JP2012127828A - 電力測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の向上を図ることのできる電力測定装置を得る。
【解決手段】発電機２のａ，ｂ，ｃ相の相間電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａを単相ＶＴ３ａ〜３ｃにて測定し、ＣＴ４ａ〜４ｃにて線電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを測定し、電力変換装置５ａ〜５ｃにて上記相間電圧と上記線電流とに基づきＷＡ１＝Ｖａｂ×Ｉａ，ＷＡ２＝Ｖｂａ×Ｉｂ，ＷＢ１＝Ｖｂｃ×Ｉｂ，ＷＢ２＝Ｖｃｂ×Ｉｃ，ＷＣ１＝Ｖｃａ×Ｉｃ，ＷＣ２＝Ｖａｃ×Ｉａの６パターンの単相電力を求め、演算装置６のＶＴ異常判定手段６ａが上記６パターンの単相電力の差に基づいて単相ＶＴ３ａ〜３ｃに異常の有無を判定し、異常と判定されたとき上記６パターンの単相電力のうちの所定の二つの単相電力の和から三相電力を求め、電力測定を継続できるので、信頼性の向上を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力測定装置に係り、特に信頼性の向上を図ることのできる電力測定装置に関する。

従来の電力測定装置としての発電機監視制御装置における演算処理部は、次のように動作する。すなわち、発電機の出力側母線に装着された変流器および出力側母線の電圧を検出する電圧変成器から入力信号を入力し、発電機電流、発電機有効電力、発電機無効電力、電力量、力率等の計測項目のデータを演算処理部により演算処理し、必要により表示部に表示できる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１５９７１号公報（例えば、段落番号００１６，００１７、及び図１）

従来の発電機監視制御装置は以上のように構成され、計器用変圧器が故障等により使用できなくなった場合の電力計測については特別の考慮がなされていないものと思われ、電力計測が不可能となるので計器用変圧器の故障等の場合の信頼性の向上が要請される。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、三相の相間電圧をそれぞれ測定する電圧測定手段のうちいずれか一つが異常と判定された場合でも電力計測を継続することができ、信頼性の向上を図ることのできる電力測定装置を得ることを目的とする。

この発明に係る電力測定装置においては、
電圧測定装置と電流測定装置と電力変換装置と演算装置とを備えた電力測定装置であって、
上記電圧測定装置は、三相交流発電機の相間電圧をそれぞれ測定する電圧測定手段を有するものであり、
上記電流測定装置は、上記三相交流発電機の線電流をそれぞれ測定する電流測定手段を有するものであり、
上記電力変換装置は、上記相間電圧と上記線電流とに基づき複数のパターンの単相電力を求めるものであり、
上記演算装置は、電圧測定手段異常判定手段と三相電力算出手段とを有し、
上記電圧測定手段異常判定手段は、上記複数のパターンの単相電力同士の差に基づいて上記電圧測定手段の異常の有無を判定するものであり、
上記三相電力算出手段は、上記電圧測定手段異常判定手段にて上記電圧測定手段が異常でないと判定されたとき上記複数のパターンの単相電力に基づいて三相電力を求め、上記電圧測定手段異常判定手段にて上記電圧測定手段が異常と判定されたとき上記複数のパターンの単相電力の中から所定の二つの単相電力を選んでその和から三相電力を求めるものである。

この発明は、電圧測定装置と電流測定装置と電力変換装置と演算装置とを備えた電力測定装置であって、
上記電圧測定装置は、三相交流発電機の相間電圧をそれぞれ測定する電圧測定手段を有するものであり、
上記電流測定装置は、上記三相交流発電機の線電流をそれぞれ測定する電流測定手段を有するものであり、
上記電力変換装置は、上記相間電圧と上記線電流とに基づき複数のパターンの単相電力を求めるものであり、
上記演算装置は、電圧測定手段異常判定手段と三相電力算出手段とを有し、
上記電圧測定手段異常判定手段は、上記複数のパターンの単相電力同士の差に基づいて上記電圧測定手段の異常の有無を判定するものであり、
上記三相電力算出手段は、上記電圧測定手段異常判定手段にて上記電圧測定手段が異常でないと判定されたとき上記複数のパターンの単相電力に基づいて三相電力を求め、上記電圧測定手段異常判定手段にて上記電圧測定手段が異常と判定されたとき上記複数のパターンの単相電力の中から所定の二つの単相電力を選んでその和から三相電力を求めるものであるので、
電圧測定手段が異常と判定されたときでも、所定の二つの単相電力の演算値から三相電力を算出することにより電力測定を継続できるので、信頼性の向上を図ることができる。

