JP3043556B2 - 交流励磁形同期機の保護装置，保護方法および交流励磁制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、可変速揚水発電で使
用する交流励磁形同期機の１次側事故時の事故電流を遮
断する交流励磁形同期機の保護装置，保護方法および交
流励磁制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の交流励磁形同期機の保護装
置を示す回路図であり、図において、１は交流励磁形同
期機で、１次側が系統に接続され、２次側が後述する２
次交流励磁装置に接続されている。２は点弧角を制御す
ることによって交流励磁形同期機１への交流励磁量を制
御する２次交流励磁装置である。３は交流励磁形同期機
１の２次過電発生時にその過電圧値から２次交流励磁装
置２を保護するためのアレスタ（避雷装置）、４は２次
過電圧発生時に２次交流励磁装置２への移行エネルギー
を抑制するための２次抵抗回路である。１２は交流遮断
器である。

【０００３】また、５はこの２次抵抗回路４のＯＮ／Ｏ
ＦＦを制御するサイリスタスイッチ、６は交流励磁形同
期機１の２次回路を短絡して２次交流励磁装置２への移
行エネルギーを遮断するための２次短絡用遮断器、７は
２次過電圧発生時にその過電圧値を検出して、サイリス
タスイッチ５へ点弧信号を与える過電圧検出器、２０は
系統側を２次側と結合するトランス、３０は交流を直流
に変換するコンバータ、４０はコンバータ３０の直流電
圧を平滑するコンデンサである。

【０００４】次に動作について説明する。まず、交流励
磁形同期機１は、通常、コンバータ３０によって交流か
ら直流に変換された直流電圧を、２次交流励磁装置２に
より再度交流に変換して交流励磁運転を行っている。こ
のような状態において、１次側に短絡や不平衡負荷等の
異常現象が発生すると、交流励磁形同期機１の２次側に
は、その異常現象のリアクションとして逆起電力が発生
し、大きな異常電圧となって現われる。

【０００５】この異常電圧は高電圧であるため、その電
圧値がアレスタ３の制限電圧値以上に達すると、アレス
タ３は直ちに放電動作をし、２次交流励磁装置２への印
加電圧をアレスタ３の制限電圧値に抑制する。

【０００６】しかる後、過電圧検出器７にて過電圧を検
出し、サイリスタスイッチ５を動作して、２次抵抗回路
４を挿入し、交流励磁形同期機１の２次回路を短絡して
エネルギーの消滅を図る。

【０００７】また、上記制御と並行して、図示しない保
護回路にて事故を検出し、事故電流中の直流成分の減衰
時間を考慮した一定時間後、交流遮断器１２を開放し、
事故点との切り離しを行う。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の交流励磁形同期
機の保護装置は以上のように構成されているので、交流
励磁形同期機１の１次側に異常現象が発生すると、その
２次側に発生する交流成分および直流成分の両方の２次
巻線エネルギーを、サイリスタスイッチ５を瞬時に投入
して、２次抵抗回路４にて消費しているため、２次回路
エネルギー中の直流成分も同時に減衰してしまう。

【０００９】このため、２次直流成分により誘起される
１次交流成分も減衰してしまい、事故点との切り離しを
するための交流遮断器１２の開動作時には直流成分のみ
となり、通常の交流遮断器では遮断できず、１次側事故
電流の直流成分の減衰時間後の交流遮断器１２の開動作
まで、事故が継続してしまうなどの問題点があった。な
お、かかる従来の交流励磁形同期機の保護装置に類似す
る技術が、「平成５年電気学会全国大会，１６１３，Ｇ
ＴＯ変換器方式可変速揚水発電システム，１００ＫＷモ
デル系統故障試験」に示されている。

【００１０】請求項１の発明は、上記のような問題点を
解消するためになされたものであり、交流励磁形同期機
の１次側事故発生後に速やかに事故電流中の直流成分の
みを減衰させ、交流成分のみとすることにより、事故電
流が０点をクロスするようにし、交流遮断器による事故
電流の遮断を確実かつ迅速に実施できる交流励磁形同期
機の保護装置を得ることを目的とする。

【００１１】請求項２の発明は、事故電流を検出した変
成器の検出出力および回転子位置検出器の検出出力にも
とづいて２次交流励磁装置を点弧角制御し、直流成分の
回生によって１次側の事故電流中の直流成分のみを減少
させることができる交流励磁形同期機の保護装置を得る
ことを目的とする。

【００１２】請求項３の発明は、変成器の検出出力の中
から事故電流中の直流成分のみを検出させ、回転検出位
置の検出出力とにもとづいて、２次交流励磁装置を点弧
角制御して直流成分の回収を行い、１次側の事故電流中
の直流成分のみを減少させることができる交流励磁形同
期機の保護装置を得ることを目的とする。

【００１３】請求項４の発明は、１次側で検出した１次
側の事故電流中に含まれる直流成分の大きさおよび極性
に応じて、２次交流励磁装置の出力を最適に制御できる
２次交流励磁制御装置を得ることを目的とする。

【００１４】請求項５の発明は、１次側の事故電流から
直接直流成分のみを検出して２次側に回生することによ
り、確実に上記事故電流中の直流成分の減衰を早めるこ
とができる交流励磁形同期機の保護方法を得ることを目
的とする。

【００１５】請求項６の発明は、２次側において交流励
磁形同期機の回転速度に比例した周波数の２次側交流電
圧の検出値にもとづいて、事故電流中の直流成分の減衰
を早めることができる交流励磁形同期機の保護装置を得
ることを目的とする。

【００１６】請求項７の発明は、２次側に誘起される２
次側直流電圧にもとづいて、事故電流中の直流成分の減
衰を早めることができる交流励磁形同期機の保護装置を
得ることを目的とする。

