JP3420162B2 - 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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- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
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- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、遮断器を介して系
統電源と連系される、ゴミ発電システム、コージェネレ
ーション等の自家用発電設備の系統連系保護装置に係
り、特に高価な転送遮断装置を設けることなく、系統連
系中の自家用発電設備の単独運転を自家用発電設備側で
確実にかつ容易に検出して保護できるようにした発電設
備の系統連系保護装置に関するものである。
統電源と連系される、ゴミ発電システム、コージェネレ
ーション等の自家用発電設備の系統連系保護装置に係
り、特に高価な転送遮断装置を設けることなく、系統連
系中の自家用発電設備の単独運転を自家用発電設備側で
確実にかつ容易に検出して保護できるようにした発電設
備の系統連系保護装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、一般需要家がゴミ発電システ
ム、コージェネレーション等の自家用発電設備と系統電
源とを連系するために、例えば図１１のブロック図に示
すような系統連系保護装置が用いられている。
ム、コージェネレーション等の自家用発電設備と系統電
源とを連系するために、例えば図１１のブロック図に示
すような系統連系保護装置が用いられている。
【０００３】すなわち、図１１において、上位変電所４
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７に電力を供給している。一
般需要家７では、遮断器５を介して負荷６に電力を供給
している。
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７に電力を供給している。一
般需要家７では、遮断器５を介して負荷６に電力を供給
している。
【０００４】一方、自家用発電設備１０では、交流発電
機１２の出力を、遮断器１１を介して系統電源１と連系
している。
機１２の出力を、遮断器１１を介して系統電源１と連系
している。
【０００５】交流発電機１２の出力電圧の制御は、自動
電圧調整装置（ＡＶＲ）１３により交流発電機１２の界
磁巻線１４の電圧を制御することによって行ない、交流
発電機１２の出力周波数の制御は、交流発電機１２を駆
動するエンジン１６の調速機１５によりエンジンパワー
を制御することによって行なわれている。
電圧調整装置（ＡＶＲ）１３により交流発電機１２の界
磁巻線１４の電圧を制御することによって行ない、交流
発電機１２の出力周波数の制御は、交流発電機１２を駆
動するエンジン１６の調速機１５によりエンジンパワー
を制御することによって行なわれている。
【０００６】また、故障検出手段として、発電機１２の
出力電流を変流器２１で検出し、発電機１２の出力電圧
との関係から発電機異常検出回路２２で異常電流を検出
し、この検出信号を故障トリップ回路２３に与えて遮断
器１１を開放するようにしている。
出力電流を変流器２１で検出し、発電機１２の出力電圧
との関係から発電機異常検出回路２２で異常電流を検出
し、この検出信号を故障トリップ回路２３に与えて遮断
器１１を開放するようにしている。
【０００７】この他に、保護手段として、遮断器１１の
出力側（変電所側）に変流器２４を設け、過電流継電器
（ＯＣ）２５により故障トリップ回路２３を動作させる
ようにしている。
出力側（変電所側）に変流器２４を設け、過電流継電器
（ＯＣ）２５により故障トリップ回路２３を動作させる
ようにしている。
【０００８】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１２の出力電力と負荷６の負荷電力との
アンバランスから、周波数や電圧が異常となることを、
周波数低下継電器（ＵＦ）２６、周波数上昇継電器（Ｏ
Ｆ）２７、過電圧継電器（ＯＶ）２８、不足電圧継電器
（ＵＶ）２９等の保護継電器により検出する。
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１２の出力電力と負荷６の負荷電力との
アンバランスから、周波数や電圧が異常となることを、
周波数低下継電器（ＵＦ）２６、周波数上昇継電器（Ｏ
Ｆ）２７、過電圧継電器（ＯＶ）２８、不足電圧継電器
（ＵＶ）２９等の保護継電器により検出する。
【０００９】そして、これらの検出信号に基づいて、故
障トリップ回路２３が遮断器１１に対してトリップ指令
を与えて遮断器１１を開放し、遮断器３の再閉路が可能
な状態としている。