この発明の実施の形態１である電力測定装置の構成を示す構成図である。 図１の演算装置の動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２である電力測定装置の構成を示す構成図である。 図３の演算装置の動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態３である電力測定装置の構成を示す構成図である。 図５の演算装置の動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態４である電力測定装置の構成を示す構成図である。 図７の演算装置の動作を説明するためのフローチャートである。

実施の形態１．
図１、図２は、この発明を実施するための実施の形態１を示すものであり、図１は電力測定装置の構成を示す構成図、図２は演算装置の動作を説明するためのフローチャートである。図１において、ガスタービン１に三相交流の発電機２が連結され駆動される。発電機２の出力線ａ，ｂ，ｃには電圧測定装置３及び電流測定装置４が接続されている。電圧測定装置３は、電圧検出手段としての３台の単相ＶＴ（単相計器用変圧器）３ａ，３ｂ，３ｃを有し、それぞれが発電機２の出力線ａ，ｂ，ｃの各線間に接続され、一次側がΔ結線された形になっている。電流測定装置４は、電流検出手段としての３台のＣＴ（計器用変流器）４ａ，４ｂ，４ｃがそれぞれ発電機２の出力線ａ，ｂ，ｃに設けられ、発電機２の出力線ａ，ｂ，ｃの線電流を測定する。単相ＶＴ３ａ，３ｂ，３ｃ及びＣＴ４ａ，４ｂ，４ｃの出力はそれぞれ電力変換装置５の電力変換器５ａ，５ｂ，５ｃに供給される。発電機制御装置は、演算装置１６及び制御装置１８を有する。そして、電力変換器５ａ，５ｂ，５ｃの出力は演算装置１６に入力される。演算装置１６は、電圧測定手段異常判定手段としてのＶＴ異常判定手段１６ａ、三相電力算出手段１６ｂを有する。演算装置１６に制御装置１８が接続されている。

次に、図２のフローチャートに基づいて動作を説明する。一次巻線側がデルタ結線された単相ＶＴ３ａ〜３ｃにより、各相間電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａを測定する。また、ＣＴ４ａ〜４ｃにより、各相の線電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを計測する（Ｓ１１）。電力変換器５ａ〜５ｃにより、相間電圧と線電流との組み合わせから、ＷＡ１（Ｖａｂ×Ｉａ），ＷＡ２（Ｖｂａ×Ｉｂ），ＷＢ１（Ｖｂｃ×Ｉｂ），ＷＢ２（Ｖｃｂ×Ｉｃ），ＷＣ１（Ｖｃａ×Ｉｃ），ＷＣ２（Ｖａｃ×Ｉａ）の６パターンの単相電力を求める（Ｓ１２）。発電機２の負荷が三相平衡状態であるとすると、６パターンの単相電力の差異は必然的に測定誤差ε（εは単相ＶＴ３ａ，３ｂ，３ｃ、ＣＴ４ａ，４ｂ，４ｃ、電力変換器５ａ，５ｂ，５ｃ等の機器精度による。例：機器精度±５％の場合ε＝１０％）以下となるため、ＶＴ異常判定手段１６ａで各単相電力について次のように線電流を基準として差をとり、すべて測定誤差ε以下となる場合には単相ＶＴ３ａ〜３ｃが全て異常でないと判定する。
εａ＝ＷＡ１−ＷＣ２＝Ｖａｂ×Ｉａ−Ｖａｃ×Ｉａ≦ε
εｂ＝ＷＡ２−ＷＢ１＝Ｖｂａ×Ｉｂ−Ｖｂｃ×Ｉｂ≦ε
εｃ＝ＷＢ２−ＷＣ１＝Ｖｃｂ×Ｉｃ−Ｖｃａ×Ｉｃ≦ε
また、
｜εａ｜＞εかつ｜εｂ｜＞εの場合は、単相ＶＴ３ａが異常
｜εｂ｜＞εかつ｜εｃ｜＞εの場合は、単相ＶＴ３ｂが異常
｜εｃ｜＞εかつ｜εａ｜＞εの場合は、単相ＶＴ３ｃが異常
と判定する（ステップＳ１３）。

