711 と、デジタルメモリ回路712 と、このメモリ回
路712 への書き込み制御手段713 と、このメモリ回路71
2 の出力をアナログに変換するデジタル・アナログ変換
器714 と、を備えて構成することができる。

【００２７】また、自動電圧調整装置61がデジタル調節
器61D であり、電力変換器８の入力信号が同じくデジタ
ル信号VmD の場合、上述のアナログ・デジタル変換器71
1 およびデジタル・アナログ変換器714 を省略すること
ができる。かかる構成により、常時は、自動電圧調整装
置61A の出力VmD をこのメモリ回路712 に書き込み制御
をし、異常時は、自動電圧調整装置61A の出力VmD をメ
モリ回路712 に書き込みを停止することで、サンプル・
ホールド回路(71)を構成することができる。

【００２８】この結果、発電機負荷に短絡異常が発生す
ると、第二励磁手段(9,8,6) から発電機界磁回路２への
励磁電流Ifc なくなるので、電圧検出器が負荷短絡異常
を検知して第一励磁手段(3,12a,4,D) を投入し、発電機
界磁回路２へ界磁突き上げ電流Ifi を供給するので、短
絡事故の事故電流を供給して事故点の過電流継電器の動
作を可能にすることができる。

【００２９】また、短絡異常が発生時点で、自動電圧調
整装置61の出力Vmを発電機負荷異常発生直前の値Vm0 と
してサンプル・ホールド回路(71)のメモリ回路712 に保
持し、同時にスイッチ素子73を作動させて自動電圧調整
装置61の出力Vmをこのメモリ回路712 が保持した値Vm0
に追従させるので、負荷異常が解除されたとき、第一励
磁手段(12a) を開路し、自動電圧調整装置61の出力Vm
は、保持された負荷異常発生直前の値Vm0 から制御を開
始することができる。この結果、発電機界磁回路２への
励磁電流Ifは、過大な励磁電流でなく、短絡事故発生直
前の値(Ifc0)で制御できるので、発電機出力Vsにおける
過電圧出力の発生を防止することができる。 （実施例３）図２、図４において、実施例１で述べた自
励式発電機１の励磁方法を用いた第２制御装置は、自動
電圧調整装置６は、PD動作の調節器62とし、出力保持手
段７の保持回路75は、常時, このPD動作調節器62の出力
を積分する積分器(75)と、この積分器(75)への入力Vmp
を制御するスイッチ素子76と、を備え、変化率検出回路
72が発電機出力電圧Vsの異常を検知したとき、スイッチ
素子76をオフして積分器出力Vm3 をホールド・モードに
切り替えることができる。

【００３０】かかる構成により、自動電圧調整装置62の
PD動作と、このPD動作を出力保持手段７の保持回路75の
積分器(75)で積分することにより、全体としてPI動作の
調節器を構成することができる。また、この上記PD動作
と積分器(75)で構成し、全体としてPI動作の調節器を構
成する制御方法では、PD動作調節器出力Vmp がパルス幅
信号では、積分器(75)は、アップ・ダウンカウンタ75で
構成することができる。

【００３１】この結果、変化率検出回路72が発電機出力
電圧Vsの異常を検知したとき、積分器入力のスイッチ素
子76をオフすることにより、積分器出力Vm3 をホールド
・モードに切り替えることができる。そして、この第２
制御方法では、第１制御方法で述べた自動電圧調整装置
61の演算をPIまたはPID で行い、サンプル・ホールド回
路(71)がPIまたはPID 出力Vmを追従する、あるいはサン
プル・ホールド回路(71)がホールドした値Vm0 をPIまた
はPID 演算調節器61が追従する、と言う相互の追従機能
を省略することができるので制御系を簡潔に構成するこ
とができる。（実施例４）また、変化率検出回路72は、
発電機出力電圧Vsが予め定められた下限値を越えたとき
作動し、予め定められた上限値を越えたとき解除するコ
ンパレータCop1、または、発電機出力電圧Vsの微分演算
（含む差分演算）をし，この微分演算値が予め定められ
た下限値を越えたとき作動し、予め定められた上限値を
越えたとき解除するコンパレータCop2、あるいはまた、
発電機出力電圧Vsが予め定められた値を越え、そのとき
の微分演算値が予め定められた下限値を越えたとき作動
し、予め定められた上限値を越えたとき解除するコンパ
レータCop3、を備えて構成することができる。

