JP2012249498A

JP2012249498A - 発電機界磁地絡検出装置

Info

Publication number: JP2012249498A
Application number: JP2011121760A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Matsumoto; 哲也松本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2012-12-13

Abstract

【課題】発電機界磁巻線と大地との間に連続的に流れる電流及び間欠的な前駆地絡現象により発電機界磁巻線と大地との間に間欠的に流れる電流を検出することにより無視できない発電機界磁巻線異常に発展する可能性をも排除できるようにする
【解決手段】発電機界磁巻線２と大地Ｇｄとの間に流れる電流ｉが所定値以上であることを検出するレベル判定手段９、電流が所定値以上であるとレベル判定手段が判定すると電流が所定値以上である時間を積算する積算手段１０、及びこの積算手段の積算値が所定値以上になれば出力する出力手段１１を備え、出力手段により発電機界磁巻線と大地との間に連続的に流れる電流及び間欠的な前駆地絡現象により発電機界磁巻線と大地との間に間欠的に流れる電流の何れをも検出する。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば火力や原子力発電プラント等に適用される同期発電機等の発電機の界磁回路に間欠地絡事故が発生したことを検出する発電機界磁地絡検出装置に関するものである。

従来、三相交流電力系統に間欠地絡事故が発生したときに生じる該当電力系統の零相地絡電圧を検出する地絡検出装置は、例えば特許文献１に掲載されている。特許文献１に掲載の三相交流電力系統における間欠地絡事故地絡検出装置では、三相交流電力系統の零相地絡電圧を検出する零相電圧検出用電圧変成器とこの零相電圧検出用電圧変成器の出力電圧をパルス信号に整形するパルス整形回路とを設け、このパルス整形回路の出力である複数のパルス信号の各々の継続時間を積算してその積算値が所定値なれば三相交流電力系統に間欠地絡事故が発生したものと判定されるが、あくまでも三相交流電力系統に間欠地絡事故が発生したときに生じる該電力系統の零相地絡電圧を零相電圧検出用電圧変成器により検出するものである。

一方、発電機の界磁回路における地絡検出装置では、発電機界磁回路の負極側と大地との間に所定の直流電圧を抵抗を介して供給し、出力端に流れる電流の大きさを判定することにより地絡検出を実施しており、例えば特許文献２のように、発電機界磁回路の負極側と大地との間に直流電圧を供給して発電機界磁巻線と大地との間に流れる電流を計測して判定している。

特開昭６０−１３９２１２公報（第１図，第２図及びその説明）特開平７−２４１０２７号公報（図１，図１１及びその説明）

従来の発電機界磁回路の地絡検出装置では、発電機界磁回路の負極側と大地との間に直流電圧を供給して発電機界磁巻線と大地との間に流れる電流の瞬時のレベル判定または動作遅延回路を介して地絡検出するものである。
発電機界磁回路の負極側と大地との間に直流電圧を供給する検出回路構成とした場合、発電機界磁回路で起こりえる例えば界磁巻線の寿命、その他に起因して生じる間欠的な前駆地絡現象により発電機界磁巻線と大地との間に間欠的に電流が流れる場合等の界磁回路で起こり得る間欠故障が生じるが、実運用においては一過性の電圧変動での誤検出を避けるため、動作遅延回路が設けられているのが一般的であるので、前述のような間欠的な前駆地絡現象により発電機界磁巻線と大地との間に間欠的に流れる電流に対しては検出ができないか、または検出した時点では、遅延時間が経過する以前に前記間欠故障を繰り返すことで無視できない発電機界磁巻線異常に発展する可能性があることも想定しておくことが好ましい。

この発明は前述のような実情に鑑みてなされたものであり、発電機界磁巻線と大地との間に連続的に流れる電流及び間欠的な前駆地絡現象等の間欠故障により発電機界磁巻線と大地との間に間欠的に流れる電流を検出することにより無視できない発電機界磁巻線異常に発展する可能性をも排除できるようにすることを目的とするものである。

この発明に係る発電機界磁地絡検出装置は、発電機の界磁回路と大地との間に直流電圧を供給して発電機界磁巻線と大地との間に流れる電流に基づいて発電機界磁の地絡を検出する発電機界磁地絡検出装置において、前記電流が所定値以上であることを検出するレベル判定手段、前記電流が所定値以上であると前記レベル判定手段が判定すると前記電流が所定値以上である時間を積算する積算手段、及びこの積算手段の積算値が所定値以上になれば出力する出力手段を備え、前記出力手段により前記発電機界磁巻線と大地との間に連続的に流れる電流及び前記間欠的な前駆地絡現象等の間欠故障により発電機界磁巻線と大地との間に間欠的に流れる電流の何れをも検出するものである。