障トリップ回路２３が遮断器１１に対してトリップ指令
を与えて遮断器１１を開放し、遮断器３の再閉路が可能
な状態としている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
発電設備の系統連系保護装置においては、例えば系統電
源１に異常が発生して遮断器３が開となった時に、交流
発電機１２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、保護継電器２５〜２９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
を妨げることになる。
発電設備の系統連系保護装置においては、例えば系統電
源１に異常が発生して遮断器３が開となった時に、交流
発電機１２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、保護継電器２５〜２９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
を妨げることになる。
【００１１】そこで、従来では、このような単独運転を
防ぐ目的で、変電所４からの専用線により接続された転
送遮断装置８を設けて、遮断器１１に対して転送遮断を
実施する方法が採用されているものがある。
防ぐ目的で、変電所４からの専用線により接続された転
送遮断装置８を設けて、遮断器１１に対して転送遮断を
実施する方法が採用されているものがある。
【００１２】すなわち、この転送遮断装置８は、上位変
電所４の遮断器３が開となった信号を検出した時に、遮
断器１１に対して遮断信号を送って遮断器１１を開放す
るものである。
電所４の遮断器３が開となった信号を検出した時に、遮
断器１１に対して遮断信号を送って遮断器１１を開放す
るものである。
【００１３】しかしながら、この種の転送遮断装置８
は、数百ｋＷ程度の出力である中小容量の自家用発電設
備１０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。
は、数百ｋＷ程度の出力である中小容量の自家用発電設
備１０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。
【００１４】本発明の目的は、高価な転送遮断装置を設
けることなく、系統連系中の自家用発電設備の単独運転
を自家用発電設備側で確実にかつ容易に検出して保護す
ることが可能な発電設備の系統連系保護装置を提供する
ことにある。
けることなく、系統連系中の自家用発電設備の単独運転
を自家用発電設備側で確実にかつ容易に検出して保護す
ることが可能な発電設備の系統連系保護装置を提供する
ことにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に対応する発明の発電設備の系統連系保
護装置は、遮断器を介して系統電源と連系される自家用
発電設備の出力から周波数を検出する周波数検出手段
と、周波数検出手段により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手段と、周波数変化率検出手
段により検出された周波数変化率に基づいて、当該周波
数変化率が正である場合には自家用発電設備の進み無効
電力を増加（出力電圧を低下）させ、周波数変化率が負
である場合には自家用発電設備の遅れ無効電力を増加
（出力電圧を上昇）させる電圧変動基準をそれぞれ出力
するように、周波数変化率と電圧変動基準との関係を関
数で定義する電圧変動基準決定手段と、周波数変化率検
出手段により検出された周波数変化率を積算する周波数
変化率積算手段と、周波数変化率積算手段により積算さ
れた周波数変化率積算量に基づいて、周波数の変動方向
（周波数上昇、あるいは周波数下降）の傾向を判定する
周波数変動傾向判定手段と、周波数変動傾向判定手段に
よる周波数変動傾向の判定結果に基づいて、周波数上昇
傾向の場合には電圧変動基準を下げるバイアスを、周波
数下降傾向の場合には電圧変動基準を上げるバイアス
を、電圧変動基準決定手段から出力される電圧変動基準
にかけるバイアス手段と、バイアス手段によりバイアス
がかけられた電圧変動基準を自家用発電設備の自動電圧
調整装置の電圧基準に加算することで生じる自家用発電
設備の電圧変動に伴なって助長される周波数変動を検出
し、遮断器を開放して系統母線から自家用発電設備を解
列させる保護手段とを備えている。
めに、請求項１に対応する発明の発電設備の系統連系保
護装置は、遮断器を介して系統電源と連系される自家用
発電設備の出力から周波数を検出する周波数検出手段
と、周波数検出手段により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手段と、周波数変化率検出手
段により検出された周波数変化率に基づいて、当該周波
数変化率が正である場合には自家用発電設備の進み無効
電力を増加（出力電圧を低下）させ、周波数変化率が負
