JP2004166346A

JP2004166346A - 発電設備の系統連系保護装置

Info

Publication number: JP2004166346A
Application number: JP2002327126A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Nomiya; 成生野宮; Mitsuhiro Nakase; 光博中瀬; Hidetoshi Chiba; 秀俊千葉; Masami Yamada; 将巳山田; Takeshi Taniguchi; 健谷口
Original assignee: Toshiba Corp; Nishishiba Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Nishishiba Electric Co Ltd
Priority date: 2002-11-11
Filing date: 2002-11-11
Publication date: 2004-06-10
Anticipated expiration: 2022-11-11
Also published as: JP3944057B2

Abstract

【課題】高価な転送遮断装置を設けることなく、系統連系中の自家用発電設備の単独運転を自家用発電設備側で確実にかつ容易に検出して保護すること。
【解決手段】交流電力系統の周波数の変化率を検出し、周波数変化率が正の場合には同期発電機１０の電圧を下げ方向に変化させ、周波数変化率が負の場合には同期発電機１０の電圧を上げ方向に変化させ、また周波数変化率が複数のしきい値の範囲であれば、単独運転ではないと判定し、この状態が一定時間継続すると、同期発電機１０の自動電圧調整器２２に与える電圧揺動信号を停止する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原動機により駆動される同期発電機を備え、かつ遮断器を介して交流電力系統と連系される、ごみ発電システム、コージェネレーション等の自家用発電設備の系統連系保護装置に関し、特に高価な転送遮断装置を設けることなく、系統連系中の自家用発電設備の単独運転を自家用発電設備側で確実にかつ容易に検出して保護できるようにした発電設備の系統連系保護装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、一般需要家が、例えばごみ発電システム、コージェネレーション等の自家用発電設備と交流電力系統とを連系するために、系統連系保護装置が用いられてきている。
【０００３】
図５は、一般需要家がこの種の自家用発電設備と交流電力系統とを系統連系して運転を行なう場合の従来の系統連系保護装置の構成例を示すブロック図である。
【０００４】
図５において、交流電力系統である上位変電所４では、系統電源１の電圧を変圧器２を介して降圧し、遮断器３を通して、上位変電所４側からの電力を需要家に配電する配電線２６により、一般需要家７に電力を供給している。一般需要家７は、遮断器５Ｂを介して負荷６Ｂで電力を消費する。
【０００５】
一方、自家発電設備、および系統連系保護装置２０を設置している自家発設置需要家９では、原動機２４により駆動される同期発電機１０の出力を、遮断器２８、遮断器１２を介して、上位変電所４と連系している。
【０００６】
同期発電機１０の出力電圧の制御は、自動電圧調整器（ＡＶＲ）２２により同期発電機１０の界磁巻線２３の電圧を制御することによって行ない、同期発電機１０の出力周波数の制御は、同期発電機１０を駆動する原動機２４の図示しない調速機により原動機２４パワーを制御することによって行なわれている。
【０００７】
また、自家発設置需要家９では、上位変電所４側からの電力を、遮断器１２、遮断器５Ａを介して受け、負荷（構内負荷）６Ａで消費するようにしている。
【０００８】
一方、系統連系保護装置２０は、同期発電機１０の出力側にその出力電流を検出する変流器１１を設け、また変流器１１の出力電流に基づいて同期発電機１０の過電流を検出する過電流継電器（ＯＣ）５１と、同期発電機１０の出力電圧異常を検出する過電圧継電器（ＯＶ）５２および不足電圧継電器（ＵＶ）５３と、同期発電機１０の逆電力を検出する逆電力継電器（ＲＰＲ）５４とを設け、これら各保護継電器の検出信号に基づいて故障トリップ回路２７を動作させ、トリップ信号を出力して遮断器２８を解放するようにしている。