ステップＳ１３において、単相ＶＴ３ａ〜３ｃが全て異常でないと判定されたときは、三相電力算出手段１６ｂは、次のいずれかの式により、二つの単相電力の和から三相電力を算出する（ステップＳ１４）。
Ｗ１＝ＷＡ１＋ＷＢ２
Ｗ２＝ＷＣ１＋ＷＡ２
Ｗ３＝ＷＣ２＋ＷＢ１
そして、算出された三相電力に基づき、制御装置１８により発電機２の制御を行う（ステップＳ１６）。

ステップＳ１３において、単相ＶＴ３ａが異常であると判定されたときは、次の式
Ｗ３＝ＷＣ２＋ＷＢ１
にて三相電力を算出し、
単相ＶＴ３ｂが異常であると判定されたときは、次の式
Ｗ２＝ＷＣ１＋ＷＡ２
にて三相電力を算出し、
単相ＶＴ３ｃが異常であると判定されたときは、次の式
Ｗ１＝ＷＡ１＋ＷＢ２
にて三相電力を算出する（ステップＳ１５）。
そして、算出された三相電力に基づき、制御装置１８により発電機２の制御を行う（ステップＳ１６）。
すなわち、異常と判定された単相ＶＴによる測定値が関係する単相電力（演算値）を除いた他の単相電力（演算値）（以下、異常でない単相電力と称する）に基づき、三相電力を算出することができる。そして、この算出された三相電力に基づき、制御装置１８により発電機２の制御を継続することが可能となる。

これにより、三相の相間電圧を測定する単相ＶＴ３ａ〜３ｃのうちいずれか一つが何らかの原因で異常となり使用不能に陥った場合でも、所定の単相電力である残りの二つの相の単相電力の演算値から二電力計法により三相電力を算出することにより電力測定を継続することができ、電力測定装置の信頼性を高めることができ、さらに発電機２の制御の継続すなわち運転継続が可能となる。

実施の形態２．
図３、図４は、実施の形態２を示すものであり、図３は電力測定装置の構成を示す構成図、図４は演算装置の動作を説明するためのフローチャートである。図３において、演算装置２６は、異常警報手段としての警報手段２６ａを有する。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。

演算装置２６は、図４のフローチャートに示すように、ステップＳ１３においてＶＴ異常判定手段１６ａにより単相ＶＴ３ａ〜３ｃが異常と判定されたとき、ステップＳ２１においてＶＴ異常警報を発し、ステップＳ１５へ行き、異常でない単相電力から三相電力を算出する。その他の動作については、図２に示した実施の形態１のフローチャートと同様である。
Ｓ１３の異常判定結果に基づき単相ＶＴの異常を知らせる警告を発することにより、具体的には例えばブザーの音の発生及び異常ランプ点滅等により、単相ＶＴの異常を運転員に警報し、注意喚起できる。

実施の形態３．
図５、図６は、実施の形態３を示すものであり、図５は電力測定装置の構成を示す構成図、図６は演算装置の動作を説明するためのフローチャートである。図５において、演算装置３６は、三相電力算出手段としての平均三相電力算出手段３６ａを有する。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。

図７において、演算装置３６は、ステップＳ１３においてＶＴ異常判定手段１６ａにて単相ＶＴに異常がないと判定された場合に、ステップＳ３１において、三相電力を３パターンの三相電力（Ｗ１＝ＷＡ１＋ＷＢ２，Ｗ２＝ＷＣ１＋ＷＡ２，Ｗ３＝ＷＣ２＋ＷＢ１）の平均値として求める。その他の動作については、図２に示した実施の形態１のフローチャートと同様である。これにより、算出される三相電力の信頼性を高めることができる。