である場合には自家用発電設備の遅れ無効電力を増加
（出力電圧を上昇）させる電圧変動基準をそれぞれ出力
するように、周波数変化率と電圧変動基準との関係を関
数で定義する電圧変動基準決定手段と、周波数変化率検
出手段により検出された周波数変化率を積算する周波数
変化率積算手段と、周波数変化率積算手段により積算さ
れた周波数変化率積算量に基づいて、周波数の変動方向
（周波数上昇、あるいは周波数下降）の傾向を判定する
周波数変動傾向判定手段と、周波数変動傾向判定手段に
よる周波数変動傾向の判定結果に基づいて、周波数上昇
傾向の場合には電圧変動基準を下げるバイアスを、周波
数下降傾向の場合には電圧変動基準を上げるバイアス
を、電圧変動基準決定手段から出力される電圧変動基準
にかけるバイアス手段と、バイアス手段によりバイアス
がかけられた電圧変動基準を自家用発電設備の自動電圧
調整装置の電圧基準に加算することで生じる自家用発電
設備の電圧変動に伴なって助長される周波数変動を検出
し、遮断器を開放して系統母線から自家用発電設備を解
列させる保護手段とを備えている。
【００１６】従って、請求項１に対応する発明の発電設
備の系統連系保護装置においては、自家用発電設備の周
波数の変化率を検出し、周波数変化率が正の場合には電
圧低下指令を得て、周波数変化率が負の場合には電圧上
昇指令を得て、さらに周波数変動の大まかな傾向から先
の電圧低下指令または電圧上昇指令をアシストして得ら
れる電圧変動基準を自動電圧調整装置に与えることで、
自家用発電設備の出力電圧を変化させることにより、周
波数変動を拡大して、前述した従来のように高価な転送
遮断装置を設けることなく、系統連系中の自家用発電設
備の単独運転を自家用発電設備側で確実にかつ容易に検
出して保護することができる。
備の系統連系保護装置においては、自家用発電設備の周
波数の変化率を検出し、周波数変化率が正の場合には電
圧低下指令を得て、周波数変化率が負の場合には電圧上
昇指令を得て、さらに周波数変動の大まかな傾向から先
の電圧低下指令または電圧上昇指令をアシストして得ら
れる電圧変動基準を自動電圧調整装置に与えることで、
自家用発電設備の出力電圧を変化させることにより、周
波数変動を拡大して、前述した従来のように高価な転送
遮断装置を設けることなく、系統連系中の自家用発電設
備の単独運転を自家用発電設備側で確実にかつ容易に検
出して保護することができる。
【００１７】また、請求項２に対応する発明の発電設備
の系統連系保護装置は、遮断器を介して系統電源と連系
される自家用発電設備の出力から周波数を検出する周波
数検出手段と、周波数検出手段により検出された周波数
の変化率を検出する周波数変化率検出手段と、周波数変
化率検出手段により検出された周波数変化率に基づい
て、当該周波数変化率が正である場合は自家用発電設備
の進み無効電力を増加（出力電圧を低下）させ、周波数
変化率が負である場合は自家用発電設備の遅れ無効電力
を増加（出力電圧を上昇）させる電圧変動基準をそれぞ
れ出力するように、周波数変化率と電圧変動基準との関
係を関数で定義すると共に、関数のゲインを複数段で切
り換え可能または関数の形状を複数段で切り換え可能と
した電圧変動基準決定手段と、周波数変化率検出手段に
より検出された周波数変化率に対して複数のしきい値を
設定し、当該各しきい値を越える毎に電圧変動基準決定
手段に対して関数のゲイン切り換えまたは関数の形状切
り換えの切り換え指令を出力する電圧変動基準切り換え
手段と、周波数変化率検出手段により検出された周波数
変化率を積算する周波数変化率積算手段と、周波数変化
率積算手段により積算された周波数変化率積算量に基づ
いて、周波数の変動方向（周波数上昇、あるいは周波数
下降）の傾向を判定する周波数変動傾向判定手段と、周
波数変動傾向判定手段による周波数変動傾向の判定結果
に基づいて、周波数上昇傾向の場合には電圧変動基準を
下げるバイアスを、周波数下降傾向の場合には電圧変動
基準を上げるバイアスを、電圧変動基準決定手段から出
力される電圧変動基準にかけるバイアス手段と、電圧変
動基準切り換え手段から出力される切り換え指令に応じ
て、バイアス手段によるバイアスをかけるかどうかを制
御するスイッチ手段と、バイアス手段によりバイアスが
かけられた電圧変動基準を発電設備の自動電圧調整装置
の電圧基準に加算することで生じる自家用発電設備の電
圧変動に伴なって助長される周波数変動を検出し、遮断
器を開放して系統母線から自家用発電設備を解列させる
保護手段とを備えている。
の系統連系保護装置は、遮断器を介して系統電源と連系
される自家用発電設備の出力から周波数を検出する周波
数検出手段と、周波数検出手段により検出された周波数
の変化率を検出する周波数変化率検出手段と、周波数変
化率検出手段により検出された周波数変化率に基づい
て、当該周波数変化率が正である場合は自家用発電設備
の進み無効電力を増加（出力電圧を低下）させ、周波数
変化率が負である場合は自家用発電設備の遅れ無効電力