【０００９】
さらに、この他に、保護手段として、遮断器２８の出力側（変電所側）に変流器１４を設け、また当該変流器１４の出力電流に基づいて過電流を検出する過電流継電器（ＯＣ）１５と、系統電源１の異常時、特に系統電源１が例えば遮断器３の解放によって遮断された時、同期発電機１０の出力電力と負荷６Ａの負荷電力とのアンバランスから、周波数や電圧が異常になることを検出する周波数低下継電器（ＵＦ）１６、周波数上昇継電器（ＯＦ）１７、過電圧継電器（ＯＶ）１８、および不足電圧継電器（ＵＶ）１９とを設け、これら各保護継電器の検出信号に基づいて故障トリップ回路１３を動作させ、トリップ信号を出力して遮断器１２を解放し、遮断器３の再閉路が可能な状態にするようにしている。
【００１０】
【特許文献】「特開平１０−２１５５２１号」
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような発電設備の系統連系保護装置においては、例えば系統電源１に異常が発生して遮断器３が開となった時に、同期発電機１０の出力電力と負荷６Ａ、６Ｂの所要電力が、有効分および無効分共にほぼ等しくなっていると、周波数も電圧もほとんど変化しないので、保護継電器１５〜１９のいずれも動作せず、運転を継続する状態となる。
【００１２】
これは、いわゆる単独運転（アイランディング）と呼ばれる現象であり、遮断器３の再閉路を妨げるという問題が発生する。
【００１３】
そこで、従来では、このような単独運転を防ぐ目的で、変電所４からの専用線により接続された転送遮断装置８を設けて、遮断器１２に対して転送遮断を実施する方法が採用されているものがある。
【００１４】
すなわち、この転送遮断装置８は、上位変電所４の遮断器３が開となった信号を検出した時に、遮断器１２に対して遮断信号を送って遮断器１２を開放するものである。
【００１５】
しかしながら、この種の転送遮断装置８は、数百ｋＷ程度の出力である中小容量の自家発電設備にとっては、非常にコストが高くなり、さらに伝送手段や伝送経路を設置する必要があるため、自家発電設備を設置することによるエネルギーコスト削減のメリットを得ることができない。
【００１６】
本発明の目的は、高価な転送遮断装置を設けることなく、系統連系中の自家用発電設備の単独運転を自家用発電設備側で確実にかつ容易に検出して保護することが可能な発電設備の系統連系保護装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に対応する発明では、原動機により駆動される同期発電機を備え、かつ遮断器を介して交流電力系統と連系される自家用発電設備の系統連系保護装置において、交流電力系統の周波数を検出する周波数検出手段と、周波数検出手段により検出された周波数の変化率を検出する周波数変化率検出手段と、周波数変化率検出手段により検出された周波数変化率に基づいて、当該周波数変化率が正である場合には同期発電機の出力電圧を低下させ、また周波数変化率が負である場合には同期発電機の出力電圧を上昇させるように、電圧揺動信号を演算し出力する電圧揺動信号演算手段と、周波数変化率検出手段により検出された周波数変化率に応じて複数のしきい値を設定し、当該各しきい値を超える毎に電圧揺動信号演算手段により演算された電圧揺動信号のゲインを切り替えるゲイン切り替え手段と、しきい値を一定時間超えたことを判定すると、出力を生じるタイマー手段と、タイマー手段からの出力により、ゲイン切り替え手段によりゲイン切り替えされた電圧揺動信号を遮断するスイッチ手段と、電圧揺動信号演算手段により演算された電圧揺動信号を発電設備の自動電圧調整器に与えることで生じる同期発電機の電圧変動に伴なって助長される周波数変動を検知し、遮断器を解放して交流電力系統から同期発電機を解列させる保護手段とを備えている。
【００１８】
