JP2022043417A - 系統併入装置 - Google Patents
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Abstract
Description
このため、系統からの需給指令に基づく同期調相機のタイムリーな系統接続が実現できず、ひいては系統の電源品質が低下し、電圧低下が原因で特別高圧需要家の送電停止につながる等の問題点があった。
本開示の系統併入装置は、同期調相機が始動用インバータから電気的に切り離され、定格回転数よりも高い回転数からフリー回転での運転時および並列用遮断器の投入までの併入シーケンスで用いる装置である。
ここで、補助接点28は並列用遮断器4の状態を示し、投入コイル29は並列用遮断器4の投入コイルをそれぞれ表す。補助接点28は系統併入装置20へCB1のアンサバックとして信号送出される。一方、系統併入装置20のCB1投入指令の端子からはCB1の投入コイル29に信号が送られる。
図1において同期調相機1の始動時は、並列用遮断器4、第1励磁電源遮断器7、第2励磁電源遮断器8、界磁遮断器6および始動用インバータ10の出力遮断器11は開の状態となっており、同期調相機1は回転停止、または、極低速のターニング状態になっている。
なお、第1演算モジュール20aおよび第2演算モジュール20bは、図1に示すように、系統併入装置20内の中央演算処理装置(Central Processing Unit:CPU)20cの一部を構成するのが一般的であるが、別途、系統併入装置20内でCPU20c以外の部分に設けられても同様の機能を奏することは言うまでもない。
このため、比較例による系統併入装置では、同期調相機1の端子の電圧が同期できなければ再加速が必要になるといった問題が生じた。
同期調相機1のフリー回転時において、回転子が持つ回転エネルギーEは、下記の(1)式で表させる。なお、(1)式中の回転角速度ω(rad/s)は(2)式で表される。
ここで、Eの単位は、ジュール[J]であり、慣性モーメントGD2は、GD2=4・Iの関係がある。
図7に示される同期調相機1の励磁電流をパラメータとした回転数-反抗トルク曲線をデータベースとして、系統併入装置20内の第1演算モジュール20aに取り込んで、一定時間(例えば1秒)毎に回転エネルギーを計算することで、同期調相機1の同期速度よりも高い回転数から系統同期までの動作を予測が可能となる。
電源系統の瞬時電圧Vsは下記の(4)式、同期調相機1の端子の瞬時電圧Vtは下記の(5)式のように表される。
ここで、同期調相機電圧はVtであり、同期調相機の自動電圧調整器24により系統電圧に合わせにいくため、Vs=Vt=Vとおける。
上記のように、瞬時電圧VsとVtは電源系統周波数fsと同期調相機周波数ftの周波数差|fs-ft|の逆数時間毎に、電源系統2と同期調相機1の電圧および位相が一致する。
また、上記記載のようなΔf信号を基に包絡線を求める事は難しくはなく、数学的な演算をCPU、あるいは、DSPを用いて容易に行うことができる。
なお、図12中のT1は系統併入装置が信号を出力してから並列遮断器の投入信号端子までの遅れ時間を、T2は並列用遮断器が信号を受けて主接点がONするまでの遅れ時間(CB1動作時間)をそれぞれ表す。
なお、図17では同期後も位相差が表現されているが、並列用遮断器4の主回路接点が閉入された場合は同期調相機電圧Vgと電源系統の瞬時電圧Vsは同じ値になるため、Vs-Vgはゼロ(0値)になる。
(a)同期調相機1の回転数および励磁電流を入力情報とし、同期調相機1の励磁電流をパラメータとした同期調相機1の回転数-反抗トルク曲線に基づき、同期調相機1の同期速度よりも高い回転数から系統同期までの間の電圧包絡線を予測する第1演算モジュール20a、
(b)電源系統の瞬時電圧と同期調相機1の端子の瞬時電圧を装置内のCPU20c内に取込み、瞬時の電圧差から両電圧位相が一致するタイミングを予測する第2演算モジュール20b、
以上、系統併入装置20に内蔵された第1演算モジュール20aおよび第2演算モジュール20bを用いることで、系統併入装置20による同期調相機1の回転数の推定と位相の推定から、同期調相機1の逐次の回転数の変化も含めた同期時のタイミングでの位相差の予測が可能となる。
実施の形態1による系統併入装置では、同期調相機1のGD2として同期調相機1の設計値あるいは実機試験での計測値を用いて回転数推定を行う場合について述べたが、実施の形態2による系統併入装置では、図14に示される同期調相機1の回転数の計算値および実測値と時間の関係のように、同期調相機1の始動時毎にフリー回転数の挙動を自動で分析することでGD2の値の補正を行うことが可能となる。