【００１７】請求項８の発明は、２次側に誘起される２
次側電圧を検出し、この検出電圧にもとづいて交流励磁
形同期機の速度に比例した周波数の２次側交流電圧を得
て、事故電流中の直流成分の減衰を早めることができる
交流励磁形同期機の保護装置を得ることを目的とする。

【００１８】請求項９の発明は、２次側で検出した１次
側の事故電流中に含まれる直流成分の大きさおよび極性
に応じて、２次交流励磁装置の出力を最適に制御できる
２次交流励磁制御装置を得ることを目的とする。

【００１９】請求項１０の発明は、２次側で検出した１
次側の事故電流中の直流成分を２次側に回生することに
より、確実に上記直流成分の減衰を早めることができる
交流励磁形同期機の保護方法を得ることを目的とする。

【００２０】請求項１１の発明は、交流変換装置を用い
て事故電流中の直流成分のみを２次側に回生して、２次
交流励磁装置の容量を増加することなく、上記直流成分
の減衰を早めることができる交流励磁形同期機の保護装
置を得ることを目的とする。

【００２１】請求項１２の発明は、１次側にトランスを
介して接続した交流変換装置を用いて、事故電流中の直
流成分のみを２次側に回生できる交流励磁形同期機の保
護装置を得ることを目的とする。

【００２２】請求項１３の発明は、系統事故の発生時か
ら交流遮断器の動作完了までの時間だけオンとなるスイ
ッチを通じて、事故電流中の直流成分を２次側に回生さ
せることで、この直流成分のみの減衰を早めることがで
きる交流励磁形同期機の保護装置を得ることを目的とす
る。

【００２３】請求項１４の発明は、事故電流中の直流成
分を１次側から一定の時間だけ２次側に経済的に回収で
きる交流励磁形同期機の保護装置を得ることを目的とす
る。

【００２４】 請求項１５の発明は、２次交流励磁装置に
特別の事故対応機能を付すことなく、事故電流中の直流
成分を減衰できる交流励磁形同期機の保護装置を得るこ
とを目的とする。

【００２５】 請求項１６の発明は、事故点の切り離しを
確実に実施できる交流励磁形同期機の保護装置を得るこ
とを目的とする。

【００２６】 請求項１７の発明は、次交流励磁装置へ安
全かつ平滑化された直流電圧を供給できる交流励磁形同
期機の保護装置を得ることを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る交
流励磁形同期機の保護装置は、系統事故時に１次側から
事故点に流れる直流成分と交流成分が重畳された事故電
流中に含まれる直流成分のみを検出する直流成分検出装
置および交流励磁形同期機の回転子磁極位置を検出する
回転子位置検出器の各検出出力にもとづいて、保護回路
に２次交流励磁装置の点弧角を制御させ、事故電流中の
直流成分を２次側に回生させるようにしたものである。

【００２８】 請求項２の発明に係る交流励磁形同期機の
保護装置は、系統事故時に１次側から事故点に流れる直
流成分と交流成分が重畳された事故電流を検出する変成
器および交流励磁形同期機の回転子磁極位置を検出する
回転子位置検出器の各検出出力にもとづいて、保護回路
に、上記２次交流励磁装置の点弧角を制御させ、事故電
流中の直流成分を２次側に回生させるようにしたもので
ある。

【００２９】 請求項３の発明に係る交流励磁形同期機の
保護装置は、系統事故時に１次側から事故点に流れる直
流成分と交流成分が重畳された事故電流を検出する変成
器から得られた事故電流中に含まれる直流成分のみを検
出する直流成分検出装置および交流励磁形同期機の回転
子磁極位置を検出する回転子位置検出器の各検出出力に
もとづいて、保護回路に、上記２次交流励磁装置の点弧
角を制御させ、事故電流中の直流成分を２次側に回生さ
せるようにしたものである。

【００３０】 請求項４の発明に係る交流励磁形同期機の
保護装置は、交流励磁形同期機の回転子位置検出出力お
よび事故電流中の直流成分検出出力にもとづいて、保護
回路に、事故電流中の直流成分を２次側に回生させるよ
うに２次交流励磁装置を制御するものである。

【００３１】 請求項５の発明に係る交流励磁形同期機の
保護方法は、直流成分検出装置に、系統事故時に交流励
磁形同期機の１次側から事故点に流れる、直流成分と交
流成分が重畳された事故電流中の直流成分のみを検出さ
せ、この検出値に応じて２次交流励磁装置の出力を制御
することで、事故電流中の直流成分のみを２次側に回生
するようにしたものである。

【００３２】 請求項６の発明に係る交流励磁形同期機の
保護装置は、系統事故時に交流励磁形同期機の回転速度
に比例した周波数の２次側交流電圧を検出する交流成分
検出器および上記交流励磁形同期機の回転子磁極位置を
検出する回転子位置検出器の各検出出力にもとづいて、
保護回路に、２次交流励磁装置の点弧角を制御させ、事
故電流中の直流成分を上記２次側に回生させるようにし
たものである。

【００３３】 請求項７の発明に係る交流励磁形同期機の
保護装置は、系統事故時に１次側の直流電流により誘起
される２次側直流電圧を検出する直流電圧変成器および
交流励磁形同期機の回転子磁極位置を検出する回転子位
置検出器の各検出出力にもとづいて、保護回路に、２次
交流励磁装置の点弧角を制御させ、上記事故電流中の直
流成分を２次側に回生させるようにしたものである。