従って、請求項１に対応する発明の発電設備の系統連系保護装置においては、交流電力系統の周波数の変化率を検出し、周波数変化率が正の場合には同期発電機の電圧を下げ方向に変化させ、周波数変化率が負の場合には同期発電機の電圧を上げ方向に変化させることにより、周波数変動を拡大して、前述した従来のように高価な転送遮断装置を設けることなく、系統連系中の自家用発電設備の単独運転を自家用発電設備側で確実にかつ容易に検出して同期発電機を解列し保護することができる。
また、周波数変化率が複数のしきい値の範囲であれば、単独運転ではないと判定し、この状態が一定時間継続すると、同期発電機の自動電圧調整器に与える電圧揺動信号を停止することにより、送電線が長距離でインピーダンスの大きな系統でも系統に悪影響を及ぼさずに、安定して単独運転検出を行なうことができる。
【００１９】
一方、請求項２に対応する発明では、上記請求項１に対応する発明の発電設備の系統連系保護装置において、周波数変化率検出手段により検出された周波数変化率の振動する周期を検出する周波数変化率周期検出手段と、周波数変化率検出手段により検出された周波数変化率がしきい値を超え、かつ周波数変化率周期検出手段により検出された周波数変化率の振動の周期が所定値よりも短い場合に、ゲイン切り替え手段によりゲイン切り替えされた電圧揺動信号を遮断する揺動信号遮断手段とを備えている。
【００２０】
従って、請求項２に対応する発明の発電設備の系統連系保護装置においては、交流電力系統の周波数の変化率を検出し、周波数変化率が正の場合には同期発電機の電圧を下げ方向に変化させ、周波数変化率が負の場合には同期発電機の電圧を上げ方向に変化させることにより、周波数変動を拡大して、前述した従来のように高価な転送遮断装置を設けることなく、系統連系中の自家用発電設備の単独運転を自家用発電設備側で確実にかつ容易に検出して同期発電機を解列し保護することができる。
また、周波数変化率がしきい値以上で、周波数変化率の変動周期が所定値よりも短い場合は、単独運転ではないと判定し、同期発電機の自動電圧調整器に与える電圧揺動信号を停止することにより、送電線が長距離でインピーダンスの大きな系統でも系統に悪影響を及ぼさずに、安定して単独運転検出を行なうことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態による発電設備の系統連系保護装置の構成例を示すブロック図であり、図５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。
【００２３】
すなわち、図１に示すように、本実施の形態による発電設備の系統連系保護装置が、前記図５に示した従来の発電設備の系統連系保護装置と異なる点は、前述した高価な転送遮断装置８を省略し、その代わりに、単独運転検出装置３０を備えた構成としていることである。
【００２４】
図２は、本実施の形態による単独運転検出装置３０の構成例を示すブロック図である。
【００２５】
すなわち、単独運転検出装置３０は、図２に示すように、周波数検出器４１と、周波数変化率検出器４２と、周波数変化率過大第１判定器４３と、電圧揺動信号演算手段である電圧揺動信号演算部４４と、タイマー４５と、乗算器４６とスイッチ４７とからなるゲイン切り替え手段６４と、スイッチ４８と、周波数変化率過大第２判定器４９とからなっている。
【００２６】
周波数検出器４１は、交流電力系統である上位変電所４の周波数を検出する。
【００２７】
周波数変化率検出器４２は、周波数検出器４１により検出された周波数の変化率を検出する。
【００２８】
周波数変化率過大第１判定器４３は、周波数変化率検出器４２により検出された周波数変化率が、あらかじめ定められたしきい値Ｄ_１以上であるか否かを判定する。
【００２９】
電圧揺動信号演算部４４は、周波数変化率検出器４２により検出された周波数変化率に基づいて、当該周波数変化率が正である場合には同期発電機１０の出力電圧を低下させ、また周波数変化率が負である場合には同期発電機１０の出力電圧を上昇させるように電圧揺動信号を演算し、同期発電機１０の自動電圧調整器２２に電圧揺動信号を与える。
【００３０】
タイマー４５は、変化率過大第１判定器４３によりしきい値を一定時間超えたことを判定すると、出力を生じる。
【００３１】
