JP2012075211A - Power generator voltage control system of power generation plant - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発電プラントの発電機電圧制御システムに関する。 The present invention relates to a generator voltage control system for a power plant.
図6は、従来の発電プラントの発電機電圧制御装置の概要を示す。本図は、発電機1を、主変圧器3の高圧側にある主変圧器遮断器2の投入により送電系統側と同期させる高圧同期方式のプラントを例として記載している。発電機1の運転時、発電機1で発生した電力は、発電機1出力側に設けられた主変圧器3,主変圧器遮断器2及び開閉所14を介して外部の送電系統に出力されると共に、発電機1と主変圧器3の間から分岐した回路に接続される所内変圧器4及び前記所内変圧器4に接続される所内変圧器受電遮断器5を介して所内高圧母線6に給電される。所内高圧母線6には、発電プラントの運転に必要な所内負荷電動機7等が接続されている。
FIG. 6 shows an outline of a conventional generator voltage control device for a power plant. This figure describes, as an example, a high-voltage synchronous plant in which the generator 1 is synchronized with the transmission system side by turning on the
また、発電機1の出力運転に必要な発電機1の励磁電源は、発電機1と主変圧器3の間から分岐した回路から励磁電源変圧器8を介して接続されるサイリスタ9にて直流電力に変換され、直流電力は前記サイリスタ9に接続される界磁遮断器10を介して界磁巻線11に供給される。
In addition, the excitation power source of the generator 1 necessary for the output operation of the generator 1 is a direct current by a
尚、発電機1の出力側に設けられた計器用変圧器12は発電機出力電圧を計測し、発電機電圧制御装置13は本電圧信号を取り込み、発電機1出力電圧が所定の電圧値となる様にサイリスタ9を制御することにより、界磁巻線11に供給される界磁電流を制御する。
Note that the
発電機1が送電系統と接続され、出力運転している状態で、送電系統や開閉所14で短絡・地絡等の電気事故が発生し、保護装置15が前記電気事故を検出すると、事故点と発電プラントを切離すことを目的に、前記保護装置15は主変圧器遮断器2に開放信号を出力する。これにより、主変圧器遮断器2が開放し、発電プラントは事故点から切離される。発電プラントは、発電プラントの運転に必要な所内負荷のみに電源を供給する所内単独運転へ移行し、運転を継続する。
When an electrical accident such as a short circuit or ground fault occurs in the power transmission system or the
上記の様に、送電系統や開閉所14で短絡・地絡等の電気事故が発生し、発電機1の出力電圧が低下すると、発電機電圧制御装置13が計器用変圧器12を介してこの発電機出力電圧の低下を検知する。そして、発電機電圧制御装置13は、発電機1が所定の電圧を出力する様に、発電機1の出力電圧を上昇させる方向に制御する。
As described above, when an electrical accident such as a short circuit or a ground fault occurs in the power transmission system or the
一方、保護装置15が事故を検出し、主変圧器遮断器2を開放すると、事故点が除去され、発電機出力電圧が復帰する。この時、発電機電圧制御装置13は低下した発電機1出力電圧を上昇させる方向に制御している。そのため、フィードバックにより発電機1出力電圧が定格値に戻るまでには、制御遅れがあることから、発電機1出力電圧は定格値をオーバーシュートし、発電プラントの所内変圧器4や前記所内変圧器4を介して給電される所内負荷等の電気設備に過電圧を印加させてしまい、機器損傷を引き起こす可能性があった。また、このような過電圧により、所内変圧器4等の変圧器は過励磁状態となり、増大した励磁電流によって、変圧器を保護するために設置されている比率差動継電器20を誤動作させる可能性があり、所内単独運転の継続ができなくなるという問題があった。
On the other hand, when the
以上のように、従来の発電プラントの構成では、送電系統等での事故発生時に、発電機電圧制御のオーバーシュートによる過電圧が生じ、所内電気設備の損傷や変圧器保護用の比率差動継電器の誤動作により、所内単独運転の継続が不可能になることが有り得るという問題があった。 As described above, in the conventional power plant configuration, when an accident occurs in the power transmission system, etc., an overvoltage occurs due to overshoot of the generator voltage control, and damage to the on-site electrical equipment and the ratio differential relay for transformer protection There was a problem that it may become impossible to continue the in-house independent operation due to a malfunction.