実施の形態４．
図７、図８は、実施の形態４を示すものであり、図７は電力測定装置の構成を示す構成図、図８は演算装置の動作を説明するためのフローチャートである。図７において、演算装置４６は、ＶＴ異常判定手段１６ａと警報手段２６ａと平均三相電力算出手段３６ａとを有する。その他の構成については、図５に示した実施の形態３と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。

演算装置２６は、図８のフローチャートに示すように、ステップＳ１３においてＶＴ異常判定手段１６ａにて単相ＶＴ３ａ〜３ｃが異常と判定されたとき、ステップＳ２１においてＶＴ異常警報を発し、ステップＳ１５へ行き、異常でない単相電力に基づき三相電力を算出する。その他の動作については、図６に示した実施の形態３のフローチャートと同様である。
ステップＳ１３の異常判定結果に基づき単相ＶＴの異常を知らせる警告を発することにより、単相ＶＴの異常を運転員に警報し、注意喚起できる。
なお、本発明による電力測定装置は、発電機に限定されるものではなく、広く一般の電力測定に適用できる。

１ ガスタービン、２ 発電機、３ 電圧測定装置、
３ａ〜３ｃ 単相ＶＴ（計器用変圧器）、４ 電流測定装置、
４ａ〜４ｃ ＣＴ（計器用変流器）、５ 電力変換装置、５ａ〜５ｃ 電力変換器、
１６，２６，３６，４６ 演算装置、１６ａ ＶＴ異常判定手段、
１６ｂ 三相電力算出手段、２６ａ 警報手段、３６ａ 平均三相電力算出手段。

Claims (4)

1. 電圧測定装置と電流測定装置と電力変換装置と演算装置とを備えた電力測定装置であって、
   上記電圧測定装置は、三相交流発電機の相間電圧をそれぞれ測定する電圧測定手段を有するものであり、
   上記電流測定装置は、上記三相交流発電機の線電流をそれぞれ測定する電流測定手段を有するものであり、
   上記電力変換装置は、上記相間電圧と上記線電流とに基づき複数のパターンの単相電力を求めるものであり、
   上記演算装置は、電圧測定手段異常判定手段と三相電力算出手段とを有し、
   上記電圧測定手段異常判定手段は、上記複数のパターンの単相電力同士の差に基づいて上記電圧測定手段の異常の有無を判定するものであり、
   上記三相電力算出手段は、上記電圧測定手段異常判定手段にて上記電圧測定手段が異常でないと判定されたとき上記複数のパターンの単相電力に基づいて三相電力を求め、上記電圧測定手段異常判定手段にて上記電圧測定手段が異常と判定されたとき上記複数のパターンの単相電力の中から所定の二つの単相電力を選んでその和から三相電力を求めるものである
   電力測定装置。
2. 上記三相電力算出手段は、上記電圧測定手段異常判定手段にて上記電圧測定手段が異常でないと判定されたとき上記複数のパターンの単相電力の平均値から三相電力を求め、上記電圧測定手段異常判定手段にて上記電圧測定手段が異常と判定されたとき上記複数のパターンの単相電力の中から所定の二つの単相電力を選んでその和から三相電力を求めるものである
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力測定装置。
3. 上記三相電力算出手段は、上記電圧測定手段異常判定手段にて上記電圧測定手段が異常でないと判定されたとき上記複数のパターンの単相電力のうちの任意の二つの単相電力の和から三相電力を求め、上記電圧測定手段異常判定手段にて上記電圧測定手段が異常と判定されたとき上記複数のパターンの単相電力の中から所定の二つの単相電力を選んでその和から三相電力を求めるものである
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力測定装置。
4. 上記演算装置は、警報手段を有するものであり、
   上記警報手段は、上記電圧測定手段が異常と判定されたとき警報を発するものである
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電力測定装置。

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