【００３２】かかる構成により、第１制御装置では、発
電機の運転が正常な常時は、出力保持手段７のサンプル
・ホールド回路(71)のメモリ回路712 が自動電圧調整装
置61の出力を追尾している。そして、変化率検出回路72
が発電機出力電圧Vsの変動より負荷短絡異常を検出する
と、サンプル・ホールド回路(71)のメモリ回路712 が自
動電圧調整装置出力Vmの追従を停止させる。即ち、メモ
リ回路712 への書き込みを停止させる。こうすることに
より、メモリ回路712 に書き込み・保持された自動電圧
調整装置61の出力Vm0 は、変化率検出回路72の設定パラ
メータにより異常検出遅れ時間を制限でき、サンプル・
ホールド回路(71)の追従遅れ時間との関係で、負荷短絡
異常を検出する直前あるいは同時ないし直後の値(Vm0)
を保持することができ、この保持された値(Vm0) は自動
電圧調整装置61が正常に運転されていた制御出力値Vm0
に近いものにすることができる。

【００３３】この後で、発電機出力電圧Vsを監視する電
圧検出器５がやや遅れて作動し、電圧検出器５の接点切
り替えで第二励磁手段(9,8,6) から第一励磁手段(3,12
a,4,D) に切り替えて、界磁突き上げ電流Ifi を確保
し、事故時の過電流継電器の動作を可能とすることがで
きる。また、電力変換器８への入力Vmは発電機端子電圧
Vsの急変直前の値Vm0 を保持した出力保持手段７の値Vm
0 で待機させ、同時にこの時の自動電圧調整装置61の出
力Vmは、変化率検出回路72が発電機出力電圧Vsの変動よ
り負荷短絡異常を検出した信号det で発電機端子電圧Vs
の急変直前の値Vm0 を保持した出力保持手段７の値Vm0
を自動電圧調整装置61に負帰還することにより、出力保
持手段７に保持した値Vm0 に自動電圧調整装置61を追従
する様に構成することができる。

【００３４】また、第２制御装置では、発電機１の運転
が正常な常時は、PD動作の自動電圧調整装置62の出力Vm
p を積分器(75)で積分して、PI動作の制御動作を確保
し、変化率検出回路72が負荷短絡異常を検出すると、直
ちにその制御動作を停止して、負荷短絡異常検出時点の
制御出力Vm30を保持することができる。この結果、第１
制御装置、第２制御装置ともに、負荷短絡異常が解除さ
れたとき、制御装置は、短絡異常が発生した時点の出力
保持手段７に保持された元の値Vm0,Vm30から制御を開始
することができ、電圧検出器５の接点切り替えで第一励
磁手段(3,12a,4,D) から第二励磁手段(9,8,6) に切り替
えることにより、負荷短絡異常が発生する直前の制御出
力Vm0,Vm30に戻し、発電機端子電圧Vsの急上昇を防止
し、過電圧継電器の動作および発電機のトリップを防止
することができる。