そこで本発明の目的とするところは、送電系統等の外部事故により所内単独運転へ移行する発電プラントにおいて、事故除去後の制御のオーバーシュートによる過電圧の発生を抑制し、所内単独運転の継続を可能とすることにある。 Therefore, the object of the present invention is to suppress the occurrence of overvoltage due to control overshoot after the accident is removed in a power plant that shifts to in-house single operation due to an external accident such as a power transmission system, etc. It is to do.
本発明は、発電機通常運転時には、発電機出力側に設けた計器用変圧器により前記発電機出力電圧を監視し、前記発電機の出力電圧が所定の電圧値となるようにサイリスタを制御する発電機電圧制御装置が送電系統や開閉所での電気事故発生時には、前記事故を検知する保護装置の事故検出信号に基づき、前記発電機の界磁巻線に無負荷界磁電圧を発生させる制御にその制御モードを切替えることを特徴とする。 The present invention monitors the generator output voltage by an instrument transformer provided on the generator output side during normal operation of the generator, and controls the thyristor so that the output voltage of the generator becomes a predetermined voltage value. Control that causes the generator voltage control device to generate a no-load field voltage in the field winding of the generator based on the accident detection signal of the protective device that detects the accident when an electrical accident occurs in a power transmission system or switching station The control mode is switched to the above.
本発明によれば、送電系統等の外部事故により所内単独運転へ移行する発電プラントにおいて、事故除去後の制御のオーバーシュートによる過電圧の発生量を抑制し、所内単独運転の継続が可能である。 According to the present invention, in a power plant that shifts to in-house single operation due to an external accident such as a power transmission system, it is possible to suppress the amount of overvoltage generated due to control overshoot after the accident is removed, and to continue in-house single operation.
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明を採用した一実施例である発電プラントの発電機電圧制御システムの構成を示す。 FIG. 1 shows a configuration of a generator voltage control system of a power plant that is an embodiment employing the present invention.
図1では、発電機1を主変圧器3高圧側にある主変圧器遮断器2の投入により送電系統側と並列させる高圧同期方式の発電プラントの所内電源設備の構成を示している。発電機1の運転時、発電機1で発生した電力は、発電機1出力側に設けられた主変圧器3,主変圧器遮断器2及び開閉所14を介して外部の送電系統に出力されると共に、発電機1と主変圧器3の間から分岐した回路に接続される所内変圧器4及び前記所内変圧器4に接続される所内変圧器受電遮断器5を介して所内高圧母線6に給電される。所内高圧母線6には、発電プラントの運転に必要な所内負荷電動機7等の所内負荷が接続されている。
FIG. 1 shows the configuration of the on-site power supply facility of a high-voltage synchronous power plant in which the generator 1 is placed in parallel with the power transmission system side by turning on the main
また、発電機1の出力運転に必要な発電機1の励磁電源は、発電機1と主変圧器3の間から分岐した回路から励磁電源変圧器8を介して接続されるサイリスタ9にて直流電力に変換され、この電力は前記サイリスタ9に接続される界磁遮断器10を介して界磁巻線11に供給される。
In addition, the excitation power source of the generator 1 necessary for the output operation of the generator 1 is a direct current by a
尚、発電機1を運転する際、発電機1の出力側に設けられた計器用変圧器12が発電機出力電圧を計測し、本電圧信号は発電機電圧制御装置13に取り込まれる。そして、前記発電機電圧制御装置13は、発電機出力電圧が所定の電圧値となる様にサイリスタ9を制御することにより、界磁巻線11に供給される界磁電流を制御する。
When the generator 1 is operated, an