この発明は、発電機の界磁回路と大地との間に直流電圧を供給して発電機界磁巻線と大地との間に流れる電流に基づいて発電機界磁の地絡を検出する発電機界磁地絡検出装置において、前記電流が所定値以上であることを検出するレベル判定手段、前記電流が所定値以上であると前記レベル判定手段が判定すると前記電流が所定値以上である時間を積算する積算手段、及びこの積算手段の積算値が所定値以上になれば出力する出力手段を備え、前記出力手段により前記発電機界磁巻線と大地との間に連続的に流れる電流及び前記間欠的な前駆地絡現象により発電機界磁巻線と大地との間に間欠的に流れる電流の何れをも検出するので、発電機界磁の地絡を検出できると共に、無視できない発電機界磁巻線異常に発展する可能性をも排除できる効果がある。

この発明の実施の形態１を示す図で、発電機の界磁回路及び発電機界磁地絡検出装置の一例を示す接続回路図である。この発明の実施の形態１を示す図で、図１の動作を説明する図である。この発明の実施の形態１を示す図で、図１の発電機界磁地絡検出装置の動作をフローチャートで例示する図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１に基づいて説明する。

図１において、発電機１の界磁巻線２、励磁回路３、励磁回路３と界磁巻線２間を接続するＰ（正極）側界磁回路４およびＮ（負極）側界磁回路５より発電機回路が構成され、この発電機回路の地絡を界磁地絡検出装置６が検出する。界磁地絡検出装置６では、直流電源７がＮ極側界磁回路５と大地Ｇｄと間に直流電圧を供給し、電流入力変換回路８を経由して大地Ｇｄに接続され、また、界磁地絡検出装置６には電流入力変換回路８の出力を判定するレベル判定回路からなるレベル判定手段（以下「レベル判定回路」と記す）９、積算回路からなる積算手段（以下「積算回路」と記す）１０、及び出力リレーからなる出力手段（以下「出力リレー」と記す）１１が設けられている。

図１に例示の発電機の界磁地絡検出装置６は、発電機の界磁回路と大地との間に直流電圧を供給して発電機の界磁巻線２と大地Ｇｄとの間に流れる電流ｉに基づいて発電機界磁の地絡を検出する発電機界磁地絡検出装置６において、前記電流ｉが所定値以上であることを検出するレベル判定回路（レベル判定手段）９、前記電流ｉが所定値以上であると前記レベル判定手段が判定すると前記電流が所定値以上である時間を積算する積算回路（積算手段）１０、及びこの積算回路１０の積算値が所定値以上になれば出力する出力リレー（出力手段）１１を備え、前記出力リレー１１により前記発電機界磁巻線２と大地Ｇｄとの間に連続的に流れる電流ｉ及び前記間欠的な前駆地絡現象により発電機界磁巻線２と大地Ｇｄとの間に間欠的に流れる電流ｉの何れをも検出するものである。
また、前記発電機界磁巻線２と大地Ｇｄとの間に所定時間以上電流ｉが流れない場合は前記積算回路１０の積算動作をリセットして前記積算値をゼロにするものである。

次に動作について図２および図３によって説明する。
界磁巻線２の回路で地絡が発生すると、直流電源７により地絡点１２を通じて電流入力変換回路８に地絡電流ｉが流れ、レベル判定回路９に伝達される。
具体的な動作は、以下のステップＳＴ１→ＳＴ２→ＳＴ３→ＳＴ４→ＳＴ５→ＳＴ６の順での処理、及びＳＴ７→ＳＴ８→ＳＴ９の順での処理により行われる。

ステップＳＴ１：電流入力変換回路８が地絡電流ｉを計測する。

ステップＳＴ２：レベル判定回路９では、電流入力変換回路８の出力を入力し、地絡電流ｉの大きさを判定し、設定値Ｉ以上（ｉ≧Ｉ）であれば積算回路１０へ出力する。

ステップＳＴ３：積算回路１０はレベル判定回路９の出力を入力し、地絡電流ｉが設定値Ｉ以上である時間ｔ_ｇを積算する。

ステップＳＴ４：地絡電流ｉの大きさが、設定値Ｉ以上（ｉ≧Ｉ）となった場合は、地絡非発生連続継続時間をリセットし０とする。

ステップＳＴ５：積算時間ｔ_ｇが設定時間Ｔ_ｇを超える（ｔ_ｇ＞Ｔ_ｇ）と、積算回路１０の出力が出力リレー１１に与えられる。

ステップＳＴ６：出力リレー１１は、積算回路１０の出力を入力すると、外部に地絡検出通知信号を出力する。
前記ｔ_ｇ＞Ｔ_ｇではない場合は、前記ステップＳＴ１に戻る。

