JP3315298B2 - 発電設備の系統連系保護装置 - Google Patents
発電設備の系統連系保護装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ゴミ発電システ
ム、コージェネレーション、燃料電池、太陽光発電シス
テム等の自家用発電設備を系統電源と連系するときの系
統連系保護装置に関する。
ム、コージェネレーション、燃料電池、太陽光発電シス
テム等の自家用発電設備を系統電源と連系するときの系
統連系保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般需要家がコージェネレーショ
ン等の自家用発電設備と系統電源を連系するために、図
１１に示すような系統連系システムが用いられている。
すなわち、上位変電所３９では系統電源１の電圧を変圧
器２を介して降圧し、遮断器３を通して一般需要家に電
力を供給している。一般需要家では遮断器４を介して負
荷５に電力を供給している。
ン等の自家用発電設備と系統電源を連系するために、図
１１に示すような系統連系システムが用いられている。
すなわち、上位変電所３９では系統電源１の電圧を変圧
器２を介して降圧し、遮断器３を通して一般需要家に電
力を供給している。一般需要家では遮断器４を介して負
荷５に電力を供給している。
【０００３】一方、自家発電設備では遮断器６を介して
交流発電機７の出力を系統電源１と連系している。交流
発電機７の出力電力の制御は、自動電圧調整器（ＡＶ
Ｒ）９により交流発電機７の界磁巻線８を制御すること
により行い、交流発電機７の出力周波数は交流発電機７
を駆動するエンジン１０の調速機１１によりエンジンパ
ワーを制御することによって行われている。
交流発電機７の出力を系統電源１と連系している。交流
発電機７の出力電力の制御は、自動電圧調整器（ＡＶ
Ｒ）９により交流発電機７の界磁巻線８を制御すること
により行い、交流発電機７の出力周波数は交流発電機７
を駆動するエンジン１０の調速機１１によりエンジンパ
ワーを制御することによって行われている。
【０００４】また、故障検出手段として、発電機７の出
力電流を変流器１２で検出し、発電機７の出力電圧との
関係から発電機異常検出回路１３で異常電流を検出し、
この検出信号を故障トリップ回路２０に与えて遮断器６
を開放するようにしている。
力電流を変流器１２で検出し、発電機７の出力電圧との
関係から発電機異常検出回路１３で異常電流を検出し、
この検出信号を故障トリップ回路２０に与えて遮断器６
を開放するようにしている。
【０００５】この他に、保護手段として、遮断器６の出
力側（変電所側）に変流器１４を設け、過電流継電器
（ＯＣ）１９により故障トリップ回路２０を動作させて
いる。また、系統電源１の異常時、特に系統電源１が遮
断された場合、例えば遮断器３が開放になった時、交流
発電機７の出力電力が負荷５に供給され、周波数や電圧
が異常となることを周波数低下継電器（ＵＦ）１５、周
波数上昇継電器（ＯＦ）１６、過電圧継電器（ＯＶ）１
７、不足電圧継電器（ＵＶ）１８等により検出し、これ
ら検出信号に基づき故障トリップ回路２０が遮断器６に
対してトリップ指令を与えて遮断器６を開放し、負荷５
を保護したり、遮断器３の再閉路が可能な状態とする必
要がある。
力側（変電所側）に変流器１４を設け、過電流継電器
（ＯＣ）１９により故障トリップ回路２０を動作させて
いる。また、系統電源１の異常時、特に系統電源１が遮
断された場合、例えば遮断器３が開放になった時、交流
発電機７の出力電力が負荷５に供給され、周波数や電圧
が異常となることを周波数低下継電器（ＵＦ）１５、周
波数上昇継電器（ＯＦ）１６、過電圧継電器（ＯＶ）１
７、不足電圧継電器（ＵＶ）１８等により検出し、これ
ら検出信号に基づき故障トリップ回路２０が遮断器６に
対してトリップ指令を与えて遮断器６を開放し、負荷５
を保護したり、遮断器３の再閉路が可能な状態とする必
要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ここで例えば、系統電
源１の異常が発生して遮断器３が開となった時、交流発
電機７の出力電力と負荷５の所要電力が有効分および無
効分共にほぼ等しくなっていると、周波数も電圧もほと
んど変化しないので、継電器１５〜１９のいずれも動作
せず、運転を継続する、いわゆる単独運転（アイランデ
ィング）現象が発生し、遮断器３の再閉路を妨げるよう
な事故が発生する。
源１の異常が発生して遮断器３が開となった時、交流発
電機７の出力電力と負荷５の所要電力が有効分および無
効分共にほぼ等しくなっていると、周波数も電圧もほと
んど変化しないので、継電器１５〜１９のいずれも動作
せず、運転を継続する、いわゆる単独運転（アイランデ
ィング）現象が発生し、遮断器３の再閉路を妨げるよう
な事故が発生する。
【０００７】このため、従来このような単独運転を防ぐ
目的で、変電所３９からの専用線により接続された転送
遮断装置３８を設けて遮断器６に対して転送遮断する方
法が採用されたものがある。転送遮断装置３８は、上位
変電所３９の遮断器３が開となった信号を検出したとき
遮断器６に対して遮断信号を送って遮断器６を開放する
ものである。
目的で、変電所３９からの専用線により接続された転送
遮断装置３８を設けて遮断器６に対して転送遮断する方
法が採用されたものがある。転送遮断装置３８は、上位
変電所３９の遮断器３が開となった信号を検出したとき
遮断器６に対して遮断信号を送って遮断器６を開放する
ものである。
【０００８】転送遮断装置３８は、上位変電所が遠い場
合や需要家が多い場合には設ける必要があるが、数百Ｋ
Ｗ程度の出力である中小容量の自家発電設備にとって
は、非常にコストが高く、系統連系による実用上のメリ
ットが少ない。
合や需要家が多い場合には設ける必要があるが、数百Ｋ
Ｗ程度の出力である中小容量の自家発電設備にとって
は、非常にコストが高く、系統連系による実用上のメリ
ットが少ない。
【０００９】本発明は、このような事情に基づき、高価
な転送遮断装置を設けることなく、系統連系中の自家発
電設備の単独運転を自家発電設備側で確実に検出保護で
きる系統連系保護装置を提供することを目的とする。
な転送遮断装置を設けることなく、系統連系中の自家発
電設備の単独運転を自家発電設備側で確実に検出保護で
きる系統連系保護装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、請求項１に対応する発明は、回転発電機によ
る自家発電設備を系統電源に連系すると共に、前記系統
電源と前記自家発電設備の間にしゃ断器を配設し、かつ
該しゃ断器を前記自家発電設備の出力の異常が発生した
ことを保護装置により検出してトリップさせるように構
成したシステムにおいて、前記発電設備の出力周波数を
検出する周波数検出器と、前記周波数検出器で検出され
た周波数の変化率を検出する周波数変化率検出器と、前
記発電設備の無効電力を検出し、この無効電力検出値を
無効電力基準に制御するための電圧基準を出力する無効
電力制御回路と、前記周波数変化率検出器により前記周
波数の変化率が正であることを検出したとき無効電力を
進み方向に変化させ、かつ前記周波数変化率検出器によ
り前記周波数変化率が負であることを検出したとき前記
無効電力を遅れ方向に変化させるための無効電力変動基
準を前記無効電力制御回路の無効電力基準に加える函数
回路と、前記無効電力制御回路からの電圧基準を直接入
力するか、または前記函数回路の出力を入力して得られ
る電圧変動信号を前記無効電力制御回路からの電圧基準
に加算して入力し、前記回転発電機の界磁回路に与える