ここで、送電系統や開閉所14で短絡等の電気事故が発生すると、送電系統や開閉所14の状態を監視する保護装置15が事故を検知する。保護装置15によって電気事故が検知されると、保護装置15は、主変圧器遮断器2へ開放指令を伝送すると共に、発電機電圧制御装置13へ電気事故発生の信号を伝送する。電気事故は、主変圧器遮断器2の開放によって除去されるが、保護装置15は一旦事故を検知すると、事故要因の除去を確認してリセット操作を行うまで事故信号出力を継続する構成となっている。
Here, when an electrical accident such as a short circuit occurs in the power transmission system or the
この時、主変圧器遮断器2が開放されると、発電プラントは送電系統から切離され、発電機1は、発電機1の出力運転に必要な所内負荷電動機7等の所内負荷、及び励磁電源として励磁電源変圧器8にのみ電力を供給しながら運転を継続する所内単独運転へと移行する。尚、所内単独運転時における発電機1の出力運転に必要な電力は、発電機1の定格の出力容量の数%程度である。
At this time, when the main
発電機電圧制御装置13は、電気事故発生の信号を受信すると、所定電圧値モードから無負荷界磁電圧モードに切替わる。所定電圧値モードとは、発電機1の出力側に設けられた計器用変圧器12によって発電機出力電圧を監視し、発電機出力電圧が所定の電圧値となる様に制御するモードである。なお、電気事故発生により、発電プラントは所内単独運転に移行するが、上記の様に、所内単独運転時の発電機1の出力は定格容量に比べて非常に小さい。そこで、無負荷界磁電圧モードでは、界磁巻線11に発電機1の無負荷界磁電圧を発生させる様に制御するモードであり、このモードにおいて発電機1の運転を継続する。
When the generator
ここで、発電機1の出力電圧の許容変動範囲は、「電気学会電気規格調査会標準規格同期機 JEC−2130」で規定されており、例えば、定格出力10MVA以上の発電機であれば、±5%以下である。そこで、界磁巻線11に発電機1の無負荷界磁電圧を発生させる様に制御する無負荷界磁電圧モードに切替えた後も、発電機1出力側に設けた計器用変圧器12は発電機出力電圧を監視する。そして、発電機1の出力電圧が設定値(電圧変動の許容範囲が±5%なので、これ以下の変動範囲を設定)の範囲外となる状態がある時間(例えば設定値を±4%で設定した場合、±4%の電圧変動を発電機1等の所内電源機器が許容する時間以下)になると、通常の発電機1の出力側に設けられた計器用変圧器12によって発電機出力電圧を監視し、発電機出力電圧が所定の電圧値となる様に制御する所定電圧値モードに戻し、所内単独運転を継続する。
Here, the allowable fluctuation range of the output voltage of the generator 1 is defined in “Electrical Society of Japan Electrical Standards Survey Standard Standard Synchronous Machine JEC-2130”. For example, if the generator has a rated output of 10 MVA or more, ± 5% or less. Therefore, even after switching to the no-load field voltage mode in which the field winding 11 is controlled to generate the no-load field voltage of the generator 1, the
このように、本実施例では、発電機通常運転時には、発電機出力側に設けた計器用変圧器により発電機出力電圧を監視し、発電機の出力電圧が所定の電圧値となるように前記サイリスタを制御し、送電系統や開閉所での電気事故発生時には、発電機電圧制御装置が事故を検知する保護装置の事故検出信号に基づき、発電機の界磁巻線に無負荷界磁電圧を発生させる制御に切替えることを特徴とする。この制御により、事故除去後の制御のオーバーシュートによる過電圧の発生を抑制し、所内単独運転の継続を可能とする。また、発電機電圧の過渡変動量を抑制すると共に、その継続時間を短時間で収束させ、安定した所内単独運転を継続することが可能となる。 As described above, in this embodiment, during the normal operation of the generator, the generator output voltage is monitored by the instrument transformer provided on the generator output side, and the output voltage of the generator becomes a predetermined voltage value. When an electrical accident occurs in the power transmission system or switching station by controlling the thyristor, an unloaded field voltage is applied to the field winding of the generator based on the accident detection signal of the protective device that the generator voltage control device detects the accident. It is characterized by switching to the generated control. By this control, the occurrence of overvoltage due to control overshoot after the accident is removed is suppressed, and the in-house independent operation can be continued. In addition, it is possible to suppress the transient fluctuation amount of the generator voltage, converge the duration in a short time, and continue the stable in-house operation alone.