ゲイン切り替え手段６４は、周波数変化率検出器４２により検出された周波数変化率に応じて複数のしきい値を設定し、当該各しきい値を超える毎に電圧揺動信号演算部４４により演算された電圧揺動信号のゲインを切り替える。
【００３２】
スイッチ４８は、タイマー４５からの出力により、ゲイン切り替え手段６４によりゲイン切り替えされた電圧揺動信号の、同期発電機１０の自動電圧調整器２２への出力を遮断する。
【００３３】
周波数変化率過大第２判定器４９は、周波数変化率検出器４２により検出された周波数変化率が、あらかじめ定められたしきい値Ｄ_２以上であるか否かを判定する。
【００３４】
ここで、しきい値Ｄ_１としきい値Ｄ_２の関係は、Ｄ_１＜Ｄ_２とする。
【００３５】
次に、以上のように構成した本実施の形態による発電設備の系統連系保護装置の作用について説明する。
【００３６】
図１において、周波数検出器４１では、交流電力系統である上位変電所４の周波数を検出する。
【００３７】
周波数変化率検出器４２では、周波数検出器４１により検出された周波数の変化率ｄｆ／ｄｔを検出する。
【００３８】
いま、同期発電機１０からの出力の有効電力をＰ、無効電力をＱ、負荷６Ａおよび負荷６Ｂが必要とする有効電力をＰ_Ｌ、無効電力をＱ_Ｌとすると、系統電源１へ流出する有効電力ΔＰおよび無効電力ΔＱは、それぞれ次のように表わされる。
【００３９】
ΔＰ＝Ｐ−Ｐ_Ｌ
ΔＱ＝Ｑ−Ｑ_Ｌ
ここで、負荷６Ａおよび負荷６Ｂの電圧をＶ、周波数をｆとする。
【００４０】
そうすると、通常の場合は、ΔＰ≒０、ΔＱ≒０に近い状態で遮断器３が開となっても、負荷６Ａおよび負荷６Ｂの電圧Ｖ、周波数ｆはほとんど変化しないため、各保護継電器１５〜１９が検出できず、単独運転を継続することになる。
【００４１】
しかし、微少な周波数差から、系統電源１と負荷６Ａおよび負荷６Ｂの位相がゆっくりとずれてくるので、遮断器３の再投入は、事故拡大につながって危険な状態となり、配電系統の安定性を低下させることになる。
【００４２】
同期発電機１０の単独運転を検出する原理を、以下に説明する。
【００４３】
負荷の有効電力は
Ｐ＝Ｖ^２／Ｒ（１）
（Ｖ：電圧、Ｒ：抵抗値）
で表わされる。
【００４４】
ここで、同期発電機１０の単独運転中に、わずかに周波数が低下した場合を考える。
【００４５】
この時、電圧揺動信号演算部４４では、同期発電機１０の電圧をわずかに上げるように電圧揺動信号を出力する。
【００４６】
この電圧揺動信号演算部４４では、周波数変化率検出器４２により検出された周波数変化率ｄｆ／ｄｔに基づいて、周波数の変化を助長するように電圧揺動信号を演算し、同期発電機１０の自動電圧調整器２２に電圧揺動信号を出力する。
【００４７】
すなわち、この電圧揺動信号演算部４４では、周波数変化率ｄｆ／ｄｔに応じて自動電圧調整器２２に与える電圧揺動信号を、以下のような関係式により決める。
【００４８】
△Ｖ^＊＝−Ｋ・ｄｆ／ｄｔ
（Ｋ：定数）
すると、上記（１）式で表わされる負荷電力が増加するので、負荷のトルクが増加し、同期発電機１０の回転速度、すなわち周波数が低下する。
【００４９】
この正帰還作用により、周波数の変動を増大させる。
【００５０】
周波数変化率ｄｆ／ｄｔの過大を、周波数変化率過大第１判定器４３で判定すると、乗算器４６とスイッチ４７とにより、電圧揺動信号演算部４４からの電圧揺動信号をＡ倍（Ａ＞１）に増幅させる。
【００５１】
これにより、通常は電圧揺動信号を１倍とすることで、電圧揺動信号による同期発電機１０への外乱を小さく抑え、周波数変化率ｄｆ／ｄｔが大きくなると、電圧揺動信号を大きくして、速く周波数の変動を増大させるようになっている。
【００５２】
周波数変化率過大第１判定器４３では、周波数変化率ｄｆ／ｄｔがあらかじめ定められたしきい値Ｄ_１以上であるか否かを判定する。
【００５３】
変化率過大第２判定器４９では、周波数変化率ｄｆ／ｄｔがあらかじめ定められたしきい値Ｄ_２以上であるか否かを判定する。
【００５４】
ここで、しきい値Ｄ_１としきい値Ｄ_２の関係は、Ｄ_１＜Ｄ_２とする。
【００５５】
周波数変化率過大第２判定器４９にて、周波数変化率ｄｆ／ｄｔがしきい値Ｄ_２以上になったことを判定した場合には、異常出力信号Ｖ_３１を故障トリップ回路１３に出力する。
