JP2003169500A - 同期機の励磁制御装置 - Google Patents

同期機の励磁制御装置

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JP2003169500A
JP2003169500A JP2001366369A JP2001366369A JP2003169500A JP 2003169500 A JP2003169500 A JP 2003169500A JP 2001366369 A JP2001366369 A JP 2001366369A JP 2001366369 A JP2001366369 A JP 2001366369A JP 2003169500 A JP2003169500 A JP 2003169500A
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voltage
synchronous machine
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hsvc
control device
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Shinya Noguchi
紳也 野口
Seiichi Tanaka
誠一 田中
Masaru Shimomura
勝 下村
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Mitsubishi Electric Corp
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    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
    • H02P9/26—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P9/30—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P9/305—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling voltage

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 既設ＡＶＲを取替えることなく、ＨＳＶＣ機
能を得ることができる同期機の励磁制御装置を得る。 【解決手段】 送電系統に変圧器７を介して接続された
同期機１の出力端子電圧を検出する電圧検出器２と、同
期機１が出力する電流を検出する電流検出器３と、電圧
検出器と電流検出器の出力に基づいて無効電流値を演算
し、演算された無効電流値と変圧器のリアクタンス値か
ら高圧側電圧値を演算し、演算された高圧側電圧値と電
圧設定値との偏差に基づいた補正信号を出力するモジュ
ール型ＨＳＶＣ（High Side Voltage Control）装置４
と、電圧設定器を有し、当該電圧設定器による電圧設定
値に補正信号を加算した指令を出力する自動電圧調整装
置５と、自動電圧調整装置からの指令に基づいて同期機
の界磁制御を行う励磁装置６とを備えた。

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、同期機の励磁制
御装置に関し、特に電力系統の電圧安定性の向上に寄与
する同期機の励磁制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、特開平１２−３０８３９７号公
報に示された、従来の同期機の励磁制御装置は、主変圧
器の高圧側電圧を制御目標値になるように制御するＨＳ
ＶＣ（：High Side Voltage Control）機能を有してい
る。このＨＳＶＣ機能は、自動電圧調整装置（Automati
c Voltage Regulator、以下ＡＶＲと称す）にソフトウ
ェアとして付加される機能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】したがって、このＨＳ
ＶＣ機能を既設の制御設備に付加しようとした場合、Ａ
ＶＲ全体を取替えする必要があるため、コスト高になる
という問題点があった。
【０００４】この発明は上述した従来例に係る問題点を
解決するためになされたものであり、既設ＡＶＲを取替
えることなく、ＨＳＶＣ機能を得ることができる同期機
の励磁制御装置を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明に係る同期機の
励磁制御装置は、送電系統に変圧器を介して接続された
同期機の出力端子電圧を検出する電圧検出器と、前記同
期機が出力する電流を検出する電流検出器と、前記電圧
検出器と前記電流検出器の出力に基づいて発電機端子電
圧及び無効電力を演算すると共に発電機端子電圧及び無
効電力から無効電流値を演算し、演算された無効電流値
と前記変圧器のリアクタンス値から高圧側電圧値を演算
