JP2016226078A - 電圧調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電圧の測定を待たず迅速に電圧調整を行うことのできる電圧調整装置を得る。【解決手段】発電機１１の故障時、保護リレー１５から検出信号ＳＦ１１が電圧調整装置１０１に出力され、電圧調整装置１０１は検出信号ＳＦ１１を受けて変圧器４における負荷１３に起因する母線１６（負荷１３）の電圧降下を補償すべく負荷時タップ切換器４ｄに補償指令を発信し負荷時タップ切換器４ｄにより第１巻線４ａの巻数を増やす方向にタップを切り換え、第１巻線４ａ側の電圧を上昇させる。発電機２１の故障時は、電圧調整装置１０２が同様に検出信号ＳＦ１２を受けて変圧器４の負荷時タップ切換器４ｄに補償指令を発信し第１巻線４ａの巻数を減らす方向にタップを切り換え、第２巻線４ｂ側の電圧を上昇させる。これにより、変圧器４に発生する電圧降下を補償し負荷１３あるいは負荷２３に対して適切な電圧供給を可能とする。【選択図】図１

Description

この発明は、変圧器により接続された二つの電源系統における電圧を調整する電圧調整装置に関するものである。

従来の電圧調整装置としての周波数変換装置においては、タップ付変圧器により接続された第１及び第２の電源系統において、電圧等のアナログ計測された信号を利用して電圧加算回路で求められた系統電圧の実効値に相当する値と電圧設定値との偏差を比較器にて求め、偏差が許容上限値よりも大きくなるとタップ操作器に動作指令を与え、タップ付変圧器のタップを変更するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−３０８３４９号公報（段落番号００３３〜００３７及び図１）

従来の電圧調整装置としての周波数変換装置は以上のように構成され、電圧等のアナログ計測された信号を利用して系統電圧の実効値を求めたうえで電圧を制御しなければならず、迅速に電圧調整を行うことができなかった。

この発明は、前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、電圧の測定を待たず迅速に電圧調整を行うことのできる電圧調整装置を得ることを目的とする。

この発明に係る電圧調整装置においては、
電源と前記電源に接続された負荷とをそれぞれ有する第１電源系統と第２電源系統とが変圧器を介して接続され、前記第１電源系統の前記電源が故障したとき前記第１電源系統の前記負荷が前記第２電源系統の前記電源から電力の供給を受けるようにされた電力系統における前記第１電源系統の前記負荷の電圧を調整する電圧調整装置であって、
前記第１電源系統の前記電源の故障を検出する検出信号を受けて故障した前記第１電源系統の前記電源に接続されていた前記負荷に供給される電圧が前記変圧器のインピーダンスに起因して低下するのを補償する補償指令を前記変圧器又は前記第２電源系統の前記電源に発信するものである。

この発明に係る電圧調整装置は、第１電源系統の電源の故障を検出する検出信号を受けて故障した第１電源系統の電源に接続されていた負荷に供給される電圧が変圧器のインピーダンスに起因して低下するのを補償する補償指令を変圧器又は第２電源系統の電源に発信するものであるので、電圧の測定を待たず迅速に電圧調整を行うことのできる電圧調整装置を得ることができる。

この発明の実施の形態１である電圧調整装置の構成を示す構成図である。 この発明の実施の形態２である電圧調整装置の構成を示す構成図である。 この発明の実施の形態３である電圧調整装置の構成を示す構成図である。 この発明の実施の形態４である電圧調整装置の構成を示す構成図である。 この発明の実施の形態５である電圧調整装置の構成を示す構成図である。 この発明の実施の形態６である電圧調整装置の構成を示す構成図である。

実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１である電圧調整装置の構成を示す構成図である。図１において、第１電源系統としての電源系統１は電源としての発電機１１、遮断器１２、負荷１３、遮断器１４及び故障検出部としての保護リレー１５を有する。第２電源系統としての電源系統２は電源としての発電機２１、遮断器２２、負荷２３、遮断器２４及び故障検出部としての保護リレー２５を有する。保護リレー１５，２５は、発電機１１，２１の故障を検出して検出信号を発信するものである。変圧器４は、第１巻線４ａ及び第２巻線４ｂを有し、第１巻線４ａの巻数（タップ）を切り換えるタップ切換器としての負荷時タップ切換器４ｄが設けられている。なお、発電機１１、発電機２１は励磁器をそれぞれ有するが図示を省略している。