【００３４】 請求項８の発明に係る交流励磁形同期機の
保護装置は、系統事故時に１次側の直流電流により誘起
される２次側電圧を検出する直流電圧変成器の出力電圧
にもとづき、交流励磁形同期機の回転速度に比例した周
波数の２次側交流電圧を検出する交流成分検出器および
上記交流励磁形同期機の回転子磁極位置を検出する回転
子位置検出器の各検出出力にもとづいて、保護回路に、
２次交流励磁装置の点弧角を制御させ、上記事故電流中
の直流成分を２次側に回生させるようにしたものであ
る。

【００３５】 請求項９の発明に係る交流励磁制御装置
は、交流励磁形同期機の回転子位置検出出力および系統
事故時における２次側の交流成分検出出力にもとづい
て、保護回路に、事故電流中の直流成分を２次側に回生
させるようにしたものである。

【００３６】 請求項１０の発明に係る交流励磁形同期機
の保護方法は、系統事故時に交流励磁形同期機の１次側
から事故点に流れる事故電流中の直流成分により２次側
に誘起される、上記交流励磁形同期機の回転速度に応じ
た周波数成分の交流電圧を検出し、該検出した交流電圧
及び位相に応じ２次交流励磁装置の出力を制御すること
で上記事故電流中の直流成分のみを２次側に回生するよ
うにしたものである。

【００３７】 請求項１１の発明に係る交流励磁形同期機
の保護装置は、１次側が交流遮断器を介して系統に接続
され、２次側が点弧制御される２次交流励磁装置の交流
励磁出力を受けて運転される交流励磁形同期機を有し、
交流変換装置に、系統事故の発生時から交流遮断器の動
作完了までの時間中、事故電流中の直流成分のみを上記
２次側に回生させるようにしたものである。

【００３８】 請求項１２の発明に係る交流励磁形同期機
の保護装置は、１次側が交流遮断器を介して系統に接続
され、２次側が点弧制御される２次交流励磁装置の交流
励磁出力を受けて運転される交流励磁形同期機を有し、
上記１次側にトランスを介して接続された交流変換装置
に、系統事故の発生時から交流遮断器の動作完了までの
時間中、事故電流中の直流成分のみを上記２次側に回生
させるようにしたものである。

【００３９】 請求項１３の発明に係る交流励磁形同期機
の保護装置は、１次側が交流遮断器を介して系統に接続
され、２次側が点弧制御される２次交流励磁装置の交流
励磁出力を受けて運転される交流励磁形同期機を有し、
系統事故の発生時から交流遮断器の動作完了までの時間
に動作するスイッチの動作中に、交流変換装置に、事故
電流中の直流成分のみを回生させるようにしたものであ
る。

【００４０】 請求項１４の発明に係る交流励磁形同期機
の保護装置は、１次側が交流遮断器を介して系統に接続
され、２次側が点弧制御される２次交流励磁装置の交流
励磁出力を受けて運転される交流励磁形同期機を有し、
上記１次側にトランスを介して接続された交流変換装置
に、系統事故の発生時から交流遮断器の動作完了までの
時間に動作するスイッチを介して、事故電流中の直流成
分のみを上記２次側に回生させるようにしたものであ
る。

【００４１】 請求項１５の発明に係る交流励磁形同期機
の保護装置は、１次側が交流遮断器を介して系統に接続
され、２次側が点弧制御される２次交流励磁装置の交流
励磁出力を受けて運転される交流励磁形同期機を設け、
系統事故時に１次側から事故点に流れる事故電流中の直
流成分によって２次側に誘起される、交流励磁形同期機
の回転速度に応じた周波数成分の交流電圧のみを、バン
ドパスフィルタに吸収させるようにしたものである。

【００４２】 請求項１６の発明に係る交流励磁形同期機
の保護装置は、２次交流励磁装置に、該２次交流励磁装
置に対する２次過電圧発生時の移行エネルギーを遮断す
る２次短絡用遮断器を接続したものである。

【００４３】 請求項１７の発明に係る交流励磁形同期機
の保護装置は、系統側の交流電圧をトランスを介して受
けて直流変換し、この変換出力をコンデンサを通して２
次交流励磁装置へ入力するコンバータを設けたものであ
る。

【００４４】

【作用】請求項１の発明における交流励磁形同期機の保
護装置は、保護回路に交流励磁形同期機に流れる１次側
の事故電流中に含まれる直流成分の大きさ，極性を検出
し、２次交流励磁装置の出力を制御することにより、上
記事故電流中の直流成分のみの減衰を早め、事故電流を
早期に０点クロスさせ、遮断器による事故点との切り離
しを迅速に行わせる。

【００４５】 請求項２の発明における交流励磁形同期機
の保護装置は、２次交流励磁装置を事故電流を検出した
変成器の検出出力および回転子位置検出器の検出出力に
もとづいて点弧角制御し、直流成分の回生によって１次
側の事故電流中の直流成分のみを減少させる。

【００４６】 請求項３の発明における交流励磁形同期機
の保護装置は、１次側に入れた変成器の検出出力の中か
ら事故電流中の直流成分のみを検出させ、回転検出位置
の検出出力とにもとづいて、２次交流励磁装置を点弧角
制御して直流成分の回収を行い、１次側の事故電流中の
直流成分のみを減少させる。

【００４７】 請求項４の発明における２次交流励磁制御
装置は、保護回路において、１次側で検出した１次側の
事故電流中に含まれる直流成分の大きさおよび極性に応
じて、２次交流励磁装置の出力を最適に制御する。

【００４８】 請求項５の発明における交流励磁形同期機
の保護方法は、直流成分検出装置に、１次側の事故電流
から直接直流成分のみを検出させて２次側に回生するこ
とにより、上記事故電流中の直流成分の減衰を早めるよ
うに機能する。

