JP2010096573A - 発電機動特性試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】始動・停止試験、調速機試験、インディシャル応答試験及び自動同期試験の各試験項目の試験効率と計測精度の向上を図る。
【解決手段】試験対象となる発電機１１の発電電圧、励磁電圧・電流、及びビート電圧と原動機駆動用のバッテリ電圧は、発電電圧計測処理部１２ａ、発電機回転速度計測処理部１２ｂ、バッテリ電圧計測処理部１２ｃ、励磁電圧・電流計測処理部１２ｄ、発電機の周波数計測処理部１２ｅ及びビート電圧計測処理部１２ｆからなる計測処理部１２にそれぞれ入力される。この計測処理部１２に入力された電圧などは、ここで処理されて記録可能な信号に変換されて記録装置１４のチャートに記録される。
【選択図】図６

Description

本発明は、発電機の始動・停止試験、調速機試験、発電機のインディシャル応答試験及び自動同期試験の４項目からなる試験を行なう発電機動特性試験装置に関するものである。

発電機動特性試験は、非常用発電設備として設置されている原動機で駆動される交流発電機の試験に適用されるもので、このような試験は、非常用発電設備について、消防法に基づく定期点検で義務付けられているために行われる。

上記発電機の動特性試験を行なう際には、発電機の回転速度を計測し、この計測値に基づいて行われている。発電機の回転速度、すなわち回転数は、原動機と発電機との結合軸にタコジェネレータ、パルスピックアップ、光電式センサーなどの各種センサーや回転計などを用いて計測を行っていることが多い（特許文献１参照。）。

しかし、非常用発電設備に使用される発電機は、比較的、中小型の発電機であるため、上記のようなセンサー類が設置されていないのが一般的である。従って、このような発電機では、回転数の計測ができないために、発電機の動特性試験を行なうことができなかった。
特開平０３−０９８４９９号公報

発電機の動特性試験を行なう際には、発電機に上記センサーを装着し、センサーと試験装置との間を配線などにより電気的に接続する必要であるために、試験を効率的に行なうことできない要因となっていた。

また、発電機の動特性試験の各試験項目を行なうに当たって、従来は、関連する計測値を一括同時に計測することが困難であり、カウンターやストップウオッチなど計時手段を用いて計測し、このような計測動作を再度繰り返す作業により対処していた。このため、検査・試験あるいは診断結果に同時性がなく、計測精度の高い判断の妨げとなっていた。

本発明の目的は、上記の事情に鑑みてなされたもので、発電機の電圧・回転速度などのアナログ信号値と各種状態変化信号を同時に計測し記録することにより、始動・停止試験、調速機試験、インディシャル応答試験及び自動同期試験の各試験項目の試験効率と計測精度の向上を図ることができる発電機動特性試験装置を提供することにある。

上記の課題を達成するために、請求項１に係る発明は、原動機で駆動される発電機と、この発電機からの発電電圧、回転速度、励磁電圧・電流、周波数及びビート電圧の各信号を取り込み、それら各信号を記録可能な信号に処理する計測処理部と、発電機始動指令信号、初期励磁信号、遮断器信号などからなるＯＮ−ＯＦＦ制御信号を記録可能な信号に処理する制御信号処理部と、前記計測処理部と制御信号処理部から出力される信号を一括同時にチャートに記録する記録装置とを備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、交流発電機の動特性試験を行なう際に、発電機の電圧・回転速度などのアナログ信号値と各種状態変化信号を同時に計測し記録することにより、試験・検査・診断などのための一括計測を可能とし、試験効率と計測精度の向上を図ることができるようにした。

以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明するに、本発明の発電機動特性試験装置は、原動機（機関）で駆動される交流発電機の電圧・回転速度などのアナログ信号や機関始動・発電機初期励磁・電圧確立などの状態表示信号を自動的に取り込み、それら信号を計測信号として一つのチャートに、一括かつ同時に記録できるよう、アナログ信号、状態表示信号を電気的に前処理するようにしたものである。