図2は、本発明を採用した一実施例である発電プラントの発電機電圧制御システムの構成を示す。実施例1の発電機電圧制御装置13は、保護装置15から伝送される事故信号の入力のみで、界磁巻線11に発電機1の無負荷界磁電圧を発生させる様に制御する無負荷界磁電圧モードに切替えていた。一方、本実施例では、発電機1が送電系統と接続されている状態で、送電系統や開閉所14で電気事故が発生した時のみ発電機電圧制御装置13が制御モードを切替える様に、保護装置15から伝送される事故信号と、保護装置15からの指令により主変圧器遮断器2が開放したことを示す信号とのAND条件の成立により、発電機電圧制御装置13の制御モードを切替える。
FIG. 2 shows a configuration of a generator voltage control system of a power plant that is an embodiment employing the present invention. The generator
図3は、本発明を採用した一実施例である発電プラントの発電機電圧制御システムの構成を示す。実施例1の発電機電圧制御装置13は、保護装置15から伝送される事故信号の入力のみで、界磁巻線11に発電機1の無負荷界磁電圧を発生させる様に制御する無負荷界磁電圧モードに切替えていた。一方、本実施例では、発電機1が送電系統と接続されている状態で、送電系統や開閉所14で電気事故が発生した時のみ発電機電圧制御装置13が制御モードを切替える様に、保護装置15から伝送される事故信号と主変圧器遮断器2の閉信号に瞬時動作,限時復帰タイマー17を設けた信号とのAND条件の成立により発電機電圧制御装置13の制御モードを切替える。尚、前記の瞬時動作,限時復帰タイマー17の設定値としては、保護装置15から伝送される事故信号により発電機電圧制御装置13の制御モードの切替完了まで信号出力を継続できる長さとする。
FIG. 3 shows a configuration of a generator voltage control system of a power plant that is an embodiment employing the present invention. The generator
図4は、本発明を採用した一実施例である発電プラントの発電機電圧制御システムの構成を示す。図4に示す発電プラントは、発電機1の出力側でかつ主変圧器3の低圧側に設けた発電機負荷開閉器16の投入により発電機1を送電系統に並列させる低圧同期方式の発電プラントである。実施例3は、発電機1が送電系統と接続されている状態で、送電系統や開閉所14で電気事故が発生した時のみ発電機電圧制御装置13が制御モードを切替える様に、保護装置15から伝送される事故信号と主変圧器遮断器2の閉信号に瞬時動作,限時復帰タイマー17を設けた信号とのAND条件の成立を制御モードの切替条件としていた。一方、本実施例では、低圧同期方式のプラントにおいても発電機1が送電系統と接続されている状態で、送電系統や開閉所14で電気事故が発生した時のみ発電機電圧制御装置13の制御モードを切替える様に、実施例3の条件に発電機負荷開閉器16の閉信号を加え、3つの条件のAND条件の成立により発電機電圧制御装置13の制御モードを切替える。尚、図4は、主変圧器遮断器2の開閉状態を示す条件として、実施例3と同じ条件としたが、実施例2と同じ条件とすることも可能である。
FIG. 4 shows a configuration of a generator voltage control system of a power plant that is an embodiment employing the present invention. The power plant shown in FIG. 4 is a low-voltage synchronous power plant in which the generator 1 is placed in parallel with the power transmission system by inserting a
図5は、本発明を採用した一実施例である発電プラントの発電機電圧制御システムの構成を示す。実施例1は、発電機電圧制御装置13が保護装置15から伝送される事故信号の入力により、界磁巻線11に発電機1の無負荷界磁電圧を発生させる様に制御するモードに切替えていた。一方、本実施例では、所内変圧器4一次側に設置した所内変圧器計器用変流器18、及び励磁電源変圧器8一次側に設けられた励磁電源変圧器計器用変流器19、及び発電機1出力側に設置した計器用変圧器12から得られる電気信号を発電機電圧制御装置13に取り込む点が相違する。発電機電圧制御装置13は、前記電気信号により所内負荷の消費電力及び励磁電源の消費電力を監視しており、保護装置15から事故信号が入力されると、前記の発電プラントの消費電力分の発電をするのに適切な界磁電圧を界磁巻線11に発生させる様に制御するモードに切替える。
FIG. 5 shows a configuration of a generator voltage control system of a power plant that is an embodiment employing the present invention. In the first embodiment, the generator
尚、図5では、所内変圧器回路及び励磁電源変圧器回路の消費電力を計測する方法の一例として、所内変圧器4一次側,励磁電源変圧器8一次側に設けられた計器用変流器と、発電機1出力側に設けられた計器用変圧器12にて所内消費電力を監視する構成を記載したが、所内消費電力の計測方法として他の方法を適用することも可能である。また、保護装置15からの事故信号を発電機電圧制御装置13に取り込む構成としては、実施例2〜4の構成とすることも可能である。また、発電プラントの消費電力を発電するために適切な界磁電圧を界磁巻線11に発生させる制御モードに切替えた後、発電機電圧制御装置13の監視及び制御モードの再切替えの構成は、実施例1と同様である。
In FIG. 5, as an example of a method for measuring the power consumption of the in-house transformer circuit and the excitation power transformer circuit, the current transformer for the instrument provided on the primary side of the in-house transformer 4 and the primary side of the