【００４９】 請求項６の発明における交流励磁形同期機
の保護装置は、２次側に設けた交流成分検出器により、
交流励磁形同期機の回転速度に比例した周波数の２次側
交流電圧を得て、これにもとづいて、事故電流中の直流
成分の減衰を早めるように機能する。

【００５０】 請求項７の発明における交流励磁形同期機
の保護装置は、交流励磁形同期機の２次側に誘起される
２次側直流電圧にもとづいて、２次交流励磁装置の点弧
角を制御させ、事故電流中の直流成分を２次側に回生さ
せて、事故電流中の直流成分の減衰を早めるように機能
する。

【００５１】 請求項８の発明における交流励磁形同期機
の保護装置は、２次側に誘起される２次側電圧を検出
し、この検出電圧にもとづいて交流励磁形同期機の速度
に比例した周波数の２次側交流電圧を得て、事故電流中
の直流成分の減衰を早めるようにする。

【００５２】 請求項９の発明における２次交流励磁制御
装置は、交流励磁形同期機の２次側で検出した１次側の
事故電流中に含まれる直流成分の大きさおよび極性に応
じて、上記２次交流励磁装置の出力を最適に制御する。

【００５３】 請求項１０の発明における交流励磁形同期
機の保護方法は、交流励磁形同期機の２次側で検出した
１次側の事故電流中の直流成分を２次側に回生すること
により、確実に上記直流成分の減衰を早めるように機能
する。

【００５４】 請求項１１の発明における交流励磁形同期
機の保護装置は、交流変換装置を用いて、事故電流中の
直流成分のみを２次側に回生可能にして、２次交流励磁
装置の容量を増加することなく、１次側事故電流中の直
流成分の減衰を早めるように機能する。

【００５５】 請求項１２の発明における交流励磁形同期
機の保護装置は、交流励磁形同期機の１次側にトランス
を介して接続した交流変換装置を用いて、事故電流中の
直流成分のみを２次側に回生可能にする。

【００５６】 請求項１３の発明における交流励磁形同期
機の保護装置は、系統事故の発生時から交流遮断器の動
作完了までの時間だけオンとなるスイッチを通じて、事
故電流中の直流成分を２次側に回生させ、１次側の事故
電流中の直流成分のみの減衰を早めるようにする。

【００５７】 請求項１４の発明における交流励磁形同期
機の保護装置は、事故電流中の直流成分を交流変換装置
を介して１次側から一定の時間だけ２次側に経済的に回
収する。

【００５８】 請求項１５の発明における交流励磁形同期
機の保護装置は、バンドパスフィルタの使用により、２
次交流励磁装置に特別の事故対応機能を付すことなく、
事故電流中の直流成分を吸収して減衰可能にする。

【００５９】 請求項１６の発明における交流励磁形同期
機の保護装置は、２次短絡用遮断器により事故点の切り
離しを確実に実施可能にする。

【００６０】 請求項１７の発明における交流励磁形同期
機の保護装置は、コンデンサを介して２次交流励磁装置
へ安全かつ平滑化された直流電圧を供給可能にする。

【００６１】

【実施例】実施例１． 以下、この発明の一実施例を図について説明する。図１
において、８は１次側の電流を検出する変成器、９はこ
の変成器８からの信号中に含まれる直流成分のみを検出
する直流成分検出装置、１０は交流励磁形同期機１の回
転子磁極位置を検出する回転子位置検出器としての磁極
位置検出器である。

【００６２】 また、１１は直流成分検出装置９からの信
号と回転子位置検出器１０からの信号にもとづき、２次
交流励磁装置２の点弧角を制御する信号を生成するため
の保護回路である。なお、このほかの図６に示したもの
と同一の回路部分には同一符号を付して、その重複する
説明を省略する。

【００６３】 次に動作について説明する。交流励磁形同
期機１は、通常２次交流励磁装置２による交流励磁運転
を行っている。この状態において、１次側に短絡や不平
衡負荷等の異常現象が発生すると、交流励磁形同期機１
の１次側および２次側には、それまで各々の巻線に流れ
ていた鎖交磁束により、フラックス連続の法則による直
流電流が流れる。

【００６４】 この時、１次側には、１次側の直流電流と
２次側に流れる直流電流により１次側に誘起された交流
電流との重畳された事故電流が流れる。この事故電流を
変成器８にて検出し、また、変成器８の出力電流中に含
まれる直流成分のみを直流成分検出装置９にて抽出す
る。

【００６５】 また、この抽出した直流成分の信号と回転
子位置検出器としての磁極位置検出器１０からの信号と
にもとづき、保護回路１１により点弧角制御信号を生成
し、これを２次交流励磁装置２に入力する。このため、
２次交流励磁装置２は上記点弧角信号を受けて、事故電
流中の直流成分を２次側に回生するように動作する。す
なわち、この交流励磁装置２は交流励磁形同期機１の１
次側に流れている電流中の直流成分と逆極性の直流電流
を１次側に誘起させる。

【００６６】 この結果、１次側電流中に含まれる直流成
分の減衰を図２の実線に示すように早め、交流遮断器１
２による事故電流遮断時には、事故電流を０点でクロス
せしめ、交流遮断器１２による遮断を可能とする。

【００６７】 実施例２． なお、上記実施例１では、交流励磁形同期機１の１次側
電流を変成器８にて検出し、その電流中の直流成分を直
流成分検出装置９にて検出し、その大きさに応じて２次
交流励磁装置２の出力を制御することにより、１次側電
流中の直流成分の減衰を早め、結果として事故電流の０
点交差を早め、交流遮断器１２により事故電流を遮断す
る場合について述べたが、図３に示すように、２次側に
直流電圧変成器１３を設け、１次側直流電流により誘起
される交流励磁形同期機１の回転速度に比例した周波数
の２次側交流電圧を検出して利用してもよい。