出力電圧を制御する電圧制御回路と、を具備したことを
特徴とする発電設備の系統連系保護装置である。
するため、請求項１に対応する発明は、回転発電機によ
る自家発電設備を系統電源に連系すると共に、前記系統
電源と前記自家発電設備の間にしゃ断器を配設し、かつ
該しゃ断器を前記自家発電設備の出力の異常が発生した
ことを保護装置により検出してトリップさせるように構
成したシステムにおいて、前記発電設備の出力周波数を
検出する周波数検出器と、前記周波数検出器で検出され
た周波数の変化率を検出する周波数変化率検出器と、前
記発電設備の無効電力を検出し、この無効電力検出値を
無効電力基準に制御するための電圧基準を出力する無効
電力制御回路と、前記周波数変化率検出器により前記周
波数の変化率が正であることを検出したとき無効電力を
進み方向に変化させ、かつ前記周波数変化率検出器によ
り前記周波数変化率が負であることを検出したとき前記
無効電力を遅れ方向に変化させるための無効電力変動基
準を前記無効電力制御回路の無効電力基準に加える函数
回路と、前記無効電力制御回路からの電圧基準を直接入
力するか、または前記函数回路の出力を入力して得られ
る電圧変動信号を前記無効電力制御回路からの電圧基準
に加算して入力し、前記回転発電機の界磁回路に与える
出力電圧を制御する電圧制御回路と、を具備したことを
特徴とする発電設備の系統連系保護装置である。
【００１１】
【００１２】本発明は前記目的を達成するため、請求項
２に対応する発明は、回転発電機による自家発電設備を
系統電源に連系すると共に、前記系統電源と前記自家発
電設備の間にしゃ断器を配設し、かつ該しゃ断器を前記
自家発電設備の出力の異常が発生したことを保護装置に
より検出してトリップさせるように構成したシステムに
おいて、前記発電設備の出力周波数を検出する周波数検
出器と、前記周波数検出器で検出された周波数の変化率
を検出する周波数変化率検出器と、前記周波数変化率検
出器により前記周波数の変化率が正であることを検出し
たとき前記発電設備の出力電圧を低下させ、かつ前記周
波数変化率検出器により前記周波数変化率が負であるこ
とを検出したとき前記発電設備の出力電圧を上昇させる
ための電圧変動基準を出力する函数回路と、前記函数回
路の出力を入力して得られる電圧変動信号を、前記回転
発電機の界磁回路に与える出力電圧を制御する電圧制御
回路と、を具備したことを特徴とする発電設備の系統連
系保護装置である。
２に対応する発明は、回転発電機による自家発電設備を
系統電源に連系すると共に、前記系統電源と前記自家発
電設備の間にしゃ断器を配設し、かつ該しゃ断器を前記
自家発電設備の出力の異常が発生したことを保護装置に
より検出してトリップさせるように構成したシステムに
おいて、前記発電設備の出力周波数を検出する周波数検
出器と、前記周波数検出器で検出された周波数の変化率
を検出する周波数変化率検出器と、前記周波数変化率検
出器により前記周波数の変化率が正であることを検出し
たとき前記発電設備の出力電圧を低下させ、かつ前記周
波数変化率検出器により前記周波数変化率が負であるこ
とを検出したとき前記発電設備の出力電圧を上昇させる
ための電圧変動基準を出力する函数回路と、前記函数回
路の出力を入力して得られる電圧変動信号を、前記回転
発電機の界磁回路に与える出力電圧を制御する電圧制御
回路と、を具備したことを特徴とする発電設備の系統連
系保護装置である。
【００１３】請求項１または請求項２に対応する発明に
よれば、周波数変化率が正のとき無効電力を進み方向に
変化させるか、または発電設備の出力電圧を低下させ、
かつ周波数変化率が負のとき無効電力を遅れ方向に変化
させるか、または発電設備の出力電圧を上昇させること
により、回転発電機の出力周波数、出力周波数変化率、
出力電圧の異常値を発生させ、これを保護装置により検
出して発電機を解列させるものであるため、高価な転送
遮断装置を設けることなく、系統連系中の発電機の単独
運転を自家発電設備側で確実に検出保護できる。また周
波数変化率を検出し、周波数が変化している方向を助長
するように、周波数変動に同期して拡大し、周波数や周
波数変化率異常を検出することで従来困難であった多数
台運転時の単独運転検出も特性劣化させることなく可能
となる発電設備の系統連系保護装置を提供できる。
よれば、周波数変化率が正のとき無効電力を進み方向に
変化させるか、または発電設備の出力電圧を低下させ、
かつ周波数変化率が負のとき無効電力を遅れ方向に変化
させるか、または発電設備の出力電圧を上昇させること
により、回転発電機の出力周波数、出力周波数変化率、
出力電圧の異常値を発生させ、これを保護装置により検
出して発電機を解列させるものであるため、高価な転送
遮断装置を設けることなく、系統連系中の発電機の単独
運転を自家発電設備側で確実に検出保護できる。また周
波数変化率を検出し、周波数が変化している方向を助長
するように、周波数変動に同期して拡大し、周波数や周
波数変化率異常を検出することで従来困難であった多数
台運転時の単独運転検出も特性劣化させることなく可能
となる発電設備の系統連系保護装置を提供できる。
【００１４】本発明は前記目的を達成するため、請求項
３に対応する発明は、前記周波数検出器は、前記周波数
変化率検出器の入力である検出周波数が定格周波数附近
で上昇した場合、周波数上昇につれて無効電力を進み方
向又は前記発電設備の出力電圧を低下させ、かつ前記周
波数変化率検出器の入力である検出周波数が定格周波数
附近で下降した場合、周波数下降につれて無効電力を遅
れ方向又は前記発電設備の出力電圧を上げる方向に変化
させるものであることを特徴とする請求項１または請求
項２記載の発電設備の系統連系保護装置である。
３に対応する発明は、前記周波数検出器は、前記周波数
変化率検出器の入力である検出周波数が定格周波数附近
で上昇した場合、周波数上昇につれて無効電力を進み方
向又は前記発電設備の出力電圧を低下させ、かつ前記周
波数変化率検出器の入力である検出周波数が定格周波数
附近で下降した場合、周波数下降につれて無効電力を遅
れ方向又は前記発電設備の出力電圧を上げる方向に変化
させるものであることを特徴とする請求項１または請求
項２記載の発電設備の系統連系保護装置である。
【００１５】請求項３に対応する発明によれば、請求項
１，２の作用に加えて、定格周波数附近に不安定点を作
り、単独運転中に周波数をシフトさせるよう作用するの
で、短時間で単独運転を検出することができる。
１，２の作用に加えて、定格周波数附近に不安定点を作
り、単独運転中に周波数をシフトさせるよう作用するの
で、短時間で単独運転を検出することができる。
【００１６】本発明は前記目的を達成するため、請求項
４に対応する発明は、前記周波数検出器は、前記周波数
変化率検出器の入力である検出周波数が定格周波数より
設定した値以上上昇した場合は、周波数上昇に従って無
効電力を進み方向から遅れ方向又は前記発電設備の出力
電圧を下降方向から上昇方向に特性反転させ、前記周波
数変化率検出器の入力である検出周波数が定格周波数よ
り設定した値以下に下降した場合は、無効電力を周波数
の下降に従って遅れ方向から進み方向又は前記発電設備
の出力電圧を上昇方向から下降方向に特性反転させるこ
とを特徴とする請求項１または請求項２記載の発電設備
の系統連系保護装置である。
４に対応する発明は、前記周波数検出器は、前記周波数
変化率検出器の入力である検出周波数が定格周波数より
設定した値以上上昇した場合は、周波数上昇に従って無
効電力を進み方向から遅れ方向又は前記発電設備の出力
電圧を下降方向から上昇方向に特性反転させ、前記周波
数変化率検出器の入力である検出周波数が定格周波数よ