【００３５】また、本発明においては、変化率検出回路
72の構成とその設定パラメータにより、ほぼ負荷短絡異
常発生直後を検出することができ、また、メモリ回路71
2 、積分器への書き込みのタイミング遅れにより、出力
保持手段７に保持された元の値Vm0,Vm30は、短絡異常発
生の直前から直後に設定することができる。また、変化
率検出回路72が電子回路で構成し、負荷短絡異常発生直
後を検出するのに対して、電圧検出器５の作動は機械的
構成要素を有するので一般的に遅れる。この現象は、負
荷短絡異常が解除されるとき、第一励磁手段(3,12a,4,
D) から第二励磁手段(9,8,6) に切り替わるまでの過渡
現象が問題になる。即ち、負荷短絡異常が解除され第一
励磁手段(3,12a,4,D) が開路されるまでの短い期間は、
第二励磁手段(9,8,6) への励磁電圧（即ち、発電機出力
電圧Vs）の復電状況により、第一励磁手段(3,12a,4,D)
と第二励磁手段(9,8,6) との重複期間が発生し得る。こ
の重複期間は、第１、第２の制御装置の何れの調節器6
1,62 において、発電機出力電圧Vsが短絡状態から復電
上昇する検出量の変化が出力保持手段７に保持された元
の値Vm0,Vm30の値を、第１制御装置では、異常時、調節
器61が直前の制御出力Vm0 にトラッキング状態からスイ
ッチ素子73をオフすることにより、PIまたはPID 動作に
切り替え、少なくとも検出量変化の P動作成分による引
き戻し、また第２制御装置では、PD動作調節器62の D動
作成分による引き戻し効果により、一端ゼロ方向へ戻す
作用が働き、界磁回路２への励磁電流Ifの変化を緩和す
る方向に作用させることができ、復電時の発電機出力電
圧Vsの異常上昇を抑圧することができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、自動電圧調整装置の出
力を出力保持手段に保持し、自動電圧調整装置が PI ま
たはPID 動作型調節器では出力保持手段に保持した値を
自動追従させる様にし、また自動電圧調整装置がPD動作
型調節器では出力保持手段に積分器を用い、この積分動
作で全体としてのPI動作と出力保持手段を達成すること
により、発電機の端子電圧低下を検出して界磁突き上げ
電流を供給し、短絡事故時の事故電流を供給して事故点
の過電流継電器を動作させ、事故が解除されて電圧が復
帰するとき過大励磁電流による発電機端子電圧の急上昇
を防止し、過電圧継電器の動作および発電機のトリップ
を防止する自励式発電機の励磁方法およびその制御装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例による自励式発電機の励磁方
法およびその制御装置を説明する要部構成図

【図２】図２は他の実施例による自励式発電機の励磁方
法およびその制御装置を説明する要部構成図

【図３】図３は第１制御装置としての自動電圧調整装置
と出力保持手段を説明するブロック線図

【図４】図４は第２制御装置としての自動電圧調整装置
と出力保持手段を説明するブロック線図

【図５】従来技術による自励式発電機の励磁方法および
その制御装置を説明する要部構成図

【符号の説明】

１ 発電機 ２ 発電機界磁回路 ３ バッテリー ４ 可変抵抗 ５ 電圧検出器 ６ 自動電圧調整装置 ７ 出力保持手段 71 保持回路 711 アナログ・デジタル変換器 712 メモリ回路 713 書き込み制御手段 714 デジタル・アナログ変換器 72 変化率検出回路 73,76 スイッチ素子 75 U/D カウンタ ８ 電力変換器 ９ 励磁変圧器 10 計器用変圧器 11 遮断器 12a 〜12c 接点 If,Ifc,Ifi 励磁電流 Vi 入力信号 Vm0,Vm30 負荷短絡異常発生時保持出力 Vm,Vm1〜Vm3 PIまたはPID 調節器出力 Vmp PD動作調節器出力 Vs 発電機出力電圧Vs

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H590 AA01 AA23 AB01 AB02 BB15 CC01 CD01 CE01 DD25 DD64 DD71 EA01 EA04 EA07 EA14 EB02 EB21 FA06 FA08 FB01 FC12 FC17 FC21 FC25 FC27 GA02 GA03 HA02 HB02 JA12 JA13 JA14 JB02 JB16