【００６８】 これによれば、この回転速度周波数の交流
電圧信号および回転子位置検出器としての磁極位置検出
器１０からの磁極位置信号とにもとづいて、保護回路１
１Ａにより点弧角制御信号を生成し、これを２次交流励
磁装置２に入力する。このため、この２次交流励磁装置
２は上記点弧角制御信号を受けて点呼角が制御され、回
転速度周波数の２次交流電圧に対しては短絡状態となる
ように２次交流励磁装置２を制御することにより、１次
側電流中の直流成分のみを２次側に回生させることがで
き、１次側電流中に含まれる直流成分の減衰を早め、交
流遮断器１２による事故電流遮断時には、事故電流を０
点へクロスせしめ、交流遮断器１２による遮断を可能と
する。

【００６９】 実施例３． なお、上記実施例１，２では、１次側直流電流または２
次側直流電流により２次交流励磁装置２を制御すること
により、１次側事故電流中の直流成分を早期に減衰せし
め、結果として事故電流の０点クロスを早め、交流遮断
器１２により事故電流を遮断する場合について述べた
が、図４に示すように、２次側に１次側からの事故電流
をトランス１８およびスイッチ１７を介して供給し、事
故発生から交流遮断器１２の動作完了までの短時間（ス
イッチ１７の動作時であるオン時）のみ動作する小容量
の事故時対応専用の交流変換装置１６を設け、１次電流
中に含まれる直流成分のみを２次側に回生することによ
り、その直流成分の減衰を早めることができる。

【００７０】 これにより、交流遮断器１２による事故電
流遮断時には事故電流を０点へクロスさせ、交流遮断器
１２による遮断を可能とすることができ、２次交流励磁
装置２の容量を増加することなく、経済的に優れた装置
とすることができる。

【００７１】 実施例４． なお、上記実施例１，２，３では、１次側電流または２
次側電圧により、それぞれ２次交流励磁装置２または事
故時専用の交流変換装置１６を制御することにより、１
次側の事故電流中の直流成分を早期に減衰せしめる場合
について述べたが、図５に示すように、２次側に回転速
度周波数に同調するキャパシタンス１５ａおよびインダ
クタンス１５ｂからなるバンドパスフィルタ１５を設
け、１次側事故電流中の直流成分により２次側に誘起さ
れる回転速度周波数の交流電流のみを吸収するようにし
てもよい。

【００７２】 こうすることにより、２次交流励磁装置２
に事故対応の機能を付加することなく、１次側電流中に
含まれる直流成分の減衰を早めることができ、交流遮断
器１２による事故電流遮断時には事故電流は０点をクロ
スし、交流遮断器１２による遮断を可能とすることがで
き、回路各部の構成を簡略化でき、経済的に優れた装置
とすることができる。

【００７３】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、系統事故時に１次側から事故点に流れる直流成分と
交流成分が重畳された事故電流中に含まれる直流成分の
みを検出する直流成分検出装置および交流励磁形同期機
の回転子磁極位置を検出する回転子位置検出器の各検出
出力にもとづいて、保護回路に２次交流励磁装置の点弧
角を制御させ、事故電流中の直流成分を２次側に回生さ
せるように構成したので、その直流成分のみをすみやか
に減少させて交流成分のみとすることができ、従って、
事故電流を早期に０点へ交差させ、交流遮断器による事
故遮断を確実かつ迅速化できる。

【００７４】 この結果、可変速装置を構成する各機器は
特別の事故耐量を有する必要がなくなり、装置全体が安
価にでき、また、確実に事故電流を遮断できることか
ら、可変速装置を構成する各機器を事故から保護できる
ものが得られる効果がある。

【００７５】 請求項２の発明によれば、系統事故時に１
次側から事故点に流れる直流成分と交流成分が重畳され
た事故電流を検出する変成器および交流励磁形同期機の
回転子磁極位置を検出する回転子位置検出器の各検出出
力にもとづいて、保護回路に、上記２次交流励磁装置の
点弧角を制御させ、事故電流中の直流成分を２次側に回
生させるように構成したので、直流成分の回生によって
１次側の事故電流中の直流成分のみを減少させることが
できるものが得られる効果がある。

【００７６】 請求項３の発明によれば、系統事故時に１
次側から事故点に流れる直流成分と交流成分が重畳され
た事故電流を検出する変成器から得られた事故電流中に
含まれる直流成分のみを検出する直流成分検出装置およ
び交流励磁形同期機の回転子磁極位置を検出する回転子
位置検出器の各検出出力にもとづいて、保護回路に、上
記２次交流励磁装置の点弧角を制御させ、事故電流中の
直流成分を２次側に回生させるように構成したので、直
流成分検出装置の出力にもとづいて１次側の事故電流中
の直流成分のみを減少させることができるものが得られ
る効果がある。

【００７７】 請求項４の発明によれば、交流励磁形同期
機の回転子位置検出出力および事故電流中の直流成分検
出出力にもとづいて、保護回路に、事故電流中の直流成
分を２次側に回生させるように構成したので、１次側で
検出した１次側の事故電流中に含まれる直流成分の大き
さおよび極性に応じて、２次交流励磁装置の出力を最適
に制御できるものが得られる効果がある。

【００７８】 請求項５の発明によれば、直流成分検出装
置に、系統事故時に交流励磁形同期機の１次側から事故
点に流れる、直流成分と交流成分が重畳された事故電流
中の直流成分のみを検出させ、この検出値に応じて２次
交流励磁装置の出力を制御することで、事故電流中の直
流成分のみを２次側に回生するように構成したので、１
次側の事故電流から直接直流成分のみを検出して２次側
に回生することにより、確実に上記事故電流中の直流成
分の減衰を早めることができるものが得られる効果があ
る。