り設定した値以下に下降した場合は、無効電力を周波数
の下降に従って遅れ方向から進み方向又は前記発電設備
の出力電圧を上昇方向から下降方向に特性反転させるこ
とを特徴とする請求項１または請求項２記載の発電設備
の系統連系保護装置である。
【００１７】請求項４に対応する発明によれば、請求項
１または請求項２の作用に加えて、特性を反転させるこ
とにより周波数が設定値以上変化した場合、周波数の発
散を防ぐ方向に作用し、周波数の変化幅を制限すること
ができる。
１または請求項２の作用に加えて、特性を反転させるこ
とにより周波数が設定値以上変化した場合、周波数の発
散を防ぐ方向に作用し、周波数の変化幅を制限すること
ができる。
【００１８】本発明は前記目的を達成するため、請求項
５に対応する発明は、前記函数回路は、前記周波数変化
率検出器に検出された周波数変化率に従って変化する無
効電力変動基準または電圧変動基準を出力することを特
徴とする請求項１または請求項２記載の発電設備の系統
連系保護装置である。
５に対応する発明は、前記函数回路は、前記周波数変化
率検出器に検出された周波数変化率に従って変化する無
効電力変動基準または電圧変動基準を出力することを特
徴とする請求項１または請求項２記載の発電設備の系統
連系保護装置である。
【００１９】請求項５に対応する発明によれば、請求項
１または請求項２の作用に加えて、周波数変化率が大き
くなるにつれて無効電力変動または電圧変動を大きく
し、正帰還作用を大とし、また無効電力制御の遅れ分
を、補償すべく周波数変化率の極性変化時にステップ的
な無効電力基準を出力する。
１または請求項２の作用に加えて、周波数変化率が大き
くなるにつれて無効電力変動または電圧変動を大きく
し、正帰還作用を大とし、また無効電力制御の遅れ分
を、補償すべく周波数変化率の極性変化時にステップ的
な無効電力基準を出力する。
【００２０】本発明は前記目的を達成するため、請求項
６に対応する発明は、前記周波数変化率検出器で検出さ
れた周波数変化率がゼロか設定値以下の場合は、一定周
期の無効電力変動又は電圧変動信号を付加する回路を新
たに具備したことを特徴とする請求項１または請求項２
記載の発電設備の系統連系保護装置である。
６に対応する発明は、前記周波数変化率検出器で検出さ
れた周波数変化率がゼロか設定値以下の場合は、一定周
期の無効電力変動又は電圧変動信号を付加する回路を新
たに具備したことを特徴とする請求項１または請求項２
記載の発電設備の系統連系保護装置である。
【００２１】請求項６に対応する発明によれば、請求項
１または請求項２の作用に加えて、無効電力と有効電力
がバランスしている時は、一定周期変動による無効電力
変化により単独運転中に周波数変動を生じさせることが
できる。
１または請求項２の作用に加えて、無効電力と有効電力
がバランスしている時は、一定周期変動による無効電力
変化により単独運転中に周波数変動を生じさせることが
できる。
【００２２】本発明は前記目的を達成するため、請求項
７に対応する発明は、前記周波数変化率検出器で検出さ
れた周波数変化率が設定値以上になると、所望の極性に
合うよう一定周期の無効電力変動又は電圧変動信号の位
相を変化させることを特徴とする請求項１または請求項
２記載の発電設備の系統連系保護装置である。
７に対応する発明は、前記周波数変化率検出器で検出さ
れた周波数変化率が設定値以上になると、所望の極性に
合うよう一定周期の無効電力変動又は電圧変動信号の位
相を変化させることを特徴とする請求項１または請求項
２記載の発電設備の系統連系保護装置である。
【００２３】請求項７に対応する発明によれば、請求項
１または請求項２の作用に加えて、無効電力制御ループ
の遅れ分だけ周波数変化率の極性変化時に一定周期の無
効電力基準の位相を設定変更することにより、周波数変
動効果を増大することができる。
１または請求項２の作用に加えて、無効電力制御ループ
の遅れ分だけ周波数変化率の極性変化時に一定周期の無
効電力基準の位相を設定変更することにより、周波数変
動効果を増大することができる。
【００２４】本発明は前記目的を達成するため、請求項
８に対応する発明は、静止形の直流電源および電力変換
器からなる自家発電設備を系統電源に連系すると共に、
前記系統電源と前記自家発電設備の間にしゃ断器を配設
し、かつ該しゃ断器を前記自家発電設備の出力の異常が
発生したことを保護装置により検出してトリップさせる
ように構成したシステムにおいて、前記発電設備の出力
周波数を検出する周波数検出器と、前記周波数検出器で
検出された周波数の変化率を検出する周波数変化率検出
器と、有効電力基準と、前記周波数変化率検出器で検出
された周波数変化率に基づき決定される無効電力基準に
より有効電力と無効電力を制御することを特徴とする発
電設備の系統連系保護装置である。
８に対応する発明は、静止形の直流電源および電力変換
器からなる自家発電設備を系統電源に連系すると共に、
前記系統電源と前記自家発電設備の間にしゃ断器を配設
し、かつ該しゃ断器を前記自家発電設備の出力の異常が
発生したことを保護装置により検出してトリップさせる
ように構成したシステムにおいて、前記発電設備の出力
周波数を検出する周波数検出器と、前記周波数検出器で
検出された周波数の変化率を検出する周波数変化率検出
器と、有効電力基準と、前記周波数変化率検出器で検出
された周波数変化率に基づき決定される無効電力基準に
より有効電力と無効電力を制御することを特徴とする発
電設備の系統連系保護装置である。
【００２５】請求項８に対応する発明によれば、静止形
の発電設備であっても、周波数変化率の値により、無効
電力を制御することにより、周波数変動を生じさせ、発
電設備の単独運転を検出保護できる。
の発電設備であっても、周波数変化率の値により、無効
電力を制御することにより、周波数変動を生じさせ、発
電設備の単独運転を検出保護できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の発電設備の系統連
系保護装置の実施の形態を図を参照して説明するが、図
１１の従来例と異なる点を中心に説明する。 ＜第１の実施の形態＞ （構成）図１は本発明の第１の実施の形態を示す構成図
であり、図１１の従来の系統連系保護システムと相違す
る点は、従来例の高価な転送遮断装置３８を設ける代り
に、以下のように構成したものである。
系保護装置の実施の形態を図を参照して説明するが、図
１１の従来例と異なる点を中心に説明する。 ＜第１の実施の形態＞ （構成）図１は本発明の第１の実施の形態を示す構成図
であり、図１１の従来の系統連系保護システムと相違す
る点は、従来例の高価な転送遮断装置３８を設ける代り
に、以下のように構成したものである。
【００２７】すなわち、図１に示すように交流発電機７
の出力電圧から周波数検出器（ｆ）２１により周波数を
検出し、この検出周波数から周波数変化率（ｄｆ／ｄ
ｔ）検出器３０により周波数変化率Ｖ30を検出する。
の出力電圧から周波数検出器（ｆ）２１により周波数を
検出し、この検出周波数から周波数変化率（ｄｆ／ｄ
ｔ）検出器３０により周波数変化率Ｖ30を検出する。
【００２８】周波数変化率（ｄｆ／ｄｔ）過大検出器３
１は、周波数変化率Ｖ30が設定値以上になるかどうかを
検出し、設定値以上になったとき異常出力信号Ｖ31を出
力し、故障トリップ回路２０に与える。故障トリップ回
路２０は、遮断器６に対してトリップを与えて電路を開
放する。
１は、周波数変化率Ｖ30が設定値以上になるかどうかを
検出し、設定値以上になったとき異常出力信号Ｖ31を出
力し、故障トリップ回路２０に与える。故障トリップ回