次に、発電機の動特性試験として行なわれる始動・停止試験、調速機試験（負荷遮断試験）、インディシャル応答試験（負荷急変試験）及び自動同期試験について述べる。

図１は、発電機の始動・停止タイムスケジュールを示す説明図で、この発電機の始動及び停止試験は、発電設備の良否判定には欠かすことができない重要な試験であるから、まず、図１により始動と停止試験について述べる。この試験は、回転速度、発電電圧、バッテリ（蓄電池）電圧、周波数などの各アナログ信号と、状態遷移を示す各ロジック信号を同一チャートに記録し、始動及び停止の状態を評価するものである。なお、前回チャートとの比較を行うことにより、発電機の経年変化の傾向を把握することができる。

図１において、始動試験は、始動（停電）指令発生をスタート信号とし、機関（原動機）始動→セルモータＯＦＦ→初期励磁ＯＮ→電圧確立→保護回路形成→遮断器ＯＮまでの経過時間を、後述する試験器表面パネルにデジタル表示させるとともに、発電機電圧・回転速度・蓄電池電圧のアナログ信号を含めたデータを取り込み一次処理し、メモリレコーダ（チャート記録装置）への入力信号を生成する。

次に、停止試験は、図１に示すように、停止指令（復電）をスタート信号とし、遮断器ＯＦＦ→機関停止開始→機関完全停止→準備完了までの経過時間を、後述する試験器表面パネルにデジタル表示させるとともに、発電機電圧・回転速度・蓄電池電圧のアナログ信号を含めたデータを取り込み一次処理し、メモリレコーダへの入力信号を生成する。

図２は、調速機試験（負荷遮断試験）を行うときの説明図で、この調速機試験は、発電機負荷運転時に遮断器を開放及び再投入し、発電機電圧及び回転速度の垂下率と応答時間を確認し、遮断器信号・発電機電圧・回転速度を取り込み一次処理し、メモリレコーダへの入力信号を生成する。

図３は、インディシャル応答試験（負荷急変試験）を行うときの説明図で、この応答試験は、発電機電圧の設定を急変させ、発電機電圧の応答性を確認し、設定急変のステップ信号と発電機電圧を取り込み一次処理し、メモリレコーダへの入力信号を生成する。

図４は、自動同期試験を行なうときの説明図で、この自動同期試験は、発電機並列試験時に、母線電圧と発電電圧の差電圧（ビート電圧）を測定し、自動同期化信号により遮断器が差電圧「ゼロ」で投入されることを確認する試験で、自動同期化信号・遮断器信号・ビート電圧を取り込み一次処理し、メモリレコーダへの入力信号を生成する。

図５は、始動時と停止時の特性測定例を示す特性図で、この図５において、ｃｈ１は発電機電圧の計測値、ｃｈ２は「Ｆ−Ｖ出力」で、回転数（回転速度）の計測値、ｃｈ３は蓄電池電圧の計測値、ｃｈ４は周波数の計測値である。

図６は、上記各試験を行なうときの、本発明の実施の形態を示すブロック構成図で、図６において、１１は試験対象となる発電機で、この発電機１１の発電電圧、励磁電圧・電流、及びビート電圧と、原動機（図示省略）駆動用のバッテリ電圧は、発電電圧計測処理部１２ａ、発電機回転速度計測処理部１２ｂ、バッテリ電圧計測処理部１２ｃ、励磁電圧・電流計測処理部１２ｄ、発電機の周波数計測処理部１２ｅ及びビート電圧計測処理部１２ｆからなる計測処理部１２にそれぞれ入力される。

発電電圧計測処理部１２ａは、入力された発電電圧を、その電圧の実効値に比例した直流電圧に変換して、そのアナログ信号をチャート記録装置１４のチャート１４ａに記録する。この計測処理部１２ａで得られた電圧は、交流発電機１１の始動試験、停止試験、調速機試験及びインディシャル応答試験のときに使用される。

また、発電機回転速度計測処理部１２ｂは、入力周波数（回転速度）に比例した直流電圧に変換して、そのアナログ信号をチャート記録装置１４のチャート１４ｂに記録する。この計測処理部１２ｂで得られた回転速度に比例した電圧は、始動試験と停止試験のときに使用される。

さらに、周波数計測処理部１２ｅは、入力周波数に比例した直流電圧に変換してそのアナログ信号をチャート記録装置１４のチャ−ト１４ｅに記録する。この計測処理部１２ｅで得られた周波数に比例した電圧は、始動・停止試験、調速機試験及びインディシャル応答試験のときに使用される。

