JP3173915B2 - 発電機単独運転検出装置 - Google Patents

発電機単独運転検出装置

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JP3173915B2 JP08996393A JP8996393A JP3173915B2 JP 3173915 B2 JP3173915 B2 JP 3173915B2 JP 08996393 A JP08996393 A JP 08996393A JP 8996393 A JP8996393 A JP 8996393A JP 3173915 B2 JP3173915 B2 JP 3173915B2
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浩治 山本
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は例えば水力発電所におい
て、系統母線から解列された水力発電機の単独運転を検
出する単独運転検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば水力発電所では水車の流量とし
て、系統に並列投入前は水車の回転速度を同期速度に制
御する調速運転が、並列投入後は流れ込み式発電所では
河川の流入量に応じた発電機出力(有効電力)となるよ
うに制御する自動水位調整運転が、またダム発電所では
設定された発電機出力(有効電力)となるように制御す
る自動負荷調整運転が行われている。
【0003】また、水車の乱調防止として、系統に並列
投入前は水車発電機に極めて大きな慣性があるため、弾
性復元(ダンピング)を強くして行き過ぎ動作を防止す
る必要があり、このため系統並列投入前後において弾性
復元(ダンピング)の切換えを行う必要がある。
【0004】さらに発電機の励磁制御として、系統に並
列投入前は発電機の電圧を一定(定格電圧)に制御する
自動電圧調整運転が、並列投入後は発電機の力率を一定
に制御する自動力率調整運転が行われている。
【0005】以上のようにして系統に水車発電機を並列
投入しているか否かにより、水車発電機の制御を切換え
る必要があり、特に系統に並列投入しないで配電線負荷
を持った状態である単独運転の場合には重要である。ま
た、発電所によっては単独運転時の電力の質(電圧、周
波数変動)が悪くなるため、単独運転となった場合には
配電線負荷を切り離す、即ち単独運転を行わない場合も
ある。
【0006】図2は従来の一般的な単独運転検出方法を
説明するための系統構成図を示すものである。図2にお
いて、水車発電機16は発電機並列しゃ断器を介して発
電機母線8に接続され、この発電機母線8は発電機母線
しゃ断器7および系統しゃ断器5を介して系統母線4に
連系されている。また、発電機母線8には配電線しゃ断
器17および配電線変圧器18を介して配電線負荷19
が接続されている。さらに、発電機母線8には計器用変
圧器20を介して過不足周波数継電器21が接続されて
いる。
【0007】このような系統構成の発電所において、系
統事故等により系統しゃ断器5が開放した場合、発電機
16としては負荷しゃ断となり、発電機出力と配電線負
荷の差に応じて発電機回転数(周波数)が変動する。多
くの場合、発電機出力に比べて配電線負荷が小さいの
で、発電機回転数(周波数)が上昇することになる。
【0008】この周波数変動が過不足周波数継電器21
により検出されると、一定時限後にその出力接点21A
の閉路により単独運転と判断し、前記配電線しゃ断器1
7を開放することにより配電線負荷の切り離しを行って
いる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このように系
統事故等により系統しゃ断器5が開放した場合、発電機
出力は配電線負荷と同じように負荷が急変することによ
り、周波数変動が発生することになるが、この発電機出
力と配電線負荷の差が極めて少ない場合は周波数変動が
余り発生せず、過不足周波数継電器21による検出が不
可能になる。
【0010】また、過不足周波数継電器21による検出
が可能な場合でも系統しゃ断器5が開放後、水車発電機
の周波数の変動により過不足周波数継電器21が動作
し、確認時間(一般に0.5〜3秒程度)経過してから
単独運転と判断しているため、検出までに時間がかかる
という問題がある。
【0011】本発明は上記のような事情に鑑みてなされ
たもので、その目的は発電機の単独運転を迅速且つ確実
に検出することができると共に、複雑な電力系統におい
ても広範囲にわたり対応可能な発電機単独運転検出装置
を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、系統母線にしゃ断器を介して発電機母線を