を増加（出力電圧を上昇）させる電圧変動基準をそれぞ
れ出力するように、周波数変化率と電圧変動基準との関
係を関数で定義すると共に、関数のゲインを複数段で切
り換え可能または関数の形状を複数段で切り換え可能と
した電圧変動基準決定手段と、周波数変化率検出手段に
より検出された周波数変化率に対して複数のしきい値を
設定し、当該各しきい値を越える毎に電圧変動基準決定
手段に対して関数のゲイン切り換えまたは関数の形状切
り換えの切り換え指令を出力する電圧変動基準切り換え
手段と、周波数変化率検出手段により検出された周波数
変化率を積算する周波数変化率積算手段と、周波数変化
率積算手段により積算された周波数変化率積算量に基づ
いて、周波数の変動方向（周波数上昇、あるいは周波数
下降）の傾向を判定する周波数変動傾向判定手段と、周
波数変動傾向判定手段による周波数変動傾向の判定結果
に基づいて、周波数上昇傾向の場合には電圧変動基準を
下げるバイアスを、周波数下降傾向の場合には電圧変動
基準を上げるバイアスを、電圧変動基準決定手段から出
力される電圧変動基準にかけるバイアス手段と、電圧変
動基準切り換え手段から出力される切り換え指令に応じ
て、バイアス手段によるバイアスをかけるかどうかを制
御するスイッチ手段と、バイアス手段によりバイアスが
かけられた電圧変動基準を発電設備の自動電圧調整装置
の電圧基準に加算することで生じる自家用発電設備の電
圧変動に伴なって助長される周波数変動を検出し、遮断
器を開放して系統母線から自家用発電設備を解列させる
保護手段とを備えている。
【００１８】従って、請求項２に対応する発明の発電設
備の系統連系保護装置においては、多段階検出の手法に
より、系統連系中には系統に与える影響を少なくし、単
独運転時には周波数変動を早く拡大する動作に加えて、
電圧変動基準をアシストし、単独運転時の周波数変動を
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、周波数変動を拡大して、前述した従来のように高
価な転送遮断装置を設けることなく、系統連系中の自家
用発電設備の単独運転を自家用発電設備側でより一層確
実にかつ容易に検出して保護することができる。
備の系統連系保護装置においては、多段階検出の手法に
より、系統連系中には系統に与える影響を少なくし、単
独運転時には周波数変動を早く拡大する動作に加えて、
電圧変動基準をアシストし、単独運転時の周波数変動を
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、周波数変動を拡大して、前述した従来のように高
価な転送遮断装置を設けることなく、系統連系中の自家
用発電設備の単独運転を自家用発電設備側でより一層確
実にかつ容易に検出して保護することができる。
【００１９】一方、請求項３に対応する発明の発電設備
の系統連系保護装置は、上記請求項１または請求項２に
対応する発明の発電設備の系統連系保護装置において、
前記周波数変化率積算手段により積算された周波数変化
率積算量をゼロにリセットするリセット手段を更に備え
て成る。
の系統連系保護装置は、上記請求項１または請求項２に
対応する発明の発電設備の系統連系保護装置において、
前記周波数変化率積算手段により積算された周波数変化
率積算量をゼロにリセットするリセット手段を更に備え
て成る。
【００２０】従って、請求項３に対応する発明の発電設
備の系統連系保護装置においては、リセット手段によっ
て、前記周波数変化率積算量をゼロにリセットすること
ができるので、例えば系統連系中の周波数の緩やかな変
動が生じている場合には、周波数変化率の積算量が増加
し続けることを防ぎ、単独運転状態に移行した時の周波
数変動方向ではない極性にバイアス手段からバイアスが
かけられるのを防止することができる。また、系統連系
中にバイアス手段からバイアスがかけられることで無効
電力横流の増加や電圧変動が生じるのを抑制することが
できる。
備の系統連系保護装置においては、リセット手段によっ
て、前記周波数変化率積算量をゼロにリセットすること
ができるので、例えば系統連系中の周波数の緩やかな変
動が生じている場合には、周波数変化率の積算量が増加
し続けることを防ぎ、単独運転状態に移行した時の周波
数変動方向ではない極性にバイアス手段からバイアスが
かけられるのを防止することができる。また、系統連系
中にバイアス手段からバイアスがかけられることで無効
電力横流の増加や電圧変動が生じるのを抑制することが
できる。
【００２１】また、請求項４に対応する発明の発電設備
の系統連系保護装置は、上記請求項１乃至請求項３のい
ずれか１項に対応する発明の発電設備の系統連系保護装
置において、保護手段としては、周波数変動の検出によ
り系統母線から自家用発電設備を解列させるか否かを、
周波数変化率検出手段により検出された周波数変化率が
ある値を超えることにより判定するか、または周波数変
化率積算手段により積算された周波数変化率積算量があ
る値を超えることにより判定するか、あるいはこれら両
