JP2019088071A - 同期発電システム及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
この過励磁制限機能が動作すると、自動電圧調整装置(AVR)から界磁電流を減少させる信号が出力され、その供給が定格付近まで下がり、過励磁状態による回転子の損傷が防止される。
一方で、ブラシレス励磁方式では、界磁に励磁電流を供給する交流励磁機及び回転整流器が、この界磁と共に同軸回転している。そのような構造上の制約によりブラシレス励磁方式では、直接測定した励磁電流を監視することによる過励磁制限機能が設けられていない。
そのような励磁電流の理論値は、仮定条件が理想状態である場合に、高精度で実測値に一致する。しかし、機器の経年劣化が進行していたり想定外の外乱が加わったりした場合は、励磁電流の理論値の精度が低下し、過励磁状態であるか否かの判定の信頼性が低下する課題がある。
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1に示すように、第1実施形態の同期発電システム10は、回転子である界磁21と、この界磁21と共に回転しこの界磁21に流れる界磁電流15を検出する検出部50A(50)と、この界磁21と共に回転し界磁電流15の検出値を無線信号54にして送信する送信部51と、この無線信号54を受信する受信部72(図7)と、を備えている。
そしてこの検出部50Aは、界磁21と共に回転する回転整流器40で整流した後の、直流状態の界磁電流15を検出する。
界磁21が設けられている主発電機20の回転子は、界磁電流15の流れ等に伴う発熱に対し、熱耐量が規定される。そして同期発電システム10の運転中は、この熱耐量を超過しないように、界磁電流15の大きさを制限する必要がある。
送信部51から発信される送信電波は、特に限定されないがFM波などが例示される。
これにより、回転運動している界磁21に流れる界磁電流15を、無線伝送により、静止側においてリアルタイムで監視することができる。
同期発電システム10の回転軸41には、原子炉やボイラーで発生させた蒸気により回転運動するタービン(図示略)が、同軸接続されている。このタービンの回転運動エネルギーが、主発電機20において電気エネルギーに変換され、三相交流の発電電力が、主変圧器11を介して送電網(図示略)に供給される。
主発電機20の電機子22は、三相巻線で構成され、位相が互いに120°ずつずれた三相の交流電流を出力し、主変圧器11で電圧調整したうえで、送電網に供給する。
交流励磁機の電機子32は、三相巻線で構成され、位相が互いに120°ずつずれた三相の交流電流を出力し、回転整流器40に供給する。
もしくは、主発電機側の回転軸41Aの先端フランジと励磁装置側の回転軸41Bの先端フランジとの間に中継継手(図示略)を配置し、この中継継手に検出部50Aを設置してもよい。
次に図2に基づいて本発明の第2実施形態について説明する。なお、図2において図1と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
第2実施形態における界磁電流15の検出部50Bは、界磁電流15が作る磁場の大きさを検出するものである。
磁気コア中に流れる磁束の検出方式の一例として、磁気コア内の空隙部にホール素子などの磁電変換素子を配置し、この空隙部の磁束密度を検出することで、界磁電流15を測定する方式である。このホール素子によれば、界磁電流15が整流後の直流状態であることに限定されず、後述の第3実施形態のように交流状態である場合もその電流値を測定することができる。
次に図3に基づいて本発明の第3実施形態について説明する。なお、図3において図1,図2と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し重複する説明を省略する。
第3実施形態の検出部50Cは、界磁21と共に回転する回転整流器40で整流される前の、交流状態の界磁電流15を検出する。
次に図4及び図5に基づいて本発明の第4実施形態について説明する。なお、図4において図1と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。第4実施形態では、検出部50への電源電力の供給方法に関し、静止側から無線方式で供給することについて規定している。
つまり、第4実施形態において検出部50D及び送信部51の少なくとも一方は、静止側に配置された電源装置53から非接触給電を受けて充電されるバッテリ56が接続されている。
このように、充電式のバッテリ17を採用することにより、電源装置53(図4)からの非接触給電が停止もしくは不安定になった場合でも、安定して界磁電流15を監視することができる。
次に図6に基づいて本発明の第5実施形態について説明する。なお、図6において図5と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
第5実施形態では、検出部50への電源電力の供給方法に関し、界磁21の回路側から供給することについて規定している。
第5実施形態において検出部50E及び送信部51の少なくとも一方は、界磁電流15が作る磁場の作用により充電されるバッテリ56が接続されている。
次に図7に基づいて本発明の第6実施形態について説明する。なお、図7において図1と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