路２０は、遮断器６に対してトリップを与えて電路を開
放する。
【００２９】無効電力検出器２３は、変流器１４により
検出された発電機７の出力電流と、発電機７の出力電圧
を入力して無効電力を検出する。有効電力検出器２６は
変流器１４により検出された発電機７の出力電流と、発
電機７の出力電圧を入力して有効電力を検出する。
検出された発電機７の出力電流と、発電機７の出力電圧
を入力して無効電力を検出する。有効電力検出器２６は
変流器１４により検出された発電機７の出力電流と、発
電機７の出力電圧を入力して有効電力を検出する。
【００３０】一方、有効電力制御回路（ＡＰＲ）２７
は、有効電力基準（Ｐ* ）設定器２５からの有効電力基
準Ｐ* と、有効電力検出器２６からの有効電力Ｐを比較
し、この偏差を調速機１１に与えてエンジン１０の速度
制御を行う。
は、有効電力基準（Ｐ* ）設定器２５からの有効電力基
準Ｐ* と、有効電力検出器２６からの有効電力Ｐを比較
し、この偏差を調速機１１に与えてエンジン１０の速度
制御を行う。
【００３１】函数回路３２は、周波数変化率検出器３０
からの周波数変化率Ｖ30を入力し、無効電力変動基準Δ
Ｑ1 * を出力するものであり、具体的には図４に示すよ
うに、周波数変化率が上昇中には進み無効電力を増加さ
せて周波数上昇を助長させ、また周波数が下降中には遅
れ無効電力を増加させて周波数下降を助長させるような
無効電力変動基準ΔＱ1 * を出力する。
からの周波数変化率Ｖ30を入力し、無効電力変動基準Δ
Ｑ1 * を出力するものであり、具体的には図４に示すよ
うに、周波数変化率が上昇中には進み無効電力を増加さ
せて周波数上昇を助長させ、また周波数が下降中には遅
れ無効電力を増加させて周波数下降を助長させるような
無効電力変動基準ΔＱ1 * を出力する。
【００３２】無効電力制御回路（ＡＱＲ）２４は、無効
電力基準（Ｑ* ）設定器２８からの無効電力基準Ｑ*
と、函数回路３２の無効電力変動基準ΔＱ1 * を加算し
た新たな無効電力基準と無効電力検出器２３で検出した
無効電力Ｑを一致させるための電圧基準Ｖ* を出力す
る。
電力基準（Ｑ* ）設定器２８からの無効電力基準Ｑ*
と、函数回路３２の無効電力変動基準ΔＱ1 * を加算し
た新たな無効電力基準と無効電力検出器２３で検出した
無効電力Ｑを一致させるための電圧基準Ｖ* を出力す
る。
【００３３】電圧制御回路（ＡＶＲ）９は、無効電力制
御回路２４からの電圧基準Ｖ* により、発電機７の出力
電圧を制御するための界磁指令を界磁巻線８に与える。
なお、有効電力基準（Ｐ* ）設定器２５と、有効電力制
御回路２７と、調速機１１と、エンジン１０により速度
制御ループを構成している。無効電力基準設定器２８
と、無効電力検出器２３と、無効電力制御回路２４によ
り無効電力制御ループを構成している。無効電力制御回
路２４の出力である電圧基準Ｖ* と定電圧制御回路９に
より電圧制御ループを構成している。
御回路２４からの電圧基準Ｖ* により、発電機７の出力
電圧を制御するための界磁指令を界磁巻線８に与える。
なお、有効電力基準（Ｐ* ）設定器２５と、有効電力制
御回路２７と、調速機１１と、エンジン１０により速度
制御ループを構成している。無効電力基準設定器２８
と、無効電力検出器２３と、無効電力制御回路２４によ
り無効電力制御ループを構成している。無効電力制御回
路２４の出力である電圧基準Ｖ* と定電圧制御回路９に
より電圧制御ループを構成している。
【００３４】（作用）次に、以上述べた第１の実施の形
態の作用について図２〜図５を参照して説明する。今、
図２において、発電機７の出力の有効電力をＰ、無効電
力をＱ、負荷５が必要とする有効電力をＰL 、無効電力
をＱL とすると、系統電源１へ流出する有効電力ΔＰ及
び無効電力ΔＱはそれぞれ次のように表される。
態の作用について図２〜図５を参照して説明する。今、
図２において、発電機７の出力の有効電力をＰ、無効電
力をＱ、負荷５が必要とする有効電力をＰL 、無効電力
をＱL とすると、系統電源１へ流出する有効電力ΔＰ及
び無効電力ΔＱはそれぞれ次のように表される。
【００３５】ΔＰ＝Ｐ−ＰL ΔＱ＝Ｑ−ＱL ここで、発電機７と系統間のインダクタンス分をｌと
し、負荷５の電圧をＶ、周波数をｆとする。
し、負荷５の電圧をＶ、周波数をｆとする。
【００３６】そうすると、通常の場合はΔＰ≒０、ΔＱ
≒０に近い状態で遮断器３が開となっても、負荷５の電
圧Ｖ、周波数ｆはほとんど変化しないため、継電器１５
〜１９が検出できず単独運転を継続することになる。
≒０に近い状態で遮断器３が開となっても、負荷５の電
圧Ｖ、周波数ｆはほとんど変化しないため、継電器１５
〜１９が検出できず単独運転を継続することになる。
【００３７】しかし、系統電源１と負荷５の位相はゆっ
くりとずれてくるので、遮断器３の再投入は事故拡大に
つながり危険なため行えない状態が発生し、配電系統の
安定性を低下させることになる。
くりとずれてくるので、遮断器３の再投入は事故拡大に
つながり危険なため行えない状態が発生し、配電系統の
安定性を低下させることになる。
【００３８】単独運転中の電圧はＰ＝Ｖ2 ／Ｒで決ま
る。一方単独運転中の周波数ｆはＱ＝（Ｖ2 ωＣ）−
（Ｖ2 ／ωＬ）で決まる。特に、周波数ｆに着目する
と、負荷５が要求する無効電力ＱL より発電機７が供給
する無効電力が進み方向にずれている時は、周波数ｆが
上昇しコンデンサＣの電流ｉC が増加し、インダクタン
ス電流ｉL が減少して無効電力がバランスする方向に変
化する。
る。一方単独運転中の周波数ｆはＱ＝（Ｖ2 ωＣ）−
（Ｖ2 ／ωＬ）で決まる。特に、周波数ｆに着目する
と、負荷５が要求する無効電力ＱL より発電機７が供給
する無効電力が進み方向にずれている時は、周波数ｆが
上昇しコンデンサＣの電流ｉC が増加し、インダクタン
ス電流ｉL が減少して無効電力がバランスする方向に変
化する。
【００３９】また、発電機７が供給する無効電力が負荷
５の要求する無効電力ＱL より遅れ方向にずれている場
合は、周波数ｆが下降しインダクタンス電流ｉL が増加
し、コンデンサ電流ｉC が減少して無効電力がバランス
する方向に変化する。
５の要求する無効電力ＱL より遅れ方向にずれている場
合は、周波数ｆが下降しインダクタンス電流ｉL が増加
し、コンデンサ電流ｉC が減少して無効電力がバランス
する方向に変化する。
【００４０】次に、ΔＱ≒０でΔＱ≠０状態で単独運転
になった場合の周波数変動は、図３に示すように系統遮
断（ｔ0 ）後、周波数ｆが変動しながら安定点ｆ1 ，ｆ
2 に接近することが実測されシミュレーションでも確か
められている。
になった場合の周波数変動は、図３に示すように系統遮
断（ｔ0 ）後、周波数ｆが変動しながら安定点ｆ1 ，ｆ
2 に接近することが実測されシミュレーションでも確か
められている。
【００４１】図３において、ｆ1 はΔＱがわずかに進み
の場合であり、ｆ2 はΔＱがわずかに遅れた場合であ
る。図３に示す＋Δｆ，−Δｆは保護継電器１５〜１９
で単独運転が検出できるレベルである。
の場合であり、ｆ2 はΔＱがわずかに遅れた場合であ
る。図３に示す＋Δｆ，−Δｆは保護継電器１５〜１９
で単独運転が検出できるレベルである。
【００４２】図４は図１に示す実施の形態の作用効果を
説明するための図であり、ｆは周波数検出器２１に検出
された周波数ｆであり、ｄｆ／ｄｔは周波数変化率検出
器３０により検出された周波数変化率であり、ΔＱ1 *
は函数回路３２の出力を示している。
説明するための図であり、ｆは周波数検出器２１に検出
された周波数ｆであり、ｄｆ／ｄｔは周波数変化率検出
器３０により検出された周波数変化率であり、ΔＱ1 *