１２ｃは、発電機１１を駆動するための原動機（図示省略）用バッテリ電圧が供給されるバッテリ電圧計測処理部で、この計測処理部１２ｃは、原動機始動用蓄電池などの電圧に比例した直流電圧に変換して、そのアナログ信号をチャート記録装置１４のチャート１４ｃに記録する。この計測処理部１２ｃで得られた電圧は、始動・停止試験のときに使用される。

１２ｄは、発電機１１の励磁電圧・励磁電流計測処理部で、この計測処理部１２ｄは、入力交流電圧・電流の実効値に比例した直流電圧に変換して、そのアナログ信号をチャート記録装置１４のチャート１４ｄに記録する。この計測処理部１２ｄで得られた電圧は、始動・停止試験とインディシャル応答試験のときに使用される。

１２ｆは、ビート電圧計測処理部で、この計測処理部１２ｆは入力交流電圧を減衰させ、交流電圧出力に変換して、そのアナログ信号をチャ−ト記録装置１４のチャート１４ｆに記録する。この計測処理部１２ｆで得られた出力は、自動同期試験のときに使用される。

１３は、制御信号処理部で、この処理部１３は、各制御信号（例えば、発電機始動指令信号、初期励磁信号、遮断器信号など）のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出し、そのＯＮ／ＯＦＦ変化をチャート１４ｇに記録する。この処理部１３からの各制御信号は、各試験に使用される。

上述した発電機の始動・停止試験、調速機試験、インディシャル応答試験及び自動同期試験の各試験項目と測定項目（入力信号）及び入力方法との対応関係を表１に示す。

表１において、試験項目の始動試験ａは、Ｎｏ．６を除いて、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３まで行い、試験項目の停止試験ｂは、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５とＮｏ．１３，１４，１７，１９〜２１まで行う。また、試験項目の調速機試験ｃは、Ｎｏ．１，５，１３の３つの試験を行なう。以下同様に、インディシャル応答試験ｄと自動同期試験ｅは、表１の試験別測定項目の欄に、「●」印で示す試験が行なわれる。

図７は発電機動特性試験器のパネルイメージを示す平面図で、図７において、ＴＳは試験選択スイッチ部で、この選択スイッチ部ＴＳは、始動試験を行なうときに操作される選択スイッチＴＳ１、同じく停止試験を行なうときの選択スイッチＴＳ２、同じく調速機試験を行なうときの選択スイッチＴＳ３、同じくインディシャル応答試験を行なうときの選択スイッチＴＳ４、同じく自動同期試験を行なうときの選択スイッチＴＳ５から構成される。

ＣＴＤはカウンター表示部、ＬＧＩはロジック入力部、ＬＧＯはロジック出力部、ＡＬＩはアナログ入力部、ＡＬＯはアナログ出力部、ＰＷは電源部、ＰＯＭは電力測定用ＶＴ−ＣＴ入力部で、ロジック出力部ＬＧＯとアナログ出力部ＡＬＯは、図６に示すチャート記録装置１３に接続される。

上記において、非常用発電設備に使用される発電機は、回転数の計測ができないため、発電機の動特性試験を行なうことができないと述べてきたが、常用発電設備に使用される発電機では、回転数に計測ができるために、発電機の動特性試験を行なうことができる。

発電機の始動・停止タイムスケジュールを示す説明図 調速機試験（負荷遮断試験）を行うときの説明図。 インディシャル応答試験（負荷急変試験）を行うときの説明図。 自動同期試験を行なうときの説明図。 始動時と停止時の特性測定例を示す特性図。 本発明の実施の形態を示すブロック構成図。 発電機動特性試験器のパネルイメージを示す平面図。

符号の説明

１１…発電機
１２…計測処理部
１３…制御信号処理部
１４…チャート記録装置

Claims (1)

1. 原動機で駆動される発電機と、
   この発電機からの発電電圧、回転速度、励磁電圧・電流、周波数及びビート電圧の各信号を取り込み、それら各信号を記録可能な信号に処理する計測処理部と、
   発電機始動指令信号、初期励磁信号、遮断器信号などからなるＯＮ−ＯＦＦ制御信号を記録可能な信号に処理する制御信号処理部と、
   前記計測処理部と制御信号処理部から出力される信号を一括同時にチャートに記録する記録装置とを備えたことを特徴とする発電機動特性試験装置。

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