【００７９】 請求項６の発明によれば、系統事故時に交
流励磁形同期機の回転速度に比例した周波数の２次側交
流電圧を検出する交流成分検出器および上記交流励磁形
同期機の回転子磁極位置を検出する回転子位置検出器の
各検出出力にもとづいて、保護回路に、２次交流励磁装
置の点弧角を制御させ、事故電流中の直流成分を上記２
次側に回生させるように構成したので、交流励磁形同期
機の回転速度に比例した周波数の２次側交流電圧の検出
値にもとづいて、事故電流中の直流成分の減衰を早める
ことができるものが得られる効果がある。

【００８０】 請求項７の発明によれば、系統事故時に１
次側の直流電流により誘起される２次側直流電圧を検出
する直流電圧変成器および交流励磁形同期機の回転子磁
極位置を検出する回転子位置検出器の各検出出力にもと
づいて、保護回路に、２次交流励磁装置の点弧角を制御
させ、上記事故電流中の直流成分を２次側に回生させる
ように構成したので、２次側に誘起される２次側直流電
圧にもとづいて、事故電流中の直流成分の減衰を早める
ことができるものが得られる効果がある。

【００８１】 請求項８の発明によれば、系統事故時に１
次側の直流電流により誘起される２次側電圧を検出する
直流電圧変成器の出力電圧にもとづき、交流励磁形同期
機の回転速度に比例した周波数の２次側交流電圧を検出
する交流成分検出器とおよび上記交流励磁形同期機の回
転子磁極位置を検出する回転子位置検出器の各検出出力
にもとづいて、保護回路に、２次交流励磁装置の点弧角
を制御させ、上記事故電流中の直流成分を２次側に回生
させるように構成したので、交流励磁形同期機の速度に
比例した周波数の２次側交流電圧を得て、事故電流中の
直流成分の減衰を早められるものが得られる効果があ
る。

【００８２】 請求項９の発明によれば、交流励磁形同期
機の回転子位置検出出力および系統事故時における２次
側の交流成分検出出力にもとづいて、保護回路に、事故
電流中の直流成分を２次側に回生させるように構成した
ので、２次側で検出した１次側の事故電流中に含まれる
直流成分の大きさおよび極性に応じて、２次交流励磁装
置の出力を最適に制御できるものが得られる効果があ
る。

【００８３】 請求項１０の発明によれば、系統事故時に
交流励磁形同期機の１次側から事故点に流れる事故電流
中の直流成分により２次側に誘起される、上記交流励磁
形同期機の回転速度に応じた周波数成分の交流電圧を検
出し、該検出した交流電圧および位相に応じて２次交流
励磁装置の出力を制御することで上記事故電流中の直流
成分のみを２次側に回生するように構成したので、２次
側で検出した１次側の事故電流中の直流成分を２次側に
回生することにより、確実に上記直流成分の減衰を早め
ることができるものが得られる効果がある。

【００８４】 請求項１１の発明によれば、１次側が交流
遮断器を介して系統に接続され、２次側が点弧制御され
る２次交流励磁装置の交流励磁出力を受けて運転される
交流励磁形同期機を有し、交流変換装置に、系統事故の
発生時から交流遮断器の動作完了までの時間中、事故電
流中の直流成分のみを上記２次側に回生させるように構
成したので、事故電流中の直流成分のみを２次側に回生
して、２次交流励磁装置の容量を増加することなく、上
記直流成分の減衰を早められる効果がある。

【００８５】 請求項１２の発明によれば、１次側が交流
遮断器を介して系統に接続され、２次側が点弧制御され
る２次交流励磁装置の交流励磁出力を受けて運転される
交流励磁形同期機を有し、上記１次側にトランスを介し
て接続された交流変換装置に、系統事故の発生時から交
流遮断器の動作完了までの時間中、事故電流中の直流成
分のみを上記２次側に回生させるように構成したので、
１次側にトランスを介して接続した交流変換装置を用い
て、事故電流中の直流成分のみを２次側に回生できるも
のが得られる効果がある。

【００８６】 請求項１３の発明によれば、１次側が交流
遮断器を介して系統に接続され、２次側が点弧制御され
る２次交流励磁装置の交流励磁出力を受けて運転される
交流励磁形同期機を有し、系統事故の発生時から交流遮
断器の動作完了までの時間に動作するスイッチの動作中
に、交流変換装置に、事故電流中の直流成分のみを回生
させるように構成したので、系統事故の発生時から交流
遮断器の動作完了までの時間だけオンとなるスイッチを
通じて、事故電流中の直流成分を２次側に回生させるこ
とで、この直流成分のみの減衰を早めることができ、交
流遮断器の動作が終了するまでのスイッチオンの時間中
に直流成分を効率的に減衰させることができるものが得
られる効果がある。

【００８７】 請求項１４の発明によれば、１次側にトラ
ンスを介して接続された交流変換装置に、系統事故の発
生時から交流遮断器の動作完了までの時間に動作するス
イッチを介して、事故電流中の直流成分のみを上記２次
側に回生させるように構成したので、事故電流中の直流
成分を１次側から一定の時間だけ２次側に経済的に回収
できるものが得られる効果がある。

【００８８】 請求項１５の発明によれば、系統事故時に
１次側から事故点に流れる事故電流中の直流成分によっ
て２次側に誘起される、交流励磁形同期機の回転速度に
応じた周波数成分の交流電圧のみを、バンドパスフィル
タに吸収させるように構成したので、２次交流励磁装置
に特別の事故対応機能を付すことなく、事故電流中の直
流成分を減衰できるものが得られる効果がある。