は函数回路３２の出力を示している。
【００４３】いま、ｆが図４のように変化すると、ｄｆ
／ｄｔはこれより９０°位相の進んだ波形となる。ｄｆ
／ｄｔ＞０の場合は周波数が上昇中であるので、この間
に函数回路３２から進みのΔＱ1 * が出力され、周波数
ｆは更に上昇するよう作用する。また、ｄｆ／ｄｔ＜０
の場合は周波数ｆが下降中なので、この間に函数回路３
２から遅れのΔＱ1 * が出力され、周波数ｆは更に下降
するよう作用するる。このように正帰還作用により周波
数変動を増大させ、周波数異常や周波数変化率過大を周
波数変化率過大検出器３１により検出することにより、
従来用いていた高価な転送遮断装置を用いなくても、単
独運転を検出保護することが可能となる。
／ｄｔはこれより９０°位相の進んだ波形となる。ｄｆ
／ｄｔ＞０の場合は周波数が上昇中であるので、この間
に函数回路３２から進みのΔＱ1 * が出力され、周波数
ｆは更に上昇するよう作用する。また、ｄｆ／ｄｔ＜０
の場合は周波数ｆが下降中なので、この間に函数回路３
２から遅れのΔＱ1 * が出力され、周波数ｆは更に下降
するよう作用するる。このように正帰還作用により周波
数変動を増大させ、周波数異常や周波数変化率過大を周
波数変化率過大検出器３１により検出することにより、
従来用いていた高価な転送遮断装置を用いなくても、単
独運転を検出保護することが可能となる。
【００４４】なお、−ｄｆ／ｄｔを直接ΔＱ1 * とする
ことでも正帰還作用は発生するが、周波数検出遅れが１
サイクル、ΔＱ又はΔＶの制御遅れが０．２〜０．３ｓ
ｅｃ発生するので、この遅れを補償するためｄｆ／ｄｔ
よりΔＱ1 * のパターンを進めることが望ましい。
ことでも正帰還作用は発生するが、周波数検出遅れが１
サイクル、ΔＱ又はΔＶの制御遅れが０．２〜０．３ｓ
ｅｃ発生するので、この遅れを補償するためｄｆ／ｄｔ
よりΔＱ1 * のパターンを進めることが望ましい。
【００４５】一定周期の場合はｄｆ／ｄｔを更に微分し
た成分を加えることで進み制御が可能であるが、周期が
変化するので、図１に示すように函数回路３２により、
図４のΔＱ1 * のようにｄｆ／ｄｔの大きさによる成分
と、ｄｆ／ｄｔの極性による固定分とで遅れ分を補償す
るようにしてもよい。函数回路３２としては、ｄｆ／ｄ
ｔの極性のみによる方形波を出力するように構成すれ
ば、最も簡単な構成となる。
た成分を加えることで進み制御が可能であるが、周期が
変化するので、図１に示すように函数回路３２により、
図４のΔＱ1 * のようにｄｆ／ｄｔの大きさによる成分
と、ｄｆ／ｄｔの極性による固定分とで遅れ分を補償す
るようにしてもよい。函数回路３２としては、ｄｆ／ｄ
ｔの極性のみによる方形波を出力するように構成すれ
ば、最も簡単な構成となる。
【００４６】このような回路を付加することにより、単
独運転時の周波数変動を図３から図５に示すように拡大
して周波数や周波数変化率異常を検出することにより単
独運転を検出することが容易となる。
独運転時の周波数変動を図３から図５に示すように拡大
して周波数や周波数変化率異常を検出することにより単
独運転を検出することが容易となる。
【００４７】なお、函数回路３２として、ｄｆ／ｄｔが
あるレベル以上になると出力を、増大させるようにする
ことにより、早く周波数変動を拡大することができる。 （効果）以上述べた第１の実施の形態によれば、ｄｆ／
ｄｔを検出しｄｆ／ｄｔ＞０の場合は進み無効電力を、
またｄｆ／ｄｔ＜０の時は遅れ無効電力を発電機７から
余分に出力するようにすることにより、周波数変動を拡
大し単独運転を容易に検出することができる。
あるレベル以上になると出力を、増大させるようにする
ことにより、早く周波数変動を拡大することができる。 （効果）以上述べた第１の実施の形態によれば、ｄｆ／
ｄｔを検出しｄｆ／ｄｔ＞０の場合は進み無効電力を、
またｄｆ／ｄｔ＜０の時は遅れ無効電力を発電機７から
余分に出力するようにすることにより、周波数変動を拡
大し単独運転を容易に検出することができる。
【００４８】また、第１の実施の形態によれば、ｄｆ／
ｄｔの極性で同期が取れる方式のため複数台の自家用発
電設備であっても、１台の自家用発電設備と同様に周波
数変動を拡大し単独運転を検出することができる。これ
に対して、本発明の実施の形態とは異なる無効電力変動
方式や電圧変動方式では複数台の変動方向が一致しない
ため、効果が低下する。
ｄｔの極性で同期が取れる方式のため複数台の自家用発
電設備であっても、１台の自家用発電設備と同様に周波
数変動を拡大し単独運転を検出することができる。これ
に対して、本発明の実施の形態とは異なる無効電力変動
方式や電圧変動方式では複数台の変動方向が一致しない
ため、効果が低下する。
【００４９】しかも、周波数変化率過大検出器３１によ
り±Δｆの変化に達しない以前に早期に単独運転を検出
し保護することができる。 ＜第２の実施の形態＞図１において、無効電力制御回路
２４の応答が遅い場合は、函数回路３２の出力である無
効電力変動基準ΔＱ1 * を、無効電力制御回路２４に入
力するだけでなく、破線で示すように函数回路３２の出
力である無効電力変動基準ΔＱ1 * を分岐して反転アン
プ３３に入力して得られる電圧変動信号ΔＶ1 * を、定
電圧制御回路９に入力される電圧基準Ｖ* にフィードフ
ォワード的に与えるようにしたものである。
り±Δｆの変化に達しない以前に早期に単独運転を検出
し保護することができる。 ＜第２の実施の形態＞図１において、無効電力制御回路
２４の応答が遅い場合は、函数回路３２の出力である無
効電力変動基準ΔＱ1 * を、無効電力制御回路２４に入
力するだけでなく、破線で示すように函数回路３２の出
力である無効電力変動基準ΔＱ1 * を分岐して反転アン
プ３３に入力して得られる電圧変動信号ΔＶ1 * を、定
電圧制御回路９に入力される電圧基準Ｖ* にフィードフ
ォワード的に与えるようにしたものである。
【００５０】この場合には、ｄｆ／ｄｔ＞０でΔＱ1 *
は進み、ΔＶ1 * は下げ方向となり、出力パワー減少→
周波数上昇（調速機１１の応答遅れやレギュレーション
により）のループでも周波数は変動する。
は進み、ΔＶ1 * は下げ方向となり、出力パワー減少→
周波数上昇（調速機１１の応答遅れやレギュレーション
により）のループでも周波数は変動する。
【００５１】また、無効電力制御回路２４の増幅器は一
般的には、Ｉ（積分）制御器で構成されているが、これ
をＰＩ（比例積分）制御器で構成する。このように構成
すると、比例分Ｐが電圧変動分ΔＶ1 * となる。
般的には、Ｉ（積分）制御器で構成されているが、これ
をＰＩ（比例積分）制御器で構成する。このように構成
すると、比例分Ｐが電圧変動分ΔＶ1 * となる。
【００５２】＜第３の実施の形態＞図１の函数回路３２
の出力である無効電力変動基準ΔＱ1 * を無効電力制御
回路２４に入力せず、図１の破線で示した反転アンプ３
３により電圧変動基準ΔＶ1 * に変更して定電圧制御回
路９の電圧基準Ｖ* に加算するようにしたものである。
この場合も、図１の実施の形態と同様な作用効果が得ら
れる。
の出力である無効電力変動基準ΔＱ1 * を無効電力制御
回路２４に入力せず、図１の破線で示した反転アンプ３
３により電圧変動基準ΔＶ1 * に変更して定電圧制御回
路９の電圧基準Ｖ* に加算するようにしたものである。
この場合も、図１の実施の形態と同様な作用効果が得ら
れる。
【００５３】この実施の形態は、小容量発電機では無効
電力制御回路２４のループが無いシステムに特に有効で
ある。 ＜第４の実施の形態＞図２において、ΔＰ＝０，ΔＱ＝
０の場合は有効電力、無効電力共に完全にバランスして