連系し、この発電機母線に発電機を接続してなる発電所
において、前記系統母線に計器用変圧器を介して周波数
信号を出力する第1の信号発生器と、この第1の信号発
生器の周波数帯とは異なる帯域の周波数信号を前記計器
用変圧器を介して系統母線に出力する第2の信号発生器
と、前記しゃ断器の両端に結合変圧器を介して接続され
前記しゃ断器の開閉状態に関わらず前記第2の信号発生
器の周波数帯の周波数信号のみを通過させるバンドパス
フィルタと、前記発電機母線に計器用変圧器を介してそ
れぞれ接続され前記第1および第2の信号発生器より前
記系統母線並びに発電機母線を通して伝送される周波数
信号を各別に受信する受信器と、前記しゃ断器の開放時
に前記一方の受信器により前記バンドパスフィルタを通
して伝送される前記第2の信号発生器の周波数信号を受
信し、且つ他方の受信器が前記第1の信号発生器の周波
数信号を受信しないことを条件に前記発電機が単独運転
であることを判別する判別手段とを備えたものである。
【0013】
【作用】このような構成の発電機単独運転検出装置にあ
っては、第1の信号発生器より出力される周波数信号
と、第2の信号発生器より出力される第1の信号発生器
とは異なる周波数帯域の周波数信号とが計器用変圧器を
介して系統母線に伝送されると、しゃ断器が投入された
状態にあるときは第1および第2の信号発生器の周波数
信号はしゃ断器を通して、さらに第2の信号発生器の周
波数信号はバンドパスフィルタを通して発電機母線に伝
送され、これらの周波数信号は発電機母線に計器用変圧
器を介してそれぞれ接続された受信器により受信され
る。このような状態にあるとき系統事故等によりしゃ断
器が開路すると第1の信号発生器の周波数信号はしゃ断
されるが、第2の信号発生器の周波数信号はバンドパス
フィルタを通して発電機母線に伝送され、この周波数信
号は一方の受信器により受信される。従って、一方の受
信器に出力があり、他方の受信器に出力がないことを条
件に発電機が単独運転であることを判別することができ
る。
【0014】
【実施例】以下本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。図1は本発明による水力発電所の単独運転検出装
置を適用した水力発電所の系統構成例を示すものであ
る。図1において、水車発電機16は発電機並列しゃ断
器を介して発電機母線8に接続され、この発電機母線8
は発電機母線しゃ断器7および系統しゃ断器5を介して
系統母線4に連系されている。また、発電機母線8には
配電線しゃ断器17および配電線変圧器18を介して配
電線負荷19が接続されている。
【0015】このような構成の水力発電所において、周
波数信号1Aを出力する発振器1と、この発振器1Aよ
り出力する周波数信号1Aを異なる周波数帯の周波数信
号2Aに変換する変調器2とを計器用変圧器3を介して
系統母線4に接続する。
【0016】また、系統しゃ断器5の両端に結合変圧器
5B,5Cを介してバンドパスフィルタ5Aを接続する
と共に、発電機母線しゃ断器7の両端にも結合変圧器7
B.7Cを介してバンドパスフィルタ7Aを接続する。
【0017】さらに、発電機母線8に計器用変圧器9を
介してバンドパスフィルタ10と受信器11、バウンド
パスフィルタ12と受信器13をそれぞれ直列接続す
る。この場合、バンドパスフィルタ10は発振器1の周
波数帯の周波数信号1Aのみを通して受信器11に入力
し、またバンドパスフィルタ12は変調器2の周波数帯
の周波数信号2Aのみを通して受信器13に入力するも
のである。また、受信器11により周波数信号1Aを受
信するとその出力接点11Aが開き、また受信器13に
より周波数信号2Aを受信するとその出力接点13Aが
閉じ、これら出力接点11Aと13Aのアンド条件が成
立すると単独運転信号14を出力するようになってい
る。
【0018】次に上記のように構成された発電機単独運
転検出装置の作用にいて述べる。いま、発振器1より周
波数信号1Aが、また変調器2より周波数信号2Aがそ
れぞれ計器用変圧器3を介して系統母線4に伝送されて
いるものとする。すると、発振器1の周波数信号1Aは
系統母線4より系統しゃ断器5、電力系統線6、発電機
母線しゃ断器7を経由して発電機母線8に伝送される。
【0019】また、変調器2の周波数信号2Aは系統母
線4より系統しゃ断器5又は結合変圧器5B,5Cおよ
びバンドパスフィルタ5Aを経由して電力系統線6に伝
送され、さらに発電機母線しゃ断器7又は結合変圧器7
B,7Cおよびバンドパスフィルタ7Aを経由して発電
機母線8に伝送される。
【0020】従って、系統しゃ断器5および発電機母線
しゃ断器7が閉路しているときは、発振器1の周波数信