し、演算された高圧側電圧値と電圧設定値との偏差に基
づいた補正信号を出力するモジュール型ＨＳＶＣ（High
Side Voltage Control）装置と、電圧設定器を有し、
当該電圧設定器による電圧設定値に前記補正信号を加算
した指令を出力する自動電圧調整装置と、前記自動電圧
調整装置からの指令に基づいて前記同期機の界磁制御を
行う励磁装置とを備えたものである。
【０００６】また、前記モジュール型ＨＳＶＣ装置は、
目標電圧の設定および制御ロジックの設定、表示を行う
ためのＨＭＩ（Human Machine Interface）を備えたも
のである。
【０００７】また、前記モジュール型ＨＳＶＣ装置は、
ＨＭＩをネットワーク接続するための通信機能を有する
接続部を備えたものである。
【０００８】また、前記モジュール型ＨＳＶＣ装置は、
前記自動電圧調整装置から電圧設定値を入力する入力部
を有し、入力した電圧設定値と演算された高圧側電圧値
との偏差に基づいた補正信号を出力するものである。
【０００９】また、前記同期機は、送電系統に変圧器を
介して互いに並列に接続され、各同期機に対して、前記
電圧検出器と、前記電流検出器と、前記モジュール型Ｈ
ＳＶＣ装置と、前記自動電圧調整装置と、前記励磁装置
がそれぞれ備えられ、各モジュール型ＨＳＶＣ装置は、
互いに他方のモジュール型ＨＳＶＣ装置からの無効電力
の入力に基づいて横流抑制制御を行うものである。
【００１０】さらに、前記モジュール型ＨＳＶＣ装置
は、演算結果を出力するアナログ出力部を備えたもので
ある。
【００１１】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１に係る同期機の励磁制御装置の全体構成
を示すブロック図である。図１に示す同期機の励磁制御
装置は、同期機１の出力電圧を検出するための計器用変
圧器（Potential Transformer、以下ＰＴと称す）２
と、同期機１の出力電流を検出するための計器用変流器
（Current Transformer、以下ＣＴと称す）３と、ＰＴ
２とＣＴ３の出力に基づいて発電機電圧を調整する既設
のＡＶＲ５と、ＡＶＲ５の指令に基づいて同期機１の界
磁制御を行う励磁装置６との構成に対して、ＨＳＶＣ機
能を付加するための励磁制御装置（以下、モジュール型
ＨＳＶＣ装置と称する）４を追加したものである。
【００１２】このモジュール型ＨＳＶＣ装置４は、既設
のＡＶＲ５の電圧設定値に対して、ＨＳＶＣ機能を持た
せるための補正信号を追加して、励磁装置６を制御する
ようになっており、主変圧器７の高圧側電圧を目標電圧
設定値になるよう制御する。すなわち、モジュール型Ｈ
ＳＶＣ装置４は、ＰＴ２とＣＴ３の出力に基づいて発電
機端子電圧、有効電力、無効電力を演算し、発電機端子
電圧、無効電力から同期機１が出力する無効電流値を演
算し、演算された無効電流値と主変圧器７のリアクタン
ス値から高圧側電圧値を演算し、演算された高圧側電圧
値と目標電圧設定値との偏差に応じた補正信号を出力す
る。
【００１３】ここで、モジュール型ＨＳＶＣ装置４は、
図２に示すように、モジュールケースの中に、モジュー
ル型ＨＳＶＣ装置４の電源を供給する電源回路８と、補
助変圧器／変流器（以下、補助ＰＴ／ＣＴと称す）９
と、補助ＰＴ／ＣＴ９を介して同期機１の端子電圧、電
流を読み込む３相電流／電圧用アナログ入力部１０と、
その出力に基づいてＨＳＶＣ機能の実現とモジュール全
体の制御を行うための補正信号を演算する演算部１１
と、演算部１１で演算された補正信号を既設のＡＶＲ５
に出力するアナログ出力部１２と、モジュール型ＨＳＶ
Ｃ装置４の機能を有効／無効に切り替えるためのディジ
タル入力を与えるディジタル入力部１３と、目標電圧の
設定及び制御ロジックの設定、表示を行うためのＨＭＩ
（Human Machine Interface）となる表示／設定部１４
とから構成される。
【００１４】次に、図１に示す同期機の励磁制御装置の
動作について説明する。モジュール型ＨＳＶＣ装置４に
おいて、３相電流／電圧用アナログ入力部１０は、補助
ＰＴ／ＣＴ９を介してＰＴ２及びＣＴ３からの検出信号
を入力し、同期機１の端子電流、電圧を測定する。演算
部１１では、３相電流／電圧用アナログ入力部１０から
の出力に基づいて発電機端子電圧、有効電力、無効電力
を演算し、演算された発電機端子電圧と無効電力から無
効電流を演算し、これらの演算値と主変圧器７の既知で
あるリアクタンス値から高圧側電圧値を演算する。そし
て、演算された高圧側電圧値とその設定値との偏差によ
って得られる補正信号をアナログ出力部１２を介してＡ
ＶＲ５に出力する。これにより、モジュール型ＨＳＶＣ
装置４はＨＳＶＣ機能を実現する。なお、演算の設定値
の確認や変更はモジュールに取り付けられた表示／設定
部１４から行い、機能の使用・除外はディジタル入力部
１３から行う。
【００１５】従って、上記実施の形態１によれば、既設
ＡＶＲを取替えすることなく、制御装置にＨＳＶＣ機能
を付加することが可能となる。
【００１６】実施の形態２．前述した実施の形態１で