いるので、単独運転になっても電圧、周波数共変化しな
い。このような場合は極めてまれであるが理論的には存
在する。このような場合でも単独運転を検出するため、
図６のよう構成する。
電力制御回路２４のループが無いシステムに特に有効で
ある。 ＜第４の実施の形態＞図２において、ΔＰ＝０，ΔＱ＝
０の場合は有効電力、無効電力共に完全にバランスして
いるので、単独運転になっても電圧、周波数共変化しな
い。このような場合は極めてまれであるが理論的には存
在する。このような場合でも単独運転を検出するため、
図６のよう構成する。
【００５４】具体的には、図１に示す構成に、パターン
発生回路３６を追加し、これから得られる常時微少な無
効電力変動信号ΔＱ2 * を無効電力制御回路２４に入力
し、また無効電力変動信号ΔＱ2 * を反転アンプ３３に
入力して得られる微少電圧変動信号ΔＶ1 * を破線に示
すように定電圧制御回路９に入力させるように構成した
ものである。このようにして、周波数変動の始動源を構
成したものである。
発生回路３６を追加し、これから得られる常時微少な無
効電力変動信号ΔＱ2 * を無効電力制御回路２４に入力
し、また無効電力変動信号ΔＱ2 * を反転アンプ３３に
入力して得られる微少電圧変動信号ΔＶ1 * を破線に示
すように定電圧制御回路９に入力させるように構成した
ものである。このようにして、周波数変動の始動源を構
成したものである。
【００５５】この場合には、周波数変化率検出器３０の
出力ｄｆ／ｄｔが設定レベルになると、パターン発生回
路３６の出力を調整するなど工夫することができる。 ＜第５の実施の形態＞図７に示すように、図１の周波数
変化率検出器３０の出力の極性のみを判別する極性判別
回路３４を設け、極性判別回路３４の出力を位相セット
回路３５を介して常時接続したパターン発生回路３６に
入力する。そして、パターン発生回路３６の出力ΔＱ1
* を無効電力制御回路２４に入力加算しておくと共に、
ΔＱ1 * を反転アンプ３３に入力して得られる電圧変動
信号ΔＶ1 * を定電圧制御回路９に入力するように構成
したものである。
出力ｄｆ／ｄｔが設定レベルになると、パターン発生回
路３６の出力を調整するなど工夫することができる。 ＜第５の実施の形態＞図７に示すように、図１の周波数
変化率検出器３０の出力の極性のみを判別する極性判別
回路３４を設け、極性判別回路３４の出力を位相セット
回路３５を介して常時接続したパターン発生回路３６に
入力する。そして、パターン発生回路３６の出力ΔＱ1
* を無効電力制御回路２４に入力加算しておくと共に、
ΔＱ1 * を反転アンプ３３に入力して得られる電圧変動
信号ΔＶ1 * を定電圧制御回路９に入力するように構成
したものである。
【００５６】このように構成することにより、周波数変
化率の極性変化に従って位相セット回路３５を介してパ
ターン発生回路３６の位相を周波数上昇時に進み電力を
出す極性、周波数下降時に遅れ電力を出す極性にほぼ合
致するよう合わせる回路となることから、前述の第１の
実施の形態と同じ効果が得られる。
化率の極性変化に従って位相セット回路３５を介してパ
ターン発生回路３６の位相を周波数上昇時に進み電力を
出す極性、周波数下降時に遅れ電力を出す極性にほぼ合
致するよう合わせる回路となることから、前述の第１の
実施の形態と同じ効果が得られる。
【００５７】＜第６の実施の形態＞図８に示すように、
図７の回路における周波数検出器２１の出力を周波数変
化率検出器３０とは分岐して無効電力函数発生器２２に
入力し、これにより得られる無効電力変動基準ΔＱ2 *
を無効電力制御回路２４を入力させる。または無効電力
変動基準ΔＱ2 * を反転アンプ３７に入力して得られる
電圧変動基準ΔＶ2 * を定電圧制御回路９の入力に加え
るようにしたものである。このようにして周波数変動の
始動源を構成したものである。
図７の回路における周波数検出器２１の出力を周波数変
化率検出器３０とは分岐して無効電力函数発生器２２に
入力し、これにより得られる無効電力変動基準ΔＱ2 *
を無効電力制御回路２４を入力させる。または無効電力
変動基準ΔＱ2 * を反転アンプ３７に入力して得られる
電圧変動基準ΔＶ2 * を定電圧制御回路９の入力に加え
るようにしたものである。このようにして周波数変動の
始動源を構成したものである。
【００５８】この動作原理について図９を参照して説明
する。すなわち、周波数ｆに対する無効電力変動基準Δ
Ｑ* （系統電源へ流出する無効電力ΔＱ）の特性とする
と、負荷が定格周波数ｆ0 で共振状態となると、負荷の
無効電力はＱL に示す特性となる。
する。すなわち、周波数ｆに対する無効電力変動基準Δ
Ｑ* （系統電源へ流出する無効電力ΔＱ）の特性とする
と、負荷が定格周波数ｆ0 で共振状態となると、負荷の
無効電力はＱL に示す特性となる。
【００５９】周波数ｆ0 とｆ1 の間は負荷の要求する無
効電力より発電機の出力する無効電力が進み方向にある
ので周波数は上昇、同様にｆ0 とｆ2 の間は負荷の要求
する無効電力より発電機の出力する無効電力が遅れのた
め周波数は下降する。同様な理由でｆ1 以上では周波数
は下降し、ｆ2 以下では周波数は上昇する。
効電力より発電機の出力する無効電力が進み方向にある
ので周波数は上昇、同様にｆ0 とｆ2 の間は負荷の要求
する無効電力より発電機の出力する無効電力が遅れのた
め周波数は下降する。同様な理由でｆ1 以上では周波数
は下降し、ｆ2 以下では周波数は上昇する。
【００６０】このためｆ0 点は不安定点となりｆ1 ，ｆ
2 いづれかにシフトする。ｆ1 ，ｆ2 点は安定点のため
ｆ1 又はｆ2 点にシフトする作用がある。なお、ΔＱ*
の曲線はｆ0 （定格周波数）附近で負荷より右上り特性
が必要な条件であり、その他は周波数シフト作用には直
接関係しないので種々の曲線が選べる。ΔＱ* の曲線は
傾斜のみが重要であり、ｆ0 点で無効電力Ｑ* を定常的
に出力する場合は破線のように移動するのみでシフト点
が移動するのみで作用は同じである。
2 いづれかにシフトする。ｆ1 ，ｆ2 点は安定点のため
ｆ1 又はｆ2 点にシフトする作用がある。なお、ΔＱ*
の曲線はｆ0 （定格周波数）附近で負荷より右上り特性
が必要な条件であり、その他は周波数シフト作用には直
接関係しないので種々の曲線が選べる。ΔＱ* の曲線は
傾斜のみが重要であり、ｆ0 点で無効電力Ｑ* を定常的
に出力する場合は破線のように移動するのみでシフト点
が移動するのみで作用は同じである。
【００６１】＜第７の実施の形態＞前述の実施の形態で
は交流発電機７による発電設備の系統連系保護装置につ
いて説明したが、図１０は静止形の発電設備の系統連系
保護装置の例である。この場合は、図１の回路におい
て、交流発電機７、界磁巻線８、定電圧制御回路９、エ
ンジン１０、調速機１１、無効電力検出器２３、無効電
力基準設定器２８、無効電力制御回路２４、有効電力検
出器２６、有効電力基準設定器２５を設けずに、新たに
電流基準回路４０と、電流制御回路４１と、電力変換器
例えばインバータ４２と、直流電源４３を設けたもので
ある。
は交流発電機７による発電設備の系統連系保護装置につ
いて説明したが、図１０は静止形の発電設備の系統連系
保護装置の例である。この場合は、図１の回路におい
て、交流発電機７、界磁巻線８、定電圧制御回路９、エ
ンジン１０、調速機１１、無効電力検出器２３、無効電
力基準設定器２８、無効電力制御回路２４、有効電力検
出器２６、有効電力基準設定器２５を設けずに、新たに
電流基準回路４０と、電流制御回路４１と、電力変換器
例えばインバータ４２と、直流電源４３を設けたもので