第6実施形態に適用される自動電圧調整装置(AVR)70は、界磁21の回転磁束に相互作用する電機子22の出力電圧値45及びその目標値46に基づいて界磁電流15を制御するための制御信号48を出力する制御部71と、無線信号54を受信する受信部72と、無線信号54から認識される界磁電流15の検出値47に基づいて界磁21(図8)が過励磁状態であるか否かを判定する判定部73と、この判定の結果が過励磁状態である場合その状態を制限する方向に制御信号48を調整させる過励磁制限部74と、を有している。
なお、本発明の第6実施形態は、上述の自動電圧調整装置(AVR)70により実行されることに限定されず、その他の実行手段を用いた同期発電システム10の制御方法でも実施可能である。
制御部71は、この計測された出力電圧値45が、設定部76で設定されている目標値46に一致するように制御信号48を出力する。そして、この制御信号48を入力した固定整流器80により、交流励磁機30から出力される界磁電流15が制御される。
過励磁制限部74は、過励磁状態であるとの判定結果が出た場合、過励磁制限機能(OEL)を発動して、制御部71に対し、界磁電流15の出力が制限されるように制御信号48を出力させる。
各実施形態の説明において、ブラシレス励磁方式での実施形態について説明したが、既存のOEL機能よりも検出・制御性能の良いものとしてサイリスタ励磁方式にも適用することもできる。
Claims (10)
- 回転子が界磁である同期発電システムにおいて、
前記界磁と共に回転し前記界磁に流れる界磁電流を検出する検出部と、
前記界磁と共に回転し前記界磁電流の検出値を無線信号にして送信する送信部と、
前記無線信号を受信する受信部と、を備えることを特徴とする同期発電システム。 - 請求項1に記載の同期発電システムにおいて、
前記界磁の回転磁束に相互作用する電機子の出力電圧値及びその目標値に基づいて、前記界磁電流を制御するための制御信号を出力する制御部と、
前記無線信号から認識される前記界磁電流の検出値に基づいて、前記界磁が過励磁状態であるか否かを判定する判定部と、
前記判定の結果が過励磁状態である場合、その状態を制限する方向に前記制御信号を調整させる過励磁制限部と、を備えることを特徴とする同期発電システム。 - 請求項1又は請求項2に記載の同期発電システムにおいて、
前記検出部は、前記界磁電流が流れる回路に直列接続された電気抵抗の抵抗値を検出するものであることを特徴とする同期発電システム。 - 請求項1又は請求項2に記載の同期発電システムにおいて、
前記検出部は、前記界磁電流が作る磁場の大きさを検出するものであることを特徴とする同期発電システム。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の同期発電システムにおいて、
前記検出部は、前記界磁と共に回転する回転整流器で整流した後の、直流状態の前記界磁電流を検出することを特徴とする同期発電システム。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の同期発電システムにおいて、
前記検出部は、前記界磁と共に回転する回転整流器で整流される前の、交流状態の前記界磁電流を検出することを特徴とする同期発電システム。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の同期発電システムにおいて、
前記検出部及び前記送信部の少なくとも一方は、静止側に配置された電源装置から非接触給電を受けて充電されるバッテリを有していることを特徴とする同期発電システム。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の同期発電システムにおいて、
前記検出部及び前記送信部の少なくとも一方は、前記界磁電流が作る磁場の作用により充電されるバッテリが接続されていることを特徴とする同期発電システム。 - 請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の同期発電システムにおいて、
ブラシレス励磁方式及びサイリスタ励磁方式のいずれか一方が採用されていることを特徴とする同期発電システム。 - 回転子である界磁と共に回転し前記界磁に流れる界磁電流を検出する検出部と、
前記界磁と共に回転し前記界磁電流の検出値を無線信号にして送信する送信部と、
前記無線信号を受信する受信部と、を備える同期発電システムにおいて、
前記界磁の回転磁束に相互作用する電機子の出力電圧値及びその目標値に基づいて、前記界磁電流を制御するための制御信号を出力するステップと、
前記無線信号から認識される前記界磁電流の検出値に基づいて、前記界磁が過励磁状態であるか否かを判定するステップと、
前記判定の結果が過励磁状態である場合、その状態を制限する方向に前記制御信号を調整させるステップと、を含むことを特徴とする同期発電システムの制御方法。
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JP2017213818A JP2019088071A (ja) | 2017-11-06 | 2017-11-06 | 同期発電システム及びその制御方法 |
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6335200A (ja) * | 1986-07-30 | 1988-02-15 | Hitachi Ltd | 同期機用励磁装置 |
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2017
- 2017-11-06 JP JP2017213818A patent/JP2019088071A/ja active Pending
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