者の判定の論理積条件により判定するようにしている。
の系統連系保護装置は、上記請求項１乃至請求項３のい
ずれか１項に対応する発明の発電設備の系統連系保護装
置において、保護手段としては、周波数変動の検出によ
り系統母線から自家用発電設備を解列させるか否かを、
周波数変化率検出手段により検出された周波数変化率が
ある値を超えることにより判定するか、または周波数変
化率積算手段により積算された周波数変化率積算量があ
る値を超えることにより判定するか、あるいはこれら両
者の判定の論理積条件により判定するようにしている。
【００２２】従って、請求項４に対応する発明の発電設
備の系統連系保護装置においては、自家用発電設備の周
波数変化率がある値を超えるか、または周波数変化率積
算量がある値を超えるか、あるいはこれら両者の論理積
の条件が成立したことで、系統母線から自家用発電設備
を解列させることにより、系統連系中の自家用発電設備
の単独運転を自家用発電設備側でより一層確実にかつ容
易に検出して保護することができる。
備の系統連系保護装置においては、自家用発電設備の周
波数変化率がある値を超えるか、または周波数変化率積
算量がある値を超えるか、あるいはこれら両者の論理積
の条件が成立したことで、系統母線から自家用発電設備
を解列させることにより、系統連系中の自家用発電設備
の単独運転を自家用発電設備側でより一層確実にかつ容
易に検出して保護することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
て図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】（第１の実施の形態）図１は、本実施の形
態による発電設備の系統連系保護装置の構成例を示すブ
ロック図であり、図１１と同一部分には同一符号を付し
てその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ
述べる。
態による発電設備の系統連系保護装置の構成例を示すブ
ロック図であり、図１１と同一部分には同一符号を付し
てその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ
述べる。
【００２５】図１に示すように、本実施の形態による発
電設備の系統連系保護装置が、前記図１１に示した従来
の発電設備の系統連系保護装置と異なる点は、前述した
高価な転送遮断装置８を省略し、その代わりに、以下の
ような構成としていることである。
電設備の系統連系保護装置が、前記図１１に示した従来
の発電設備の系統連系保護装置と異なる点は、前述した
高価な転送遮断装置８を省略し、その代わりに、以下の
ような構成としていることである。
【００２６】すなわち、図１に示すように、前記交流発
電機１２の出力電圧から、周波数（ｆ）検出器３１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／ｄｔ）検出器３２により周波数変化率Ｖ３０を
検出する。
電機１２の出力電圧から、周波数（ｆ）検出器３１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／ｄｔ）検出器３２により周波数変化率Ｖ３０を
検出する。
【００２７】周波数変化率（ｄｆ／ｄｔ）過大検出器３
３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場合に異常出力信号Ｖ３
１を出力して、故障トリップ回路２３に与える。
３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場合に異常出力信号Ｖ３
１を出力して、故障トリップ回路２３に与える。
【００２８】故障トリップ回路２３は、異常出力信号Ｖ
３１が与えられた場合に、遮断器１１に対してトリップ
信号を与えて電路を開放する。
３１が与えられた場合に、遮断器１１に対してトリップ
信号を与えて電路を開放する。
【００２９】無効電力（Ｑ）検出器３５は、変流器２１
により検出された交流発電機１２の出力電流と、交流発
電機１２の出力電圧を入力して無効電力Ｑを検出する。
により検出された交流発電機１２の出力電流と、交流発
電機１２の出力電圧を入力して無効電力Ｑを検出する。
【００３０】有効電力（Ｐ）検出器３６は、変流器２１
により検出された交流発電機１２の出力電流と、交流発
電機１２の出力電圧とを入力して、これらを基に有効電
力Ｐを検出する。
により検出された交流発電機１２の出力電流と、交流発
電機１２の出力電圧とを入力して、これらを基に有効電
力Ｐを検出する。
【００３１】一方、有効電力制御回路（ＡＰＲ）３８
は、有効電力基準（Ｐ* ）設定器３７からの有効電力基
準Ｐ* と、有効電力検出器３６からの有効電力Ｐとを比
較し、これらの偏差を調速機１５に与えてエンジン１６
の原動機制御を行なう。
は、有効電力基準（Ｐ* ）設定器３７からの有効電力基