号1Aおよび変調器2の周波数信号2Aが発電機母線8
に伝送されることになる。
【0021】さらに、これら周波数信号1A,2Aは発
電機母線8に計器用変圧器9を介して接続された受信バ
ンドパスフィルタ10および12にそれぞれ入力され
る。受信バンドパスフィルタ10では発振器1の周波数
帯の周波数信号1Aのみを通過させ、受信器11により
受信されるとその出力接点11Aを開路する。また、受
信バンドパスフィルタ12では変調器2の周波数帯の周
波数信号2Aのみを通過させ、受信器12により受信さ
れるとその出力接点12Aを閉路する。
【0022】以上のことより、水車発電機16が電力系
統に並列投入されている状態では、系統しゃ断器5およ
び発電機母線しゃ断器7が閉路しているので、発振器1
の周波数帯の周波数信号1Aは受信器11により受信さ
れ、また変調器2の周波数信号2Aは受信器13により
受信されるので、これらの出力接点11Aは開き、13
Aは閉路する。これにより出力接点11A,13Aのア
ンド条件は成立しないので、単独運転信号は出力されな
い。
【0023】他方、水車発電機16が電力系統4に並列
投入されていない状態、即ち単独運転の状態では系統し
ゃ断器5又は発電機母線しゃ断器7が開路しているた
め、発振器1の周波数信号1Aは断となり、受信器によ
り受信されないが、変調器2の周波数信号2Aは受信器
13により受信されてその出力接点13Aが閉じるの
で、これら受信器11および13の出力接点11A,1
3Aのアンド条件が成立し、単独運転信号が出力され
る。従って、水車発電機16が系統母線4から解列され
て単独運転されると、そのことを迅速且つ確実に検出す
ることができる。
【0024】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、発電
機の単独運転を迅速且つ確実に検出することができると
共に、複雑な電力系統においても広範囲にわたり対応可
能な発電機単独運転検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の発電機単独運転検出装置の一実施例を
説明するための系統構成図。
【図2】従来の発電機単独運転検出装置を説明するため
の系統構成図。
【符号の説明】
1……発振器、1A……周波数信号、2……変調器、
3,9……計器用変圧器、4……系統母線、5……系統
しゃ断器、5A,7A……バンドパスフィルタ、5B,
5C,7B,7C……結合変圧器、6……電力系統線、
7……発電機母線しゃ断器、8……発電機母線、10,
12……受信用バンドパスフィルタ、11,13……受
信器、15……発電機並列しゃ断器、16……水車発電
機、17……配電線しゃ断器、18……配電線変圧器、
19……配電線負荷。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 系統母線にしゃ断器を介して発電機母線
    を連系し、この発電機母線に発電機を接続してなる発電
    所において、前記系統母線に計器用変圧器を介して周波
    数信号を出力する第1の信号発生器と、この第1の信号
    発生器の周波数帯とは異なる帯域の周波数信号を前記計
    器用変圧器を介して系統母線に出力する第2の信号発生
    器と、前記しゃ断器の両端に結合変圧器を介して接続さ
    れ前記しゃ断器の開閉状態に関わらず前記第2の信号発
    生器の周波数帯の周波数信号のみを通過させるバンドパ
    スフィルタと、前記発電機母線に計器用変圧器を介して
    それぞれ接続され前記第1および第2の信号発生器より
    前記系統母線並びに発電機母線を通して伝送される周波
    数信号を各別に受信する受信器と、前記しゃ断器の開放
    時に前記一方の受信器により前記バンドパスフィルタを
    通して伝送される前記第2の信号発生器の周波数信号を
    受信し、且つ他方の受信器が前記第1の信号発生器の周
    波数信号を受信しないことを条件に前記発電機が単独運
    転であることを判別する判別手段とを備えたことを特徴
    とする発電機単独運転検出装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の発電機単独運転検出装
    置において、第1の信号発生器をある周波数帯域の周波
    数信号を発生する発振器により構成し、第2の信号発生
    器を第1の信号発生器より出力される周波数信号を異な
    る周波数帯の周波数信号に変換する変調器により構成し
    たことを特徴とする発電機単独運転検出装置。
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