【００５６】
また、タイマー４５とスイッチ４８とにより、周波数変化率ｄｆ／ｄｔがしきい値Ｄ_１以上になり、かつこの状態が一定時間Ｔ_１以上継続した場合には、電圧揺動信号を０にして、同期発電機１０の自動電圧調整器２２へ電圧揺動信号を与えないようにする。
【００５７】
ここで、一定時間Ｔ_１としては通常、自家用発電設備の単独運転検出に要する時間よりも長い時間相当に設定する。
【００５８】
これにより、周波数変化率ｄｆ／ｄｔがしきい値Ｄ_１以上かつしきい値Ｄ_２未満の状態が長く続いた場合、単独運転ではない状態で同期発電機１０に大きい電圧変動を長時間与え続けることを避けるようになっている。
【００５９】
なお、最初に周波数がわずかに上昇した場合には、上記とは逆の作用により、周波数が上昇する方向に変動が増大するが、周波数変化率ｄｆ／ｄｔの過大を同様に周波数変化率過大第２判定器４９で判定し、異常信号Ｖ_３１を出力する。
【００６０】
故障トリップ回路１３では、この異常信号Ｖ_３１により、遮断器１２を遮断して同期発電機１０を解列する。
【００６１】
これにより、従来用いていた転送遮断装置８を用いなくても、自家発電設備側で単独運転を検出することが可能となる。
【００６２】
上述したように、本実施の形態による発電設備の系統連系保護装置では、交流電力系統である上位変電所４の周波数の変化率ｄｆ／ｄｔを検出し、周波数変化率が正（ｄｆ／ｄｔ＞０）の場合には同期発電機１０の電圧を下げ方向に変化させ、周波数変化率が負（ｄｆ／ｄｔ＜０）の場合には同期発電機１０の電圧を上げ方向に変化させるようにしているので、周波数変動を拡大して、前述した従来のように高価な転送遮断装置８を設けることなく、系統連系中の自家用発電設備の単独運転を自家用発電設備側で確実にかつ容易に検出して同期発電機１０を解列し保護することが可能となる。
【００６３】
また、送電線が長距離でインピーダンスの大きな系統の場合には、電圧揺動信号によって系統の電圧を変動させる恐れがあるため、単独運転ではない状態での電圧揺動信号の大きさは、系統に悪影響を及ぼさない程度にするべきとの要望がある。
【００６４】
この点、本実施の形態では、周波数変化率ｄｆ／ｄｔがしきい値Ｄ_１以上でしきい値Ｄ_２未満であれば、単独運転ではないと判定し、この状態が一定時間継続すると、同期発電機１０の自動電圧調整器２２に与える電圧揺動信号を停止するようにしているので、送電線が長距離でインピーダンスの大きな系統でも系統に悪影響を及ぼさずに、安定して単独運転検出を行なうことが可能となる。
【００６５】
（第２の実施の形態）
図３は、本実施の形態による単独運転検出装置３０の構成例を示すブロック図であり、図２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。
【００６６】
すなわち、単独運転検出装置３０は、図３に示すように、前記図２におけるタイマー４５を省略し、その代わりに、零クロスタイミング検出回路６０と周期検出回路６１とからなる周波数変化率周期検出手段６５と、比較器６２と論理積演算器６３とスイッチ４８とからなる揺動信号遮断手段６６とを備えた構成としている。
【００６７】
周波数変化率周期検出手段６５は、前記周波数変化率検出器４２により検出された周波数変化率の振動する周期を検出する。
【００６８】
揺動信号遮断手段６６は、前記周波数変化率検出器４２により検出された周波数変化率がしきい値を超え、かつ周波数変化率周期検出手段６５により検出された周波数変化率の振動の周期が所定値よりも短い場合に、前記ゲイン切り替え手段６４によりゲイン切り替えされた電圧揺動信号の、同期発電機１０の自動電圧調整器２２への出力を遮断する。
【００６９】
次に、以上のように構成した本実施の形態による発電設備の系統連系保護装置の作用について、図４を用いて説明する。
【００７０】
単独運転でない状態では、電圧揺動信号を与えても周波数の大きい変化が起こらないため、図４（ａ）に示すように時間Ｔ_１が短くなる。
【００７１】
単独運転状態では、前記第１の実施の形態で説明したように、電圧揺動信号を与えることにより周波数の変化が発生し、周波数の変化を助長する正帰還作用のために、周波数の変化が長時間続くので、図４（ｂ）に示すように時間Ｔ_１が長くなる。