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バッテリーにより初期励磁を加えて自励式
   発電機を起動し、この発電機出力の大きさに基づき自動
   電圧調整装置により調整される界磁電流を発電機界磁回
   路に流して前記自励式発電機を制御する自励式発電機の
   励磁方法であって、 前記発電機出力が急変低下したと
   きは、急変低下する直前の自動電圧調整装置の出力を保
   持するとともに、前記発電機出力による影響分を前記バ
   ッテリーから補って、所望の大きさの界磁電流を発電機
   界磁回路に流して前記自励式発電機を運転し、 前記発電機出力が急変低下の状態から復帰したときは、
   前記バッテリーから補うことを止めるとともに、前記急
   変低下する直前に保持した自動電圧調整装置の出力によ
   り調整された界磁電流を発電機界磁回路に流して前記自
   励式発電機を運転する、 ことを特徴とする自励式発電機の励磁方法。
2. 【請求項２】自励式発電機と、この発電機界磁回路に初
   期励磁を加えて発電機を起動させるバッテリーと可変抵
   抗とを有する第一励磁手段と、発電機出力に接続される
   励磁用変圧器と電力変換器とを有する第二励磁手段と、
   発電機出力電圧を計器用変圧器を介して検出し前記第二
   励磁手段の電力変換器を介して界磁電流を制御し発電機
   出力電圧を制御する自動電圧調整装置と、発電機出力電
   圧を監視する電圧検出器が出力電圧異常（負荷短絡異
   常）を検知したとき前記第一励磁手段を投入する制御手
   段と、を備えてなる自励式発電機の制御装置において、
   発電機負荷に短絡異常などの出力電圧の急変低下が発生
   したとき、このときの自動電圧調整装置の出力を発電機
   負荷異常発生直前の値として保持し、負荷異常が解除さ
   れたとき、自動電圧調整装置は、この保持された異常発
   生直前の値から制御を開始する、 ことを特徴とする自励式発電機の制御装置。
3. 【請求項３】請求項２に記載の自励式発電機の制御装置
   において、 前記自動電圧調整装置の出力回路に出力保持手段を備
   え、 この出力保持手段は、発電機出力電圧の変化を検出する
   変化率検出回路と、この変化率検出回路が発電機出力電
   圧の異常を検知したとき，直前の自動電圧調整装置の出
   力を保持する出力保持回路と、を備える、 ことを特徴とする自励式発電機の制御装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載の自励式発電機の制御装置
   において、 自動電圧調整装置は、PIまたはPID 動作の調節器とし、
   前記出力保持手段の保持回路は、常時, このPIまたはPI
   D 動作調節器の出力を追尾し，異常時，ホールドモード
   に切り替わるサンプル・ホールド回路と、このサンプル
   ・ホールド回路が保持した値を自動電圧調整装置に負帰
   還させるスイッチ素子と、を有し、 前記変化率検出回路が発電機出力電圧の異常を検知した
   とき、前記サンプル・ホールド回路をホールドモードに
   切り替え、同時に前記スイッチ素子を作動させて自動電
   圧調整装置の出力を前記メモリ回路が保持した値に追従
   （トラッキングモード）させる制御手段、を備える、 ことを特徴とする自励式発電機の制御装置。
5. 【請求項５】請求項４に記載の自励式発電機の制御装置
   において、 前記サンプル・ホールド回路は、メモリ回路を有し、常
   時は、自動電圧調整装置の出力をこのメモリ回路に書き
   込み制御をし、異常時は、自動電圧調整装置の出力をメ
   モリ回路に書き込むことを停止する、 ことを特徴とする自励式発電機の制御装置。
6. 【請求項６】請求項３に記載の自励式発電機の制御装置
   において、 前記自動電圧調整装置は、PD動作の調節器とし、前記出
   力保持手段の保持回路は、常時, このPD動作調節器の出
   力を積分する積分器と、この積分器への入力を制御する
   スイッチ素子と、を備え、 前記変化率検出回路が発電機出力電圧の異常を検知した
   とき、前記スイッチ素子をオフして積分器出力をホール
   ド・モードに切り替える、 ことを特徴とする自励式発電機の制御装置。
7. 【請求項７】請求項６に記載の自励式発電機の制御装置
   において、 前記積分器は、アップ・ダウンカウンタで構成する、 ことを特徴とする自励式発電機の制御装置。
8. 【請求項８】請求項３ないし請求項７のいずれかの項に
   記載の自励式発電機の制御装置において、 前記変化率検出回路は、発電機出力電圧が予め定められ
   た下限値を越えたとき作動し、予め定められた上限値を
   越えたとき解除するコンパレータ、 または、発電機出力電圧の微分演算（含む差分演算）を
   し，この微分演算値が予め定められた下限値を越えたと
   き作動し、予め定められた上限値を越えたとき解除する
   コンパレータ、 あるいはまた、発電機出力電圧が予め定められた値を越
   え、そのときの微分演算値が予め定められた下限値を越
   えたとき作動し、予め定められた上限値を越えたとき解
   除するコンパレータ、を備えて構成する、 ことを特徴とする自励式発電機の制御装置。