このように、本実施例では、送電系統や開閉所での電気事故発生時には、発電機電圧制御装置が、事故を検知する保護装置の事故検出信号を取り込み、事故検出信号入力時には、発電機の界磁巻線に、計測している所内消費電力を発電機が供給するのに対して適切な界磁電圧を発生させる制御に切替える構成を有することで、所内電源設備に過電圧を印加させることを防止し、発電機電圧の過渡変動を短時間で収束させ、安定した所内単独運転を継続することが可能となる。 Thus, in this embodiment, when an electrical accident occurs in the power transmission system or switching station, the generator voltage control device captures the accident detection signal of the protective device that detects the accident, and when the accident detection signal is input, By having a configuration that switches the field winding to control that generates an appropriate field voltage while the generator supplies the measured in-site power consumption, it is possible to apply an overvoltage to the on-site power supply equipment. It is possible to prevent the transient fluctuation of the generator voltage from being converged in a short time and to continue the stable in-house operation.
1 発電機
2 主変圧器遮断器
3 主変圧器
4 所内変圧器
5 所内変圧器受電遮断器
6 所内高圧母線
7 所内負荷電動機
8 励磁電源変圧器
9 サイリスタ
10 界磁遮断器
11 界磁巻線
12 計器用変圧器、
13 発電機電圧制御装置
14 開閉所
15 保護装置
16 発電機負荷開閉器
17 瞬時動作,限時復帰タイマー
18 所内変圧器計器用変流器
19 励磁電源変圧器計器用変流器
20 比率差動継電器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
13 Generator
Claims (6)
前記発電機と前記主変圧器の間から分岐した回路に接続される所内変圧器、及び前記所内変圧器に接続される所内変圧器受電遮断器を介して接続される、発電プラントの運転に必要な所内負荷に電力を供給する所内高圧母線より構成される所内電源系統と、
更に、前記発電機と前記主変圧器の間から分岐した回路に接続される励磁電源変圧器から供給される交流電力を直流電力に変換するサイリスタと、前記サイリスタ出力側に接続され、事故時に励磁回路を遮断する界磁遮断器と、
前記サイリスタを制御することにより発電機界磁電流を制御する発電機電圧制御装置及び前記発電機電圧制御装置に前記発電機出力電圧信号を伝送する計器用変圧器を有する発電プラントの発電機電圧制御システムにおいて、
発電機通常運転時には、発電機出力側に設けた計器用変圧器により前記発電機出力電圧を監視し、前記発電機の出力電圧が所定の電圧値となるように前記サイリスタを制御し、送電系統や開閉所での電気事故発生時には、前記事故を検知する保護装置の事故検出信号に基づき、前記発電機電圧制御装置が前記発電機の界磁巻線に無負荷界磁電圧を発生させる制御に切替えることを特徴とする発電プラントの発電機電圧制御システム。 A generator, a main transformer provided on the generator output side, a main transformer circuit breaker connected to the main transformer high-voltage side, and a power transmission system connected via a switch station, the switch station and the power transmission system A protective device for detecting electrical accidents,
Necessary for operation of a power plant connected via an in-house transformer connected to a circuit branched from the generator and the main transformer, and an in-house transformer power receiving breaker connected to the in-house transformer An on-site power system consisting of an in-house high-voltage bus that supplies power to the in-house load,
Furthermore, a thyristor for converting AC power supplied from an excitation power transformer connected to a circuit branched from the generator and the main transformer to DC power, and connected to the thyristor output side, is excited in the event of an accident. A field breaker that breaks the circuit;
Generator voltage control device for controlling a generator field current by controlling the thyristor, and generator voltage control of a power plant having an instrument transformer for transmitting the generator output voltage signal to the generator voltage control device In the system,
During normal operation of the generator, the generator output voltage is monitored by an instrument transformer provided on the generator output side, and the thyristor is controlled so that the output voltage of the generator becomes a predetermined voltage value. When an electrical accident occurs at a switch or in a switching station, the generator voltage control device controls the generator coil to generate a no-load field voltage based on the accident detection signal of the protective device that detects the accident. A generator voltage control system for a power plant characterized by switching.