【００８９】 請求項１６の発明によれば、２次交流励磁
装置に、該２次交流励磁装置に対する２次過電圧発生時
の移行エネルギーを遮断する２次短絡用遮断器を接続す
るように構成したので、事故点の切り離しを確実に実施
できるものが得られる効果がある。

【００９０】 請求項１７の発明によれば、系統側の交流
電圧をトランスを介して受けて直流変換し、この変換出
力をコンデンサを通して２次交流励磁装置へ入力するコ
ンバータを設けるように構成したので、２次交流励磁装
置へ安全に、平滑化された直流電圧を供給できるものが
得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１による交流励磁形同期機の
保護装置を示す接続図である。

【図２】交流励磁形同期機の保護装置において、１次側
事故時における１次側電流の直流成分の変化を示す電流
特性図である。

【図３】この発明の実施例２による交流励磁形同期機の
保護装置を示す接続図である。

【図４】この発明の実施例３による交流励磁形同期機の
保護装置を示す接続図である。

【図５】この発明の実施例４による交流励磁形同期機の
保護装置を示す接続図である。

【図６】従来の交流励磁形同期機の保護装置を示す接続
図である。

【符号の説明】

１ 交流励磁形同期機 ２ ２次交流励磁装置 ３ アレスタ ６ ２次短絡用遮断器 ８ 変成器 ９ 直流成分検出装置 １０ 磁極位置検出器（回転子位置検出器） １１，１１Ａ 保護回路 １２ 交流遮断器 １３ 直流電圧変成器 １４ 交流成分検出器 １５ バンドパスフィルタ １５ａ キャパシタンス １５ｂ インダクタンス １６ 交流変換装置 １７ スイッチ １８ トランス ３０ コンバータ ４０ コンデンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−140697（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−65697（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−173399（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−253298（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−256597（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−183222（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−207996（ＪＰ，Ａ) 平成５年電気学会全国大会講演論文集 Ｖｏｌ．12（平成５年４月）Ｎｏ. 1613「ＧＴＯ変換器方式可変速揚水発電 システム 100ｋＷモデル系統故障試験」 松本章宏、菅原良二、柳沢忠洋、工藤健 司、竹田忍 ｐｐ．12−108 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02H 7/06 H02M 7/42 - 7/98 H02P 9/00 - 9/48