準Ｐ* と、有効電力検出器３６からの有効電力Ｐとを比
較し、これらの偏差を調速機１５に与えてエンジン１６
の原動機制御を行なう。
【００３２】電圧変動基準決定手段４０は、周波数変化
率検出器３２からの周波数変化率Ｖ３０を入力として、
電圧変動基準ΔＶ* １を出力するものであり、周波数変
化率Ｖ３０が正（周波数が上昇中）の場合には、交流発
電機１２の出力電圧を低下させて周波数上昇を助長さ
せ、また周波数変化率Ｖ３０が負（周波数が下降中）の
場合には、交流発電機１２の出力電圧を上昇させて周波
数下降を助長させる電圧変動基準ΔＶ* １をそれぞれ出
力するように、周波数変化率Ｖ３０と電圧変動基準Ｖ３
０との関係を、例えば図２で示すような関数で定義す
る。
率検出器３２からの周波数変化率Ｖ３０を入力として、
電圧変動基準ΔＶ* １を出力するものであり、周波数変
化率Ｖ３０が正（周波数が上昇中）の場合には、交流発
電機１２の出力電圧を低下させて周波数上昇を助長さ
せ、また周波数変化率Ｖ３０が負（周波数が下降中）の
場合には、交流発電機１２の出力電圧を上昇させて周波
数下降を助長させる電圧変動基準ΔＶ* １をそれぞれ出
力するように、周波数変化率Ｖ３０と電圧変動基準Ｖ３
０との関係を、例えば図２で示すような関数で定義す
る。
【００３３】なお、図２では、二つの例の関数（ａ）と
（ｂ）について示している。
（ｂ）について示している。
【００３４】周波数変化率積算手段４１は、周波数変化
率Ｖ３０の正（周波数が上昇中）と負（周波数が下降
中）の信号を積算する。
率Ｖ３０の正（周波数が上昇中）と負（周波数が下降
中）の信号を積算する。
【００３５】周波数変動傾向判定手段４２は、周波数変
化率積算手段４１により得られる周波数変化率積算量を
基に、大まかな周波数の変動方向を判定する。
化率積算手段４１により得られる周波数変化率積算量を
基に、大まかな周波数の変動方向を判定する。
【００３６】バイアス手段４３は、周波数変動傾向判定
手段４２にて得られる周波数の変動方向に応じて、周波
数上昇傾向ならば電圧変動基準ΔＶ* １を下げるバイア
ス信号ΔＶ* ２を、周波数下降傾向ならば電圧変動基準
ΔＶ* １を上げるバイアス信号ΔＶ* ２をそれぞれ出力
する。
手段４２にて得られる周波数の変動方向に応じて、周波
数上昇傾向ならば電圧変動基準ΔＶ* １を下げるバイア
ス信号ΔＶ* ２を、周波数下降傾向ならば電圧変動基準
ΔＶ* １を上げるバイアス信号ΔＶ* ２をそれぞれ出力
する。
【００３７】無効電力制御回路（ＡＱＲ）４５は、無効
電力基準（Ｑ* ）設定器４４からの無効電力基準Ｑ*
と、無効電力検出器３５で検出した無効電力Ｑとを一致
させるための電圧基準ΔＶＱ* を出力する。
電力基準（Ｑ* ）設定器４４からの無効電力基準Ｑ*
と、無効電力検出器３５で検出した無効電力Ｑとを一致
させるための電圧基準ΔＶＱ* を出力する。
【００３８】自動電圧調整装置（ＡＶＲ）１３は、電圧
基準（Ｖ* ）設定器（９０Ｒ）４６からの電圧基準Ｖ*
と、無効電力制御回路４５からの電圧基準ΔＶＱ* と、
電圧変動基準決定手段４０からの電圧変動基準ΔＶ* １
と、バイアス手段４３からのバイアス信号ΔＶ* ２とに
基づいて、交流発電機１２の出力電圧を制御するように
界磁巻線１４の界磁を調整する。
基準（Ｖ* ）設定器（９０Ｒ）４６からの電圧基準Ｖ*
と、無効電力制御回路４５からの電圧基準ΔＶＱ* と、
電圧変動基準決定手段４０からの電圧変動基準ΔＶ* １
と、バイアス手段４３からのバイアス信号ΔＶ* ２とに
基づいて、交流発電機１２の出力電圧を制御するように
界磁巻線１４の界磁を調整する。
【００３９】なお、上記において、有効電力基準（Ｐ
* ）設定器３７と、有効電力制御回路３８と、調速機１
５と、エンジン１６とにより、有効電力制御ループを構
成している。
* ）設定器３７と、有効電力制御回路３８と、調速機１
５と、エンジン１６とにより、有効電力制御ループを構
成している。
【００４０】また、無効電力基準設定器４４と、無効電
力検出器３５と、無効電力制御回路４５とにより、無効
電力制御ループを構成している。
力検出器３５と、無効電力制御回路４５とにより、無効
電力制御ループを構成している。
【００４１】さらに、電圧基準（Ｖ* ）設定器（９０
Ｒ）４６と、無効電力制御回路４５の出力である電圧基
準ΔＶＱ* と、電圧変動基準決定手段４０からの電圧変
動基準ΔＶ* １と、バイアス手段４３からのバイアス信
号ΔＶ* ２と、自動電圧調整装置１３とにより、電圧制
御ループを構成している。
Ｒ）４６と、無効電力制御回路４５の出力である電圧基
準ΔＶＱ* と、電圧変動基準決定手段４０からの電圧変
動基準ΔＶ* １と、バイアス手段４３からのバイアス信
号ΔＶ* ２と、自動電圧調整装置１３とにより、電圧制
御ループを構成している。
【００４２】次に、以上のように構成した本実施の形態
による発電設備の系統連系保護装置の作用について、図
３乃至図６を参照して説明する。
による発電設備の系統連系保護装置の作用について、図