発電機１１は遮断器１２を介して母線１６に接続され、負荷１３は遮断器１４を介して母線１６に接続されている。発電機２１は遮断器２２を介して母線２６に接続され、負荷２３は遮断器２４を介して母線２６に接続されている。母線１６は変圧器４の第１巻線４ａに接続され、母線２６は変圧器４の第２巻線４ｂに接続されている。つまり、電源系統１と電源系統２とは変圧器４によって接続されている。電圧調整装置１０１及び電圧調整装置１０２は、電源系統１及び電源系統２に対応してそれぞれ設けられ、発電機１１，２１の故障を検出して保護リレー１５，２５から出力される検出信号ＳＦ１１，ＳＦ１２をそれぞれ受けて負荷時タップ切換器４ｄを制御する。

次に動作について説明する。
変圧器４により接続された二つの電源系統１，２において、発電機１１が故障すると、保護リレー１５から検出信号ＳＦ１１が電圧調整装置１０１に発信（出力）される。電圧調整装置１０１は、この検出信号ＳＦ１１を受けて変圧器４の負荷時タップ切換器４ｄを制御する。具体的には、発電機１１の故障時は負荷１３は変圧器４を介して発電機２１から電力の供給を受けることになるので、変圧器４のインピーダンスによる負荷１３に起因する母線１６（負荷１３）の電圧降下を補償すべく負荷時タップ切換器４ｄに補償指令としてのタップ切換指令ＣＳ１１を発信して負荷時タップ切換器４ｄにより第１巻線４ａの巻数を増やす方向にタップを切り換え、第１巻線４ａ側の電圧を上昇させる。これにより、変圧器４に発生する電圧降下を補償し、第１巻線４ａ側に接続された負荷１３に対して適切な電圧供給を可能とする。

発電機２１が故障すると、保護リレー２５から検出信号ＳＦ１２が電圧調整装置１０２に発信される。電圧調整装置１０２は、この検出信号ＳＦ１２を受けて変圧器４の負荷時タップ切換器４ｄを制御する。具体的には、発電機２１の故障時は負荷２３は変圧器４を介して発電機１１から電力の供給を受けることになるので、変圧器４における負荷２３（負荷２３）に起因する母線２６の電圧降下を補償すべく負荷時タップ切換器４ｄに補償指令としてのタップ切換指令ＣＳ１２を発信して負荷時タップ切換器４ｄにより第１巻線４ａの巻数を減らす方向にタップを切り換え、第２巻線４ｂ側の電圧を上昇させる。これにより、発電機１１あるいは発電機２１が故障したとき、変圧器４に発生する電圧降下を補償し、第１巻線４ａ側に接続された負荷１３、あるいは第２巻線４ｂ側に接続された負荷２３に対して適切な電圧供給を可能とする。

実施の形態２．
図２は、実施の形態２である電圧調整装置の構成を示す構成図である。図２において、第３電源系統としての電源系統３は電源としての発電機３１、遮断器３２、負荷３３、遮断器３４及び発電機３１の故障検出を行って検出信号を発信する故障検出部としての保護リレー３５を有する。変圧器６は、第１巻線６ａ、第２巻線６ｂ、第３巻線６ｃを有し、第１巻線６ａの巻数（タップ）を切り換えるタップ切換器としての負荷時タップ切換器６ｄが設けられている。発電機３１は遮断器３２を介して母線３６に接続されている。母線３６は変圧器６の第３巻線６ｃに接続されている。つまり、電源系統１と電源系統２と電源系統３とは変圧器６によって接続されている。

電圧調整装置１０１及び電圧調整装置１０２は、電源系統１及び電源系統２に対応してそれぞれ設けられ、保護リレー１５，２５から検出信号ＳＦ１１，ＳＦ１２をそれぞれ受けて負荷時タップ切換器６ｄを制御する。電圧調整装置１０３は、電源系統３に対応して設けられ、保護リレー３５から検出信号ＳＦ１３を受けて負荷時タップ切換器６ｄを制御する。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。