【００７２】
零クロスタイミング検出回路６０では、周波数変化率検出器４２が出力する周波数変化率ｄｆ／ｄｔの符号が変わる（零クロス）タイミングを検出する。
【００７３】
周期検出回路６１では、この零クロスのタイミングより、周波数変化率ｄｆ／ｄｔが変化する周期を求める。
【００７４】
比較器６２では、周波数変化率ｄｆ／ｄｔの周期Ｔ_１としきい値Ｔ_Ｆとを比較する。
【００７５】
論理積演算器６３では、周波数変化率過大第１判定器４３からの出力と比較器６２からの出力との論理積を演算し、周波数変化率ｄｆ／ｄｔがしきい値Ｄ_１以上で、かつ周期Ｔ_１がしきい値Ｔ_Ｆよりも短い場合に、スイッチ４８を切り替え、電圧揺動信号を０にして、同期発電機１０の自動電圧調整器２２に電圧揺動信号を与えないようにする。
【００７６】
以上の作用により、同期発電機１０に大きい電圧変動を長時間与え続けることを避けるようになっている。
【００７７】
一方、単独運転になった場合には時間Ｔ_１が長くなるため、スイッチ４８が切り替わり、電圧揺動信号が出力される。
【００７８】
この電圧揺動信号が出力されると、前述した第１の実施の形態と同様の作用により、単独運転を検出することができる。
【００７９】
上述したように、本実施の形態による発電設備の系統連系保護装置では、交流電力系統である上位変電所４の周波数の変化率ｄｆ／ｄｔを検出し、周波数変化率が正（ｄｆ／ｄｔ＞０）の場合には同期発電機１０の電圧を下げ方向に変化させ、周波数変化率が負（ｄｆ／ｄｔ＜０）の場合には同期発電機１０の電圧を上げ方向に変化させるようにしているので、周波数変動を拡大して、前述した従来のように高価な転送遮断装置８を設けることなく、系統連系中の自家用発電設備の単独運転を自家用発電設備側で確実にかつ容易に検出して同期発電機１０を解列し保護することが可能となる。
【００８０】
また、送電線が長距離でインピーダンスの大きな系統の場合には、電圧揺動信号によって系統の電圧を変動させる恐れがあるため、単独運転ではない状態での電圧揺動信号の大きさは、系統に悪影響を及ぼさない程度にするべきとの要望がある。
【００８１】
この点、本実施の形態では、周波数変化率ｄｆ／ｄｔがしきい値Ｄ_１以上で、周波数変化率ｄｆ／ｄｔの変動周期が時間Ｔ_Ｆよりも短い場合は、単独運転ではないと判定し、同期発電機１０の自動電圧調整器２２に与える電圧揺動信号を停止するようにしているので、送電線が長距離でインピーダンスの大きな系統でも系統に悪影響を及ぼさず、安定して単独運転検出を行なうことが可能となる。
【００８２】
（その他の実施の形態）
尚、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形して実施することが可能である。
また、上記各実施の形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合には組み合わせた作用効果を得ることができる。
【００８３】
さらに、上記各実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより、種々の発明を抽出することができる。
例えば、上記各実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題（の少なくとも一つ）が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果（の少なくとも一つ）が得られる場合には、この構成要件が削除された構成を発明として抽出することができる。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の発電設備の系統連系保護装置によれば、高価な転送遮断装置を設けることなく、系統連系中の自家用発電設備の単独運転を自家発電設備側で確実にかつ容易に検出でき、系統から迅速に発電設備を解列して保護することが可能となる。
【００８５】