３乃至図６を参照して説明する。
【００４３】図３において、いま交流発電機１２の出力
の有効電力をＰ、無効電力をＱ、負荷６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および無効電力ΔＱは、それぞれ
次のように表わされる。
の有効電力をＰ、無効電力をＱ、負荷６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および無効電力ΔＱは、それぞれ
次のように表わされる。
【００４４】ΔＰ＝Ｐ−ＰＬ
ΔＱ＝Ｑ−ＱＬ
ここで、交流発電機１２と系統間のインダクタンス分を
ｌとし、負荷６の電圧をＶ、周波数をｆとする。
ｌとし、負荷６の電圧をＶ、周波数をｆとする。
【００４５】そうすると、通常の場合には、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、保護継
電器２５〜２９で検出することができず、単独運転を継
続することになる。
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、保護継
電器２５〜２９で検出することができず、単独運転を継
続することになる。
【００４６】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に行な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に行な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。
【００４７】単独運転中の電圧は、Ｐ＝Ｖ2 ／Ｒで決ま
る。
る。
【００４８】一方、単独運転中の周波数ｆは、Ｑ＝（Ｖ
2 ωＣ）−（Ｖ2 ／ωＬ）で決まる。
2 ωＣ）−（Ｖ2 ／ωＬ）で決まる。
【００４９】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よりも、交流発電機１２が供給する
無効電力が進み方向にずれている時には、周波数ｆが上
昇してコンデンサ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。
求する無効電力ＱＬよりも、交流発電機１２が供給する
無効電力が進み方向にずれている時には、周波数ｆが上
昇してコンデンサ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。
【００５０】また、交流発電機１２が供給する無効電力
が負荷５の要求する無効電力ＱＬよりも遅れ方向にずれ
ている時には、周波数ｆが下降して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。
が負荷５の要求する無効電力ＱＬよりも遅れ方向にずれ
ている時には、周波数ｆが下降して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。
【００５１】次に、ΔＰ≒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４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，
ｆ２に接近する。
になった場合の周波数変動は、図４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，
ｆ２に接近する。
【００５２】図４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。
の場合であり、ｆ２はΔＱがわずかに遅れた場合であ
る。
【００５３】図４に示す＋Δｆ、−Δｆは、保護継電器
２５〜２９で単独運転が検出できるレベルである。
２５〜２９で単独運転が検出できるレベルである。
【００５４】図５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る。
を説明するための図である。
【００５５】図５において、ｆは周波数検出器３１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３２により検出された周波数変化率であり、電圧変
動基準ΔＶ* １は電圧変動基準決定手段４０の出力を示
している。
出された周波数ｆであり、ｄｆ／ｄｔは周波数変化率検
出器３２により検出された周波数変化率であり、電圧変
動基準ΔＶ* １は電圧変動基準決定手段４０の出力を示
している。
【００５６】いま、周波数ｆが図５に示すように変化す
ると、ｄｆ／ｄｔはこれより９０°位相の進んだ波形と
なる。
ると、ｄｆ／ｄｔはこれより９０°位相の進んだ波形と
なる。
【００５７】ここで、ｄｆ／ｄｔ＞０の場合には、周波
数ｆが上昇中であるので、この間に電圧変動基準決定手
段４０から電圧低下指令（進み無効電力指令）が出力さ
れ、周波数ｆは更に上昇するように作用する。
数ｆが上昇中であるので、この間に電圧変動基準決定手