は、モジュールに取り付けられた表示／設定部１４によ
り、設定値の確認や変更を行っていたが、図３に示すよ
うに、表示／設定部１４の代わりにパソコンなどのツー
ル１６を演算部１１に直接接続し、このツール１６を用
いて表示、設定機能を実現させてもよい。
【００１７】実施の形態３．前述した実施の形態２で
は、演算部１１と直接接続できるツールにより、表示、
設定機能を実現させていたが、図４に示すように、演算
部１１にネットワーク１８に接続させる通信機能を有す
るネットワーク接続部１７を接続して、ネットワーク１
８に接続されたパソコンなどのツール１９により、遠隔
から演算部１１の表示設定機能を実現させてもよい。
【００１８】実施の形態４．前述した実施の形態３で
は、ネットワーク経由での表示、設定機能を実現させて
いるが、この開発のモジュール型ＨＳＶＣ装置４は、複
数接続された同期機ごとに取り付けることが考えられ
る。そのとき、図５に示す如く、ＨＵＢ２０などを経由
させて１台のパソコンなどのツール１９から複数のモジ
ュール型ＨＳＶＣ装置４、２２にネットワーク２１を経
由して接続し、同時に表示、設定機能を実現させてもよ
い。
【００１９】実施の形態５．実施の形態１では、既設Ａ
ＶＲ５の電圧設定値はモジュール型ＨＳＶＣ装置４の表
示／設定部１４から設定値として入力しているが、図６
に示す如く、アナログ入力部２３を追加し、既設ＡＶＲ
の電圧設定値を読み込み、既設ＡＶＲの電圧設定値を自
動的に設定してもよい。
【００２０】実施の形態６．図７は、２台の同期機１，
２４が並列で運転されている図を示したものである。同
期機２４にも同期機１と同様にモジュール型ＨＳＶＣ装
置２５が取り付けられている。このとき、各々で制御を
行った場合、出力のバランスが崩れ、横流が発生するこ
とが考えられる。したがって、図７に示す信号線２６に
より、各々の同期機１，２４の出力無効電力信号をアナ
ログ出力部１２から出力し、アナログ入力部２３から読
み込むことで、横流抑制を行う制御が可能である。この
ため、図６に示す構成にして、横流抑制を実施しても良
い。
【００２１】実施の形態７．この発明のモジュール型Ｈ
ＳＶＣ装置４は、一体型で機能しているため、内部の値
を測定したい場合がある。そのため、アナログ出力部１
２の出力をモジュールケースに取り付けた図示しないチ
ェックピンに出力し、オシロスコープなどの測定器によ
り内部演算値を測定できるようにしても良い。
【００２２】ところで、前記に示した実施の形態１〜７
は、それぞれを組み合わせて使用することができる。し
たがって、これらを同時に使用した装置としてもよい。
【００２３】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、送電
系統に変圧器を介して接続された同期機の出力端子電圧
を検出する電圧検出器と、前記同期機が出力する電流を
検出する電流検出器と、前記電圧検出器と前記電流検出
器の出力に基づいて発電機端子電圧及び無効電力を演算
すると共に発電機端子電圧及び無効電力から無効電流値
を演算し、演算された無効電流値と前記変圧器のリアク
タンス値から高圧側電圧値を演算し、演算された高圧側
電圧値と電圧設定値との偏差に基づいた補正信号を出力
するモジュール型ＨＳＶＣ（High Side Voltage Contro
l）装置と、電圧設定器を有し、当該電圧設定器による
電圧設定値に前記補正信号を加算した指令を出力する自
動電圧調整装置と、前記自動電圧調整装置からの指令に
基づいて前記同期機の界磁制御を行う励磁装置とを備え
たので、既設ＡＶＲを取替えることなく、ＨＳＶＣ機能
を得ることができる。
【００２４】また、前記モジュール型ＨＳＶＣ装置は、
目標電圧の設定および制御ロジックの設定、表示を行う
ためのＨＭＩ（Human Machine Interface）を備えたの
で、設定値の確認や変更を容易に行うことができる。
【００２５】また、前記モジュール型ＨＳＶＣ装置は、
ＨＭＩをネットワーク接続するための通信機能を有する
接続部を備えたので、遠隔から設定値の確認や変更を容
易に行うことができる。
【００２６】また、前記モジュール型ＨＳＶＣ装置は、
前記自動電圧調整装置から電圧設定値を入力する入力部
を有し、入力した電圧設定値と演算された高圧側電圧値
との偏差に基づいた補正信号を出力するので、既設ＡＶ
Ｒを取替えることなく、ＨＳＶＣ機能を得ることができ
る。
【００２７】また、前記同期機は、送電系統に変圧器を
介して互いに並列に接続され、各同期機に対して、前記
電圧検出器と、前記電流検出器と、前記モジュール型Ｈ
ＳＶＣ装置と、前記自動電圧調整装置と、前記励磁装置
がそれぞれ備えられ、各モジュール型ＨＳＶＣ装置は、
互いに他方のモジュール型ＨＳＶＣ装置からの無効電力
の入力に基づいて横流抑制制御を行うので、並列接続さ
れた同期機の協調した制御を行うことができる。
【００２８】さらに、前記モジュール型ＨＳＶＣ装置
は、演算結果を出力するアナログ出力部を備えたので、
演算結果を外部から測定可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る同期機の励磁