次に動作について説明する。
発電機１１が故障したときは、実施の形態１におけるのと同様にして電圧調整装置１０１は、保護リレー１５から検出信号ＳＦ１１を受けて負荷時タップ切換器６ｄにタップ切換指令ＣＳ１１を発信して負荷時タップ切換器６ｄを制御して、第１巻線６ａの巻数を増やし負荷１３に供給される電圧を上昇させる。発電機２１が故障したときは、電圧調整装置１０２は保護リレー２５から検出信号ＳＦ１２を受けて負荷時タップ切換器６ｄにタップ切換指令ＣＳ１２を発信して負荷時タップ切換器６ｄを制御して、第１巻線６ａの巻数を減らして第２巻線６ｂ側の電圧を高くし、負荷２３に供給される電圧を適切な値に調整する。発電機３１が故障したときは、電圧調整装置１０３は保護リレー３５から検出信号ＳＦ１３を受けて負荷時タップ切換器６ｄに補償指令としてのタップ切換指令ＣＳ１３を発信して第１巻線６ａの巻数を減らして第３巻線６ｃ側の電圧を高くし、負荷３３に起因して変圧器６に発生する電圧降下を補償し、負荷３３に供給される電圧を適切な値に調整する。

これにより、発電機１１あるいは発電機２１が故障したとき、変圧器６のインピーダンスにより発生する電圧降下を補償し、第１巻線６ａ側に接続された負荷１３、あるいは第２巻線６ｂ側に接続された負荷２３に対して適切な電圧供給を可能とする。また、発電機３１が故障したとき、変圧器６のインピーダンスにより発生する電圧降下を補償し、第３巻線６ｃ側に接続された負荷３３に対して適切な電圧供給を可能とする。

実施の形態３．
図３は、実施の形態３である電圧調整装置の構成を示す構成図である。図３において、電圧調整装置３０１及び電圧調整装置３０２は、電源系統１及び電源系統２に対応してそれぞれ設けられ、故障検出部としての遮断器１４，２４から発信される発電機１１，２１の故障を検出する検出信号としての開放信号ＳＦ３１，ＳＦ３２をそれぞれ受けて負荷時タップ切換器４ｄを制御する。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。

次に動作について説明する。
変圧器４により接続された二つの電源系統１，２において、発電機１１が故障したときは、保護リレー１５により遮断器１２が開放されるので、遮断器１２から開放信号ＳＦ３１が電圧調整装置３０１に発信される。電圧調整装置３０１は、開放信号ＳＦ３１を受けて、実施の形態１におけるのと同様にして負荷時タップ切換器４ｄに補償指令としてのタップ切換指令ＣＳ３１を発信して負荷時タップ切換器４ｄを制御して、第１巻線４ａの巻数を増やす方向にタップを切り換え、負荷１３に供給される電圧を上昇させる。発電機２１が故障したときは、保護リレー２５により遮断器２２が開放されるので、遮断器２２から開放信号ＳＦ３２が電圧調整装置３０２に発信される。電圧調整装置３０２は開放信号ＳＦ３２を受けて負荷時タップ切換器４ｄに補償指令としてのタップ切換指令ＣＳ３２を発信して第１巻線４ａの巻数を減らす方向にタップを切り換え、第２巻線４ｂ側の電圧を高くし、負荷２３に供給される電圧を適切な値に調整する。

実施の形態４．
図４は、実施の形態４である電圧調整装置の構成を示す構成図である。図４において、発電機１１及び発電機２１は、それぞれ励磁器１１ａ，２１ａを有する。電圧調整装置４０１は、発電機１１に対応して設けられ、発電機２１の故障を検出して保護リレー２５から発信される検出信号ＳＦ１２を受けて発電機１１の励磁器１１ａを制御する。電圧調整装置４０２は、電源系統２に対応して設けられ、発電機１１の故障を検出して保護リレー１５から発信される検出信号ＳＦ１１を受けて発電機１１の励磁器１１ａを制御する。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。