ある。
【００６２】電流基準回路４０は、有効電力基準Ｐ* を
入力し、また函数回路３２の出力である無効電力変動基
準ΔＱ1 * 及び無効電力基準Ｑ* を入力して両者を加算
し、これらの有効電力基準Ｐ* と無効電力基準（Ｑ* ＋
ΔＱ1 * ）からインバータ４２の電流基準を出力する。
電流制御回路４１は電流基準回路４０からの電流基準と
変流器１２により検出したインバータ４２の出力電流を
入力し、出力電流が電流基準になるような位相信号をイ
ンバータ４２に与える。
入力し、また函数回路３２の出力である無効電力変動基
準ΔＱ1 * 及び無効電力基準Ｑ* を入力して両者を加算
し、これらの有効電力基準Ｐ* と無効電力基準（Ｑ* ＋
ΔＱ1 * ）からインバータ４２の電流基準を出力する。
電流制御回路４１は電流基準回路４０からの電流基準と
変流器１２により検出したインバータ４２の出力電流を
入力し、出力電流が電流基準になるような位相信号をイ
ンバータ４２に与える。
【００６３】このように構成することにより、前述の実
施の形態と全く同様にｄｆ／ｄｔの値により無効電力を
制御することにより周波数変動を生じさせ、単独運転を
検出することができる。
施の形態と全く同様にｄｆ／ｄｔの値により無効電力を
制御することにより周波数変動を生じさせ、単独運転を
検出することができる。
【００６４】インバータ４２の場合は制御遅れがほとん
ど無いので、函数回路３２は省略してもよい。函数回路
３２を省略する場合には、周波数変化率検出器３０で検
出された周波数変化率を直接電流基準回路４０に入力す
ることにより無効電力基準が以下のように補正される。
すなわち、周波数変化率が正のとき無効電力を進み方向
に変化させ、かつ前記周波数変化率が負であることを検
出したとき無効電力を遅れ方向に変化させるように無効
電力基準が補正される。
ど無いので、函数回路３２は省略してもよい。函数回路
３２を省略する場合には、周波数変化率検出器３０で検
出された周波数変化率を直接電流基準回路４０に入力す
ることにより無効電力基準が以下のように補正される。
すなわち、周波数変化率が正のとき無効電力を進み方向
に変化させ、かつ前記周波数変化率が負であることを検
出したとき無効電力を遅れ方向に変化させるように無効
電力基準が補正される。
【００６５】なお、図１０に示す回路であっても、図１
と同様に有効電力制御ループと無効電力制御ループを設
けることもできる。 ＜変形例＞図１の実施の形態の変形例として以下のよう
なものが含まれる。
と同様に有効電力制御ループと無効電力制御ループを設
けることもできる。 ＜変形例＞図１の実施の形態の変形例として以下のよう
なものが含まれる。
【００６６】（１）図１、図６、図７、図８の実施の形
態の簡易形として、調速機１１の入力側に設けられてい
る有効電力制御回路２７および有効電力基準設定器２５
を省いても第１の実の形態と同様な作用効果が得られ
る。
態の簡易形として、調速機１１の入力側に設けられてい
る有効電力制御回路２７および有効電力基準設定器２５
を省いても第１の実の形態と同様な作用効果が得られ
る。
【００６７】（２）図１の周波数変化率検出器３０の代
りに、各炉サイクル毎の周波数変化量を検出する周波数
変化量検出器を設けても、図１の実施の形態と同様な作
用効果が得られる。
りに、各炉サイクル毎の周波数変化量を検出する周波数
変化量検出器を設けても、図１の実施の形態と同様な作
用効果が得られる。
【００６８】（３）図１の函数回路３２の機能として、
ｄｆ／ｄｔがあるレベル以上になると出力が増大すると
いう機能が追加されたものを使用することにより、より
第１の実施の形態より速く周波数の変動を拡大すること
ができる。
ｄｆ／ｄｔがあるレベル以上になると出力が増大すると
いう機能が追加されたものを使用することにより、より
第１の実施の形態より速く周波数の変動を拡大すること
ができる。
【００６９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
価な転送遮断装置を設けることなく、系統連系中の自家
発電設備の単独運転を自家発電設備側で確実に検出保護
できる系統連系保護装置を提供することができる。
価な転送遮断装置を設けることなく、系統連系中の自家
発電設備の単独運転を自家発電設備側で確実に検出保護
できる系統連系保護装置を提供することができる。
【図１】本発明による系統連系保護装置の第１の実施の
形態を示すブロック図。
形態を示すブロック図。
【図２】図１の実施の形態の動作説明図。
【図３】図１の実施の形態の動作説明図。
【図４】図１の実施の形態の動作説明図。
【図５】図１の実施の形態の動作説明図。
【図６】本発明による系統連系保護装置の第４の実施の
形態を示すブロック図。
形態を示すブロック図。
【図７】本発明による系統連系保護装置の第５の実施の
形態を示すブロック図。
形態を示すブロック図。
【図８】本発明による系統連系保護装置の第６の実施の
形態を示すブロック図。
形態を示すブロック図。
【図９】図８の実施の形態の動作説明図。
【図１０】本発明による系統連系保護装置の第７の実施
の形態を示すブロック図。
の形態を示すブロック図。
【図１１】従来の発電設備の系統連系保護装置の一例を
示すブロック図。
示すブロック図。
１…系統電源、２…変圧器、３，４，６…遮断器、５…
負荷、７…交流発電機、８…界磁巻線、９…ＡＶＲ（定
電圧制御回路）、１０…エンジン、１１…調速機、１
２，１４…変流器、１３…発電機異常検出回路、１５…
ＵＦ（周波数低下継電器）、１６…ＯＦ（周波数上昇継
電器）、１７…ＯＶ（過電圧継電器）、１８…ＵＶ（不
足電圧継電器）、１９…ＯＣ（過電流継電器）、２０…
故障トリップ回路、２１…周波数検出器、２２…無効電
力関数発生器、２３…無効電力検出器、２４…ＡＱＲ
（無効電力制御回路）、２５…有効電力基準設定器、２
６…有効電力検出器、２７…ＡＰＲ（有効電力制御回
路）、２８…無効電力基準設定器、３０…周波数変化率
検出器、３１…周波数変化率過大検出器、３２…函数回
路、３３…反転アンプ、３４…極性判別回路、３５…位
相セット回路、３６…パターン発生回路、３７…反転ア
ンプ。
負荷、７…交流発電機、８…界磁巻線、９…ＡＶＲ（定
電圧制御回路）、１０…エンジン、１１…調速機、１
２，１４…変流器、１３…発電機異常検出回路、１５…
ＵＦ（周波数低下継電器）、１６…ＯＦ（周波数上昇継
電器）、１７…ＯＶ（過電圧継電器）、１８…ＵＶ（不
足電圧継電器）、１９…ＯＣ（過電流継電器）、２０…
故障トリップ回路、２１…周波数検出器、２２…無効電
力関数発生器、２３…無効電力検出器、２４…ＡＱＲ
（無効電力制御回路）、２５…有効電力基準設定器、２
６…有効電力検出器、２７…ＡＰＲ（有効電力制御回
路）、２８…無効電力基準設定器、３０…周波数変化率
検出器、３１…周波数変化率過大検出器、３２…函数回
路、３３…反転アンプ、３４…極性判別回路、３５…位
相セット回路、３６…パターン発生回路、３７…反転ア
ンプ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−31197（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−256533（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02J 3/00 - 5/00
Claims (8)
- 【請求項１】 回転発電機による自家発電設備を系統電
源に連系すると共に、前記系統電源と前記自家発電設備
の間にしゃ断器を配設し、かつ該しゃ断器を前記自家発
電設備の出力の異常が発生したことを保護装置により検