制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係るモジュール型
ＨＳＶＣの内部構成を示すブロック図である。
【図３】 この発明の実施の形態２に係るモジュール型
ＨＳＶＣの内部構成を示すブロック図である。
【図４】 この発明の実施の形態３に係るモジュール型
ＨＳＶＣの内部構成を示すブロック図である。
【図５】 この発明の実施の形態４に係るモジュール型
ＨＳＶＣの内部構成を示すブロック図である。
【図６】 この発明の実施の形態５に係るモジュール型
ＨＳＶＣの内部構成を示すブロック図である。
【図７】 この発明の実施の形態６に係る同期機の励磁
制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１，２４ 同期機、２ 計器用変圧器：ＰＴ、３ 計器
用変流器：ＣＴ、４，２５ 励磁制御装置：モジュール
型ＨＳＶＣ装置、５ 自動電圧調整装置：ＡＶＲ、６
励磁装置、７ 変圧器、１１ 演算部、１２ アナログ
出力部、１３ディジタル入力部、１４ 表示／設定部：
ＨＭＩ、１７ ネットワーク接続部、１８ ネットワー
ク、２６ 信号線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下村 勝 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H590 AA11 AA12 AA15 BB04 BB07 BB11 CC01 CE01 DD25 DD64 DD80 EA14 EB02 EB15 EB21 FA06 FC12 GA02 HA02 HA04 HA07 HB02 HB03 JA02

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 送電系統に変圧器を介して接続された同
    期機の出力端子電圧を検出する電圧検出器と、 前記同期機が出力する電流を検出する電流検出器と、 前記電圧検出器と前記電流検出器の出力に基づいて発電
    機端子電圧及び無効電力を演算すると共に発電機端子電
    圧及び無効電力から無効電流値を演算し、演算された無
    効電流値と前記変圧器のリアクタンス値から高圧側電圧
    値を演算し、演算された高圧側電圧値と電圧設定値との
    偏差に基づいた補正信号を出力するモジュール型ＨＳＶ
    Ｃ（High Side Voltage Control）装置と、 電圧設定器を有し、当該電圧設定器による電圧設定値に
    前記補正信号を加算した指令を出力する自動電圧調整装
    置と、 前記自動電圧調整装置からの指令に基づいて前記同期機
    の界磁制御を行う励磁装置とを備えた同期機の励磁制御
    装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の同期機の励磁制御装置
    において、前記モジュール型ＨＳＶＣ装置は、目標電圧
    の設定および制御ロジックの設定 、表示を行うためのＨＭＩ（Human Machine Interfac
    e）を備えたことを特徴とする同期機の励磁制御装置。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の同期機の励磁制御装置
    において、 前記モジュール型ＨＳＶＣ装置は、ＨＭＩをネットワー
    ク接続するための通信機能を有する接続部を備えたこと
    を特徴とする同期機の励磁制御装置。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の同期機の励磁制御装置
    において、 前記モジュール型ＨＳＶＣ装置は、前記自動電圧調整装
    置から電圧設定値を入力する入力部を有し、入力した電
    圧設定値と演算された高圧側電圧値との偏差に基づいた
    補正信号を出力することを特徴とする同期機の励磁制御
    装置。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の同期機の励磁制御装置
    において、 前記同期機は、送電系統に変圧器を介して互いに並列に
    接続され、 各同期機に対して、前記電圧検出器と、前記電流検出器
    と、前記モジュール型ＨＳＶＣ装置と、前記自動電圧調
    整装置と、前記励磁装置がそれぞれ備えられ、 各モジュール型ＨＳＶＣ装置は、互いに他方のモジュー
    ル型ＨＳＶＣ装置からの無効電力の入力に基づいて横流
    抑制制御を行うことを特徴とする同期機の励磁制御装
    置。
  6. 【請求項６】 請求項１に記載の同期機の励磁制御装置
    において、 前記モジュール型ＨＳＶＣ装置は、演算結果を出力する
    アナログ出力部を備えたことを特徴とする同期機の励磁
    制御装置。
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