次に動作について説明する。
発電機１１が故障すると、保護リレー１５から検出信号ＳＦ１１が電圧調整装置４０２に発信される。電圧調整装置４０２は、この検出信号ＳＦ１１を受けて発電機２１の励磁器２１ａに補償指令としての起電力変更指令ＣＳ４２を発信して発電機２１の励磁電流を制御して発生電圧を制御する。具体的には、発電機１１の故障時は発電機２１の励磁電流を増加させて発電機２１の起電力を上昇させて、変圧器４を介して電力の供給を受ける負荷１３の電圧を上昇させ、変圧器４における負荷１３に起因する母線１６の電圧降下を補償する。

発電機２１が故障すると、保護リレー２５から検出信号ＳＦ１２が電圧調整装置４０１に発信される。電圧調整装置４０１は、この検出信号ＳＦ１２を受けて発電機１１の励磁器１１ａに補償指令としての起電力変更指令ＣＳ４１を発信して発電機１１の励磁電流を制御して発生電圧を制御する。具体的には、発電機２１の故障時は発電機１１の励磁電流を増加させて発電機１１の起電力を上昇させて、変圧器４を介して電力の供給を受ける負荷２３の電圧を上昇させ、変圧器４における負荷２３に起因する母線２６の電圧降下を補償する。これにより、変圧器４に発生する電圧降下を補償し、負荷１３あるいは負荷２３に対して適切な電圧供給を可能とする。

実施の形態５．
図５は、実施の形態５である電圧調整装置の構成を示す構成図である。図５において、電圧調整装置としての無効電力調整装置５０１は、発電機１１に対応して設けられ、保護リレー２５から発信される検出信号ＳＦ１２を受けて発電機１１の励磁電流を制御する。電圧調整装置としての無効電力調整装置５０２は、電源系統２に対応して設けられ、保護リレー２５から検出信号ＳＦ１１を受けて発電機１１の励磁器１１ａを制御する。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。

次に動作について説明する。
発電機１１が故障すると、保護リレー１５によって検出される検出信号ＳＦ１１が無効電力調整装置５０２に発信される。無効電力調整装置５０２は、この検出信号ＳＦ１１を受けて発電機２１の励磁器２１ａに補償指令としての無効電力変更指令ＣＳ５２を発信して発電機２１の励磁電流を制御する。具体的には、発電機１１の故障時は発電機２１の励磁電流を制御して発電機２１から供給される無効電力を調整し、変圧器４における負荷１３に起因する母線１６の電圧降下を補償する。例えば、発電機２１を弱め励磁にすると、その程度に応じて発電機２１から供給される進相無効電力の大きさが変化し、負荷１３及び負荷２３の遅相無効電力が補償され、変圧器４における負荷１３に起因する母線１６の電圧降下も補償される。

発電機２１が故障すると、保護リレー２５によって検出される検出信号ＳＦ１２が無効電力調整装置５０１に出力される。無効電力調整装置５０１は、この検出信号ＳＦ１２を受けて発電機１１の励磁器１１ａに補償指令としての無効電力変更指令ＣＳ５１を発信して励磁電流を制御する。具体的には、発電機２１の故障時は発電機１１の励磁電流を制御して発電機１１から供給される無効電力を調整し、変圧器４における負荷２３に起因する母線２６の電圧降下を補償する。例えば、発電機１１を弱め励磁にすると、その程度に応じて発電機１１から供給される進相無効電力の大きさが変化し、負荷１３及び負荷２３の遅相無効電力が補償され、変圧器４における負荷２３に起因する母線２６の電圧降下も補償される。

実施の形態６．
図６は、実施の形態６である電圧調整装置の構成を示す構成図である。図６において、電圧調整装置としての力率調整装置６０１は、発電機１１に対応して設けられ、保護リレー２５から発信される検出信号ＳＦ１２を受けて発電機１１の励磁器１１ａを制御する。力率調整装置６０２は、電源系統２に対応して設けられ、保護リレー１５から発信される検出信号ＳＦ１１を受けて発電機２１の励磁器２１ａを制御する。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。