出してトリップさせるように構成したシステムにおい
て、 前記発電設備の出力周波数を検出する周波数検出器と、 前記周波数検出器で検出された周波数の変化率を検出す
る周波数変化率検出器と、 前記発電設備の無効電力を検出し、この無効電力検出値
を無効電力基準に制御するための電圧基準を出力する無
効電力制御回路と、 前記周波数変化率検出器により前記周波数の変化率が正
であることを検出したとき無効電力を進み方向に変化さ
せ、かつ前記周波数変化率検出器により前記周波数変化
率が負であることを検出したとき前記無効電力を遅れ方
向に変化させるための無効電力変動基準を前記無効電力
制御回路の無効電力基準に加える函数回路と、 前記無効電力制御回路からの電圧基準を直接入力する
か、または前記函数回路の出力を入力して得られる電圧
変動信号を前記無効電力制御回路からの電圧基準に加算
して入力し、前記回転発電機の界磁回路に与える出力電
圧を制御する電圧制御回路と、 を具備したことを特徴とする発電設備の系統連系保護装
置。 - 【請求項２】 回転発電機による自家発電設備を系統電
源に連系すると共に、前記系統電源と前記自家発電設備
の間にしゃ断器を配設し、かつ該しゃ断器を前記自家発
電設備の出力の異常が発生したことを保護装置により検
出してトリップさせるように構成したシステムにおい
て、 前記発電設備の出力周波数を検出する周波数検出器と、 前記周波数検出器で検出された周波数の変化率を検出す
る周波数変化率検出器と、 前記周波数変化率検出器により前記周波数の変化率が正
であることを検出したとき前記発電設備の出力電圧を低
下させ、かつ前記周波数変化率検出器により前記周波数
変化率が負であることを検出したとき前記発電設備の出
力電圧を上昇させるための電圧変動基準を出力する函数
回路と、 前記函数回路の出力を入力して得られる電圧変動信号
を、前記回転発電機の界磁回路に与える出力電圧を制御
する電圧制御回路と、 を具備したことを特徴とする発電設備の系統連系保護装
置。 - 【請求項３】 前記周波数検出器は、前記周波数変化率
検出器の入力である検出周波数が定格周波数附近で上昇
した場合、周波数上昇につれて無効電力を進み方向又は
前記発電設備の出力電圧を低下させ、かつ前記周波数変
化率検出器の入力である検出周波数が定格周波数附近で
下降した場合、周波数下降につれて無効電力を遅れ方向
又は前記発電設備の出力電圧を上げる方向に変化させる
ものであることを特徴とする請求項１または請求項２記
載の発電設備の系統連系保護装置。 - 【請求項４】 前記周波数検出器は、前記周波数変化率
検出器の入力である検出周波数が定格周波数より設定し
た値以上上昇した場合は、周波数上昇に従って無効電力
を進み方向から遅れ方向又は前記発電設備の出力電圧を
下降方向から上昇方向に特性反転させ、前記周波数変化
率検出器の入力である検出周波数が定格周波数より設定
した値以下に下降した場合は、無効電力を周波数の下降
に従って遅れ方向から進み方向又は前記発電設備の出力
電圧を上昇方向から下降方向に特性反転させることを特
徴とする請求項１または請求項２記載の発電設備の系統
連系保護装置。 - 【請求項５】 前記函数回路は、前記周波数変化率検出
器に検出された周波数変化率に従って変化する無効電力
変動基準または電圧変動基準を出力することを特徴とす
る請求項１または請求項２記載の発電設備の系統連系保
護装置。 - 【請求項６】 前記周波数変化率検出器で検出された周
波数変化率がゼロか設定値以下の場合は、一定周期の無
効電力変動又は電圧変動信号を付加する回路を新たに具
備したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の
発電設備の系統連系保護装置。 - 【請求項７】 前記周波数変化率検出器で検出された周
波数変化率が設定値以上になると、所望の極性に合うよ
う一定周期の無効電力変動又は電圧変動信号の位相を変
化させることを特徴とする請求項１または請求項２記載
の発電設備の系統連系保護装置。 - 【請求項８】 静止形の直流電源および電力変換器から
なる自家発電設備を系統電源に連系すると共に、前記系
統電源と前記自家発電設備の間にしゃ断器を配設し、か
つ該しゃ断器を前記自家発電設備の出力の異常が発生し
たことを保護装置により検出してトリップさせるように
構成したシステムにおいて、 前記発電設備の出力周波数を検出する周波数検出器と、 前記周波数検出器で検出された周波数の変化率を検出す
る周波数変化率検出器と、 有効電力基準と、前記周波数変化率検出器で検出された
周波数変化率に基づき決定される無効電力基準により有
効電力と無効電力を制御することを特徴とする発電設備
の系統連系保護装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28868295A JP3315298B2 (ja) | 1995-11-07 | 1995-11-07 | 発電設備の系統連系保護装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28868295A JP3315298B2 (ja) | 1995-11-07 | 1995-11-07 | 発電設備の系統連系保護装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09135537A JPH09135537A (ja) | 1997-05-20 |
| JP3315298B2 true JP3315298B2 (ja) | 2002-08-19 |
Family
ID=17733330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28868295A Expired - Lifetime JP3315298B2 (ja) | 1995-11-07 | 1995-11-07 | 発電設備の系統連系保護装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3315298B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998029933A1 (fr) * | 1996-12-26 | 1998-07-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Dispositif de protection des interconnexions systemes pour generateur independant |
| JP3420162B2 (ja) | 2000-03-23 | 2003-06-23 | 西芝電機株式会社 | 発電設備の系統連系保護装置 |
| JP4819375B2 (ja) * | 2005-03-04 | 2011-11-24 | 河村電器産業株式会社 | 分散型電源の系統連系方法及び系統連系インバータ |
| JP5877319B2 (ja) * | 2011-03-31 | 2016-03-08 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 系統連系装置 |
-
1995
- 1995-11-07 JP JP28868295A patent/JP3315298B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09135537A (ja) | 1997-05-20 |
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