前記発電機と前記主変圧器の間から分岐した回路に接続される所内変圧器、及び前記所内変圧器に接続される所内変圧器受電遮断器を介して接続される、発電プラントの運転に必要な所内負荷に電力を供給する所内高圧母線より構成される所内電源系統と、
更に、前記発電機と前記主変圧器の間から分岐した回路に接続される励磁電源変圧器から供給される交流電力を直流電力に変換するサイリスタと、前記サイリスタ出力側に接続され、事故時に励磁回路を遮断する界磁遮断器と、
前記サイリスタを制御することにより発電機界磁電流を制御する発電機電圧制御装置及び前記発電機電圧制御装置に前記発電機出力電圧信号を伝送する計器用変圧器を有する発電プラントの発電機電圧制御システムにおいて、
発電機通常運転時には、発電機出力側に設けた前記計器用変圧器により発電機出力電圧を監視し、前記発電機の出力電圧が所定の電圧値となるように前記サイリスタを制御し、前記所内負荷に電源を供給する前記所内変圧器回路、及び前記発電機の励磁電源を供給する前記励磁電源変圧器回路の消費電力を監視し、
送電系統や開閉所での電気事故発生時には、前記発電機電圧制御装置が、事故を検知する前記保護装置の事故検出信号を取り込み、前記事故検出信号入力時には、前記発電機の界磁巻線に、計測している所内消費電力を発電機が供給するのに対して適切な界磁電圧を発生させる制御に切替える構成を有することを特徴とする発電プラントの発電機電圧制御システム。 A generator, a main transformer provided on the generator output side, a main transformer circuit breaker connected to the main transformer high-voltage side, and a power transmission system connected via a switch station, the switch station and the power transmission system A protective device for detecting electrical accidents,
Necessary for operation of a power plant connected via an in-house transformer connected to a circuit branched from the generator and the main transformer, and an in-house transformer power receiving breaker connected to the in-house transformer An on-site power system consisting of an in-house high-voltage bus that supplies power to the in-house load,
Furthermore, a thyristor for converting AC power supplied from an excitation power transformer connected to a circuit branched from the generator and the main transformer to DC power, and connected to the thyristor output side, is excited in the event of an accident. A field breaker that breaks the circuit;
Generator voltage control device for controlling a generator field current by controlling the thyristor, and generator voltage control of a power plant having an instrument transformer for transmitting the generator output voltage signal to the generator voltage control device In the system,
During normal operation of the generator, the generator output voltage is monitored by the instrument transformer provided on the generator output side, and the thyristor is controlled so that the output voltage of the generator becomes a predetermined voltage value. Monitoring power consumption of the on-site transformer circuit for supplying power to a load and the excitation power transformer circuit for supplying excitation power of the generator;
When an electrical accident occurs in a power transmission system or switching station, the generator voltage control device captures an accident detection signal of the protection device that detects the accident, and when the accident detection signal is input, it is applied to the field winding of the generator. A generator voltage control system for a power plant, characterized in that it has a configuration for switching to control that generates an appropriate field voltage while the measured power consumption is supplied by the generator.
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