次に動作について説明する。
発電機１１が故障すると、保護リレー１５から検出信号ＳＦ１１が力率調整装置６０２に発信される。力率調整装置６０２は、この検出信号ＳＦ１１を受けて発電機２１の励磁器２１ａに補償指令としての力率変更指令ＣＳ６２を発信して発電機２１の力率を制御する。具体的には、発電機１１の故障時は発電機２１の励磁電流を制御して発電機２１の力率を変化させ、変圧器４における負荷１３に起因する母線１６の電圧降下を補償する。例えば、発電機２１の力率を０．８から０．８５に設定を変更することにより発電機２１からの出力電圧が上昇する。これにより負荷１３及び負荷２３の遅相無効電力が補償され、変圧器４における負荷１３に起因する母線１６の電圧降下も補償される。

発電機２１が故障すると、保護リレー２５から検出信号ＳＦ１２が力率調整装置６０１に出力される。力率調整装置６０１は、この検出信号ＳＦ１２を受けて発電機１１の励磁器１１ａに補償指令としての力率変更指令ＣＳ６１を発信して発電機１１の力率を制御する。具体的には、発電機２１の故障時は発電機１１の励磁電流を制御して発電機１１の力率を変化させ、変圧器４における負荷２３に起因する母線２６の電圧降下を補償する。例えば、発電機１１の力率を０．８から０．８５に設定を変更することにより発電機１１からの出力電圧が上昇する。これにより、変圧器４における負荷２３に起因する母線２６の電圧降下も補償される。

なお、前記実施の形態４ないし実施の形態６においては、負荷時タップ切換器４ｄを有する変圧器４を用いているが、発電機１１あるいは発電機２１が故障したときに電圧調整を行うために負荷時タップ切換器４ｄを操作する必要はなく、本願発明においては必須のものではない。

また、本発明は、その発明の範囲内において、上述した各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変更、省略したりすることが可能である。

１，２ 電源系統、４ 変圧器、４ｄ 負荷時タップ切換器、６ 変圧器、
６ｄ 負荷時タップ切換器、１１，２１，３１ 発電機、１１ａ，２１ａ 励磁器、
１３，２３，３３ 負荷、１５，２５，３５ 保護リレー、
１０１，１０２，３０１，３０２，４０１，４０２ 電圧調整装置、
５０１，５０２ 無効電力調整装置、６０１，６０２ 力率調整装置。

Claims (7)

1. 電源と前記電源に接続された負荷とをそれぞれ有する第１電源系統と第２電源系統とが変圧器を介して接続され、前記第１電源系統の前記電源が故障したとき前記第１電源系統の前記負荷が前記第２電源系統の前記電源から電力の供給を受けるようにされた電力系統における前記第１電源系統の前記負荷の電圧を調整する電圧調整装置であって、
   前記第１電源系統の前記電源の故障を検出する検出信号を受けて故障した前記第１電源系統の前記電源に接続されていた前記負荷に供給される電圧が前記変圧器のインピーダンスに起因して低下するのを補償する補償指令を前記変圧器又は前記第２電源系統の前記電源に発信するものである
   電圧調整装置。
2. 前記変圧器は、タップ切換器を有するものであって、
   前記補償指令は、前記タップ切換器に対して発信されるタップ切換指令である
   請求項１に記載の電圧調整装置。
3. 前記第２電源系統の前記電源は、励磁器を有する発電機であって、
   前記補償指令は、前記励磁器に対して発信される前記発電機の起電力変更指令である
   請求項１に記載の電圧調整装置。
4. 前記第２電源系統の前記電源は、励磁器を有する発電機であって、
   前記補償指令は、前記励磁器に対して発信される前記発電機の無効電力変更指令である
   請求項１に記載の電圧調整装置。
5. 前記第２電源系統の前記電源は、励磁器を有する発電機であって、
   前記補償指令は、前記励磁器に対して発信される前記発電機の力率変更指令である
   請求項１に記載の電圧調整装置。
6. 前記検出信号は、前記第１電源系統の前記電源の故障を検出する故障検出部から発信されるものである
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電圧調整装置。
7. 前記第１電源系統は、前記電源が故障したとき開路する遮断器を介して前記負荷に接続されたものであって、
   前記検出信号は、前記遮断器の開路信号である
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電圧調整装置。

Images