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １次側が交流遮断器を介して系統に接続
   され、２次側が点弧制御される２次交流励磁装置の交流
   励磁出力を受けて運転される交流励磁形同期機と、系統
   事故時に上記１次側から事故点に流れる直流成分と交流
   成分が重畳された事故電流中に含まれる直流成分のみを
   検出する直流成分検出装置と、上記交流励磁形同期機の
   回転子磁極位置を検出する回転子位置検出器と、該回転
   子位置検出器および上記直流成分検出装置の各検出出力
   にもとづいて上記２次交流励磁装置の点弧角を制御し、
   上記事故電流中の直流成分を２次側に回生させる保護回
   路とを備えた交流励磁形同期機の保護装置。
2. 【請求項２】 １次側が交流遮断器を介して系統に接続
   され、２次側が点弧制御される２次交流励磁装置の交流
   励磁出力を受けて運転される交流励磁形同期機と、系統
   事故時に上記１次側から事故点に流れる直流成分と交流
   成分が重畳された事故電流を検出する変成器と、上記交
   流励磁形同期機の回転子磁極位置を検出する回転子位置
   検出器と、該回転子位置検出器および上記変成器の各検
   出出力にもとづいて上記２次交流励磁装置の点弧角を制
   御し、上記事故電流中の直流成分を２次側に回生させる
   保護回路とを備えた交流励磁形同期機の保護装置。
3. 【請求項３】 １次側が交流遮断器を介して系統に接続
   され、２次側が点弧制御される２次交流励磁装置の交流
   励磁出力を受けて運転される交流励磁形同期機と、系統
   事故時に上記１次側から事故点に流れる直流成分と交流
   成分が重畳された事故電流を検出する変成器と、該変成
   器から得られた事故電流中に含まれる直流成分のみを検
   出する直流成分検出装置と、上記交流励磁形同期機の回
   転子磁極位置を検出する回転子位置検出器と、該回転子
   位置検出器および上記直流成分検出装置の各検出出力に
   もとづいて上記２次交流励磁装置の点弧角を制御し、上
   記事故電流中の直流成分を２次側に回生させる保護回路
   とを備えた交流励磁形同期機の保護装置。
4. 【請求項４】 交流励磁形同期機の回転子位置検出出力
   および事故電流中の直流成分検出出力にもとづいて、事
   故電流中の直流成分を２次側に回生するように２次交流
   励磁装置を制御する保護回路を備えた２次交流励磁制御
   装置。
5. 【請求項５】 系統事故時に交流励磁形同期機の１次側
   から事故点に流れる、直流成分と交流成分が重畳された
   事故電流中の直流成分のみを直流成分検出装置にて検出
   し、この検出値に応じて２次交流励磁装置の出力を制御
   することで上記事故電流中の直流成分のみを２次側に回
   生する交流励磁形同期機の保護方法。
6. 【請求項６】 １次側が交流遮断器を介して系統に接続
   され、２次側が点弧制御される２次交流励磁装置の交流
   励磁出力を受けて運転される交流励磁形同期機と、上記
   系統の系統事故時に上記２次側において、上記交流励磁
   形同期機の回転速度に比例した周波数の２次側交流電圧
   を検出する交流成分検出器と、上記交流励磁形同期機の
   回転子磁極位置を検出する回転子位置検出器と、該回転
   子位置検出器および上記交流成分検出器の各検出出力に
   もとづいて上記２次交流励磁装置の点弧角を制御し、上
   記事故電流中の直流成分を上記２次側に回生させる保護
   回路とを備えた交流励磁形同期機の保護装置。
7. 【請求項７】 １次側が交流遮断器を介して系統に接続
   され、２次側が点弧制御される２次交流励磁装置の交流
   励磁出力を受けて運転される交流励磁形同期機と、上記
   系統の系統事故時に１次側の直流電流により誘起される
   ２次側直流電圧を検出する直流電圧変成器と、上記交流
   励磁形同期機の回転子磁極位置を検出する回転子位置検
   出器と、該回転子位置検出器および上記直流電圧変成器
   の出力電圧から得た上記交流励磁形同期機の回転速度に
   比例した周波数の２次側交流電圧にもとづいて上記２次
   交流励磁装置の点弧角を制御し、上記事故電流中の直流
   成分を上記２次側に回生させる保護回路とを備えた交流
   励磁形同期機の保護装置。
8. 【請求項８】 １次側が交流遮断器を介して系統に接続
   され、２次側が点弧制御される２次交流励磁装置の交流
   励磁出力を受けて運転される交流励磁形同期機と、上記
   系統の系統事故時に上記１次側の直流電流により誘起さ
   れる２次側電圧を検出する直流電圧変成器と、該直流電
   圧変成器の出力電圧にもとづき、上記交流励磁形同期機
   の回転速度に比例した周波数の２次側交流電圧を検出す
   る交流成分検出器と、上記交流励磁形同期機の回転子磁
   極位置を検出する回転子位置検出器と、該回転子位置検
   出器および上記交流成分検出器の各検出出力にもとづい
   て上記２次交流励磁装置の点弧角を制御し、上記事故電
   流中の直流成分を上記２次側に回生させる保護回路とを
   備えた交流励磁形同期機の保護装置。
9. 【請求項９】 交流励磁形同期機の回転子位置検出出力
   および系統事故時における２次側の交流成分検出出力に
   もとづいて、事故電流中の直流成分を２次側に回生する
   ように２次交流励磁装置を制御する保護回路を備えた交
   流励磁制御装置。
10. 【請求項１０】 系統事故時に交流励磁形同期機の１次
    側から事故点に流れる事故電流中の直流成分により２次
    側に誘起される、上記交流励磁形同期機の回転速度に応
    じた周波数成分の交流電圧を検出し、該検出した交流電
    圧および位相に応じて２次交流励磁装置の出力を制御す
    ることで上記事故電流中の直流成分のみを２次側に回生
    する交流励磁形同期機の保護方法。
11. 【請求項１１】 １次側が交流遮断器を介して系統に接
    続され、２次側が点弧制御される２次交流励磁装置の交
    流励磁出力を受けて運転される交流励磁形同期機と、上
    記１次側に接続されて、系統事故の発生時から交流遮断
    器の動作完了までの時間に動作し、事故電流中の直流成
    分のみを上記２次側に回生させる交流変換装置とを備え
    た交流励磁形同期機の保護装置。
12. 【請求項１２】 １次側が交流遮断器を介して系統に接
    続され、２次側が点弧制御される２次交流励磁装置の交
    流励磁出力を受けて運転される交流励磁形同期機と、上
    記１次側にトランスを介して接続されて、系統事故の発
    生時から交流遮断器の動作完了までの時間に動作し、事
    故電流中の直流成分のみを上記２次側に回生させる交流
    変換装置とを備えた交流励磁形同期機の保護装置。
13. 【請求項１３】 １次側が交流遮断器を介して系統に接
    続され、２次側が点弧制御される２次交流励磁装置の交
    流励磁出力を受けて運転される交流励磁形同期機と、上
    記２次側に接続されて、系統事故の発生時から交流遮断
    器の動作完了までの時間に動作するスイッチと、該スイ
    ッチの動作中に事故電流中の直流成分のみを回生させる
    交流変換装置とを備えた交流励磁形同期機の保護装置。
14. 【請求項１４】 １次側が交流遮断器を介して系統に接
    続され、２次側が点弧制御される２次交流励磁装置の交
    流励磁出力を受けて運転される交流励磁形同期機と、上
    記１次側にトランスを介して接続されて、系統事故の発
    生時から交流遮断器の動作完了までの時間に動作するス
    イッチを介して、事故電流中の直流成分のみを上記２次
    側に回生させる交流変換装置とを備えた交流励磁形同期
    機の保護装置。
15. 【請求項１５】 １次側が交流遮断器を介して系統に接
    続され、２次側が点弧制御される２次交流励磁装置の交
    流励磁出力を受けて運転される交流励磁形同期機と、系
    統事故時に上記１次側から事故点に流れる事故電流中の
    直流成分によって上記２次側に誘起される、上記交流励
    磁形同期機の回転速度に応じた周波数成分の交流電圧の
    みを吸収するバンドパスフィルタとを備えた交流励磁形
    同期機の保護装置。
16. 【請求項１６】 ２次交流励磁装置に、該２次交流励磁
    装置に対する２次過電圧発生時の移行エネルギーを遮断
    する２次短絡用遮断器を接続した請求項１〜３，６〜
    ８，１１〜１４いずれか１項に記載の交流励磁形同期機
    の保護装置。
17. 【請求項１７】 系統側の交流電圧をトランスを介して
    受けて直流変換し、この変換出力をコンデンサを通して
    ２次交流励磁装置へ入力するコンバータを設けた請求項
    １〜３，６〜８，１１〜１４いずれか１項に記載の交流
    励磁形同期機の保護装置。