ステップＳＴ７：積算回路１０はレベル判定回路９の出力を入力し、地絡電流ｉが設定値Ｉ未満である時間ｔ_ｕを積算する。

ステップＳＴ８：前記ステップＳＴ２での処理の結果に基づき、地絡が発生しない状態が継続しているかどうか（ｔ_ｕ＞Ｔ_ｕであるかどうか）を判定する。なお、ｔ_ｕは地絡非発生連続継続時間（変数）、Ｔ_ｕは地絡非発生継続によるtgリセット時間（定数）である。

ステップＳＴ９：ステップＳＴ８での判定結果、地絡が発生しない状態が継続していれば（ｔ_ｕ＞Ｔ_ｕであれば）、積算回路１０での地絡継続の積算時間ｔ_ｇをリセット（ｔ_ｇ＝０）し、前記ステップＳＴ１に戻る。

永久地絡のように前記電流ｉが連続的に流れる場合、前記ｉ≧Ｉである時間ｔ_ｇが連続で積算されてｔ_ｇ＞Ｔ_ｇとなり、積算回路１０を介して出力リレーに１１で検出できる。

前記発電機１の界磁巻線２の回路に、前記ｉ≧Ｉとなる地絡電流ｉが間欠発生するような地絡（事故）等が発生した場合、たとえ途中でｉ＜Ｉとなったとしても、Ｔ_ｕ時間のあいだに繰返しｉ≧Ｉになり続ければ間欠発生の各地絡電流ｉの前記ｉ≧Ｉである時間ｔ_ｇが積算回路１０で積算されて当該積算時間ｔ_ｇ＝Ｔ₀＋Ｔ₀＋・・・が設定時間Ｔ_ｇ以上になれば出力リレーに１１にて出力することができる。

なお、前記ステップＳＴ２〜ＳＴ５，ＳＴ７〜ＳＴ９の処理は、ソフトウエアによる処理としてもよい。

前述の動作説明のように、この出願の発電機界磁地絡検出装置は、発電機の界磁回路と大地との間に直流電圧を供給して発電機の界磁巻線２と大地Ｇｄとの間に流れる電流ｉに基づいて発電機界磁の地絡を検出する発電機界磁地絡検出装置６において、前記電流ｉが所定値以上であることを検出するレベル判定回路（レベル判定手段）９、前記電流ｉが所定値以上であると前記レベル判定手段が判定すると前記電流が所定値以上である時間を積算する積算回路（積算手段）１０、及びこの積算回路１０の積算値が所定値以上になれば出力する出力リレー（出力手段）１１を備え、前記出力リレー１１により前記発電機界磁巻線２と大地Ｇｄとの間に連続的に流れる電流ｉ及び前記間欠的な前駆地絡現象により発電機界磁巻線２と大地Ｇｄとの間に間欠的に流れる電流ｉの何れをも検出するものであり、また、前記発電機界磁巻線２と大地Ｇｄとの間に所定時間以上電流ｉが流れない場合は前記積算回路１０の積算動作をリセットして前記積算値をゼロにするものであることから、発電機界磁巻線２と大地Ｇｄとの間に連続的に流れる電流ｉ及び間欠的な前駆地絡現象により発電機界磁巻線２と大地Ｇｄとの間に間欠的に流れる電流ｉを検出することができ、発電機界磁の地絡を検出できると共に、無視できない発電機界磁巻線異常に発展する可能性をも排除することが可能となる。

１発電機、
２界磁巻線、
３励磁回路、
４Ｐ（正極）側界磁回路、
５Ｎ（負極）側界磁回路、
６地絡検出装置、
７直流電源、
８電流入力変換回路、
９レベル判定回路、
１０積算回路、
１１出力リレー。

Claims

発電機の界磁回路と大地との間に直流電圧を供給して発電機界磁巻線と大地との間に流れる電流に基づいて発電機界磁の地絡を検出する発電機界磁地絡検出装置において、前記電流が所定値以上であることを検出するレベル判定手段、前記電流が所定値以上であると前記レベル判定手段が判定すると前記電流が所定値以上である時間を積算する積算手段、及びこの積算手段の積算値が所定値以上になれば出力する出力手段を備え、前記出力手段により前記発電機界磁巻線と大地との間に連続的に流れる電流及び前記間欠故障により前記発電機界磁巻線と大地との間に間欠的に流れる電流の何れをも検出することを特徴とする発電機界磁地絡検出装置。
請求項１に記載の発電機界磁地絡検出装置において、前記発電機界磁巻線と大地との間に所定時間以上電流が流れない場合は前記積算手段の積算動作をリセットして前記積算値をゼロにすることを特徴とする発電機界磁地絡検出装置。