また、送電線が長距離でインピーダンスの大きな系統の場合には、電圧揺動信号によって系統の電圧を変動させる恐れがあるため、単独運転ではない状態での電圧揺動信号の大きさは、系統に悪影響を及ぼさない程度にするべきであるとの要望があるが、この点、本発明の発電設備の系統連系保護装置によれば、単独運転でない場合には同期発電機に大きい電圧変動を長時間与え続けないようにしているので、送電線が長距離でインピーダンスの大きな系統でも系統に悪影響を及ぼさずに、安定して単独運転検出を行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による発電設備の系統連系保護装置の第１の実施の形態を示すブロック図。
【図２】同第１の実施の形態による発電設備の系統連系保護装置における単独運転検出装置の構成例を示すブロック図。
【図３】本発明の第２の実施の形態による発電設備の系統連系保護装置における単独運転検出装置の構成例を示すブロック図。
【図４】同第２の実施の形態による発電設備の系統連系保護装置における作用を説明するための波形図。
【図５】従来の発電設備の系統連系保護装置の構成例を示すブロック図。
【符号の説明】
１…系統電源、
２…変圧器、
３…遮断器、
５Ａ…遮断器、
５Ｂ…遮断器、
１２…遮断器、
２８…遮断器、
４…上位変電所、
６Ａ…負荷、
６Ｂ…負荷、
７…一般需要家、
８…転送遮断装置、
９…自家発設置需要家、
１０…同期発電機、
１１…変流器、
１４…変流器、
１３…故障トリップ回路、
２７…故障トリップ回路、
１５…過電流継電器、
５１…過電流継電器、
１６…周波数低下継電器、
１７…周波数上昇継電器、
１８…過電圧継電器、
５２…過電圧継電器、
１９…不足電圧継電器、
５３…不足電圧継電器、
２０…系統連系保護装置、
２９…系統連系保護装置、
２２…自動電圧調整器、
２３…界磁巻線、
２４…原動機、
２６…配電線、
４１…周波数検出器、
４２…周波数変化率検出器、
４３…周波数変化率過大第１判定器、
４４…電圧揺動信号演算部、
４５…タイマー、
４６…乗算器、
４７、４８…スイッチ、
４９…周波数変化率過大第２判定器、
５４…逆電力継電器、
６０…零クロスタイミング検出回路、
６１…周期検出回路、
６２…比較器、
６３…論理積演算器、
６４…ゲイン切り替え手段、
６５…周波数変化率周期検出手段、
６６…揺動信号遮断手段。

Claims

原動機により駆動される同期発電機を備え、かつ遮断器を介して交流電力系統と連系される自家用発電設備の系統連系保護装置において、
前記交流電力系統の周波数を検出する周波数検出手段と、
前記周波数検出手段により検出された周波数の変化率を検出する周波数変化率検出手段と、
前記周波数変化率検出手段により検出された周波数変化率に基づいて、当該周波数変化率が正である場合には前記同期発電機の出力電圧を低下させ、また前記周波数変化率が負である場合には前記同期発電機の出力電圧を上昇させるように、電圧揺動信号を演算し出力する電圧揺動信号演算手段と、
前記周波数変化率検出手段により検出された周波数変化率に応じて複数のしきい値を設定し、当該各しきい値を超える毎に前記電圧揺動信号演算手段により演算された電圧揺動信号のゲインを切り替えるゲイン切り替え手段と、
前記しきい値を一定時間超えたことを判定すると、出力を生じるタイマー手段と、
前記タイマー手段からの出力により、前記ゲイン切り替え手段によりゲイン切り替えされた電圧揺動信号を遮断するスイッチ手段と、
前記電圧揺動信号演算手段により演算された電圧揺動信号を前記発電設備の自動電圧調整器に与えることで生じる前記同期発電機の電圧変動に伴なって助長される周波数変動を検知し、前記遮断器を解放して交流電力系統から前記同期発電機を解列させる保護手段と、
を備えて成ることを特徴とする発電設備の系統連系保護装置。
前記請求項１に記載の発電設備の系統連系保護装置において、
前記周波数変化率検出手段により検出された周波数変化率の振動する周期を検出する周波数変化率周期検出手段と、
前記周波数変化率検出手段により検出された周波数変化率がしきい値を超え、かつ前記周波数変化率周期検出手段により検出された周波数変化率の振動の周期が所定値よりも短い場合に、前記ゲイン切り替え手段によりゲイン切り替えされた電圧揺動信号を遮断する揺動信号遮断手段と、
を備えて成ることを特徴とする発電設備の系統連系保護装置。