実施の形態1及び2による系統併入装置では、GD2に関し、同期調相機1の実運転することでGD2の値の補正を行うこととした。このGD2の値の補正により、系統併入装置20内に設けられた反抗損失曲線に基づくデータベースの補正が行われ、かかる補正に基づき、同期調相機1の回転数の推移を補正する。
実施の形態1、2及び3の同期調相機の系統併入装置では、同期予測の改善を行った。
実施の形態4の系統併入装置では、図16のブロック図に示すように、運転によって得られた反抗損失PlossAと従来の反抗損失PlossBの比率を比率計算器81で計算した数値を、比較器82により基準器83の規定値と比較して、規定値範囲を超えた場合は、同期調相機1の回転子の軸受け等の異常と判断でき、例えば警報器84から警報を発するので、作業員の点検作業省力化の効果がある。
Claims (8)
- 励磁装置および並列用遮断器を介して同期調相機を制御する系統併入装置であって、
前記同期調相機の回転数および励磁電流を入力情報とし、前記同期調相機の励磁電流をパラメータとした前記同期調相機の回転数-反抗トルク曲線に基づき、前記同期調相機の同期速度よりも高い回転数から系統同期までの間の電圧包絡線を予測する第1演算モジュールを備え、
前記第1演算モジュールを用いて、前記同期調相機の端子の電圧の増減あるいは励磁電流の増減によって前記同期調相機の回転数を補正することにより、前記同期調相機の同期制御および前記並列用遮断器の投入制御を行うことを特徴とする系統併入装置。 - 励磁装置および並列用遮断器を介して同期調相機を制御する系統併入装置であって、
電源系統の瞬時電圧と前記同期調相機の端子の瞬時電圧を取込み、前記電源系統の瞬時電圧と前記同期調相機の端子の瞬時電圧間の電圧差に基づき、前記電源系統の瞬時電圧と前記同期調相機の端子の瞬時電圧が同期となるタイミングを予測する第2演算モジュールを備え、
前記第2演算モジュールを用いて、前記同期調相機の端子の増減あるいは励磁電流の増減によって前記同期調相機の回転数を補正することにより、前記同期調相機の同期制御および前記並列用遮断器の投入制御を行うことを特徴とする系統併入装置。 - 励磁装置および並列用遮断器を介して同期調相機を制御する系統併入装置であって、
前記同期調相機の回転数および励磁電流を入力情報とし、前記同期調相機の励磁電流をパラメータとした前記同期調相機の回転数-反抗トルク曲線に基づき、前記同期調相機の同期速度よりも高い回転数から系統同期までの間の電圧包絡線を予測する第1演算モジュールと、
電源系統の瞬時電圧と前記同期調相機の端子の瞬時電圧を取込み、前記電源系統の瞬時電圧と前記同期調相機の端子の瞬時電圧間の電圧差に基づき、前記電源系統の瞬時電圧と前記同期調相機の端子の瞬時電圧が同期となるタイミングを予測する第2演算モジュールを備え、
前記第1演算モジュールおよび第2演算モジュールの双方を用いて、前記同期調相機の端子の電圧の増減あるいは励磁電流の増減によって前記同期調相機の回転数を補正することにより、前記同期調相機の同期制御および前記並列用遮断器の投入制御を行うことを特徴とする系統併入装置。 - 前記同期調相機の回転数の情報として前記同期調相機の端子の電圧を取り込むことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の系統併入装置。
- 前記同期調相機の始動を行う毎にフリー回転の推移を分析することにより慣性モーメントGD2の数値の補正を行って前記同期調相機の回転数推定の精度を向上させることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の系統併入装置。
- 前記同期調相機の始動を行う毎に、フリー回転の推移を慣性モーメントGD2の数値の補正実施に加えて、前記同期調相機の励磁電流、回転数および反抗トルクと反抗損失曲線とに基づき、保有する各数値を補正することで、回転数の推定の精度を向上させることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の系統併入装置。
- 前記反抗損失曲線は、前記同期調相機の反抗トルクおよび回転数のデータから算出されることを特徴とする請求項6記載の系統併入装置。
- 前記同期調相機の始動を行う毎に得られる反抗損失PlossAと前記反抗損失PlossAを得る前の反抗損失PlossBとの比率を算出し、前記比率が規定値の範囲を超えた場合に異常と判断することを特徴とする請求項6または7に記載の系統併入装置。
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