段４０から電圧低下指令（進み無効電力指令）が出力さ
れ、周波数ｆは更に上昇するように作用する。
【００５８】また、ｄｆ／ｄｔ＜０の場合には、周波数
ｆが下降中であるので、この間に電圧変動基準決定手段
４０から電圧上昇指令（遅れ無効電力指令）が出力さ
れ、周波数ｆは更に下降するように作用する。
ｆが下降中であるので、この間に電圧変動基準決定手段
４０から電圧上昇指令（遅れ無効電力指令）が出力さ
れ、周波数ｆは更に下降するように作用する。
【００５９】この時、系統解列後のｄｆ／ｄｔの極性
が、微少時間間隔で正負に変化すると、励磁系の遅れの
ために電圧変動基準による電圧変動が充分に為されず、
スムーズな周波数変動に移行し難いことが考えられる。
が、微少時間間隔で正負に変化すると、励磁系の遅れの
ために電圧変動基準による電圧変動が充分に為されず、
スムーズな周波数変動に移行し難いことが考えられる。
【００６０】そこで、周波数変化率積算手段４１と周波
数変動傾向判定手段４２とを用いて、周波数変化率を積
算することで周波数ｆの大まかな変動を捉え、変動方向
に従い電圧変動基準ΔＶ* １にバイアス信号ΔＶ* ２を
与えることで、電圧変動方向を上昇あるいは下降方向の
片側に保持して、電圧変動し易くなるようにアシストす
る。
数変動傾向判定手段４２とを用いて、周波数変化率を積
算することで周波数ｆの大まかな変動を捉え、変動方向
に従い電圧変動基準ΔＶ* １にバイアス信号ΔＶ* ２を
与えることで、電圧変動方向を上昇あるいは下降方向の
片側に保持して、電圧変動し易くなるようにアシストす
る。
【００６１】電圧変動に伴なう正帰還作用によって周波
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３３によって検出することによ
り、従来用いていた高価な転送遮断装置８を用いなくて
も、自家用発電設備１０の単独運転を自家用発電設備１
０側で確実に検出することができる。
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３３によって検出することによ
り、従来用いていた高価な転送遮断装置８を用いなくて
も、自家用発電設備１０の単独運転を自家用発電設備１
０側で確実に検出することができる。
【００６２】このようにして、自家用発電設備１０の単
独運転時の周波数変動を、図４に示すような特性から図
６に示すような特性に拡大して、周波数や周波数変化率
異常を検出することにより、自家用発電設備１０の単独
運転を自家用発電設備１０側で確実に検出することが容
易になる。
独運転時の周波数変動を、図４に示すような特性から図
６に示すような特性に拡大して、周波数や周波数変化率
異常を検出することにより、自家用発電設備１０の単独
運転を自家用発電設備１０側で確実に検出することが容
易になる。
【００６３】上述したように、本実施の形態による発電
設備の系統連系保護装置では、交流発電機１２の周波数
変化率ｄｆ／ｄｔを検出し、周波数変化率がｄｆ／ｄｔ
＞０の場合には電圧低下指令を得て、周波数変化率がｄ
ｆ／ｄｔ＜０の場合には電圧上昇指令を得て、さらに周
波数変動の大まかな傾向から先の電圧低下指令または電
圧上昇指令をアシストして得られる電圧変動基準を自動
電圧調整装置１３に与えることで、交流発電機１２の出
力電圧を変化させるようにしているので、周波数変動を
拡大して、前述した従来のように高価な転送遮断装置８
を設けることなく、系統連系中の自家用発電設備１０の
単独運転を自家用発電設備１０側で確実にかつ容易に検
出して保護することが可能となる。
設備の系統連系保護装置では、交流発電機１２の周波数
変化率ｄｆ／ｄｔを検出し、周波数変化率がｄｆ／ｄｔ
＞０の場合には電圧低下指令を得て、周波数変化率がｄ
ｆ／ｄｔ＜０の場合には電圧上昇指令を得て、さらに周
波数変動の大まかな傾向から先の電圧低下指令または電
圧上昇指令をアシストして得られる電圧変動基準を自動
電圧調整装置１３に与えることで、交流発電機１２の出
力電圧を変化させるようにしているので、周波数変動を
拡大して、前述した従来のように高価な転送遮断装置８
を設けることなく、系統連系中の自家用発電設備１０の
単独運転を自家用発電設備１０側で確実にかつ容易に検
出して保護することが可能となる。
【００６４】（第２の実施の形態）図７は、本実施の形
態による発電設備の系統連系保護装置の構成例を示すブ
ロック図であり、図１と同一部分には同一符号を付して
その説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述
べる。
態による発電設備の系統連系保護装置の構成例を示すブ
ロック図であり、図１と同一部分には同一符号を付して
その説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述
べる。
【００６５】図７に示すように、本実施の形態による発
電設備の系統連系保護装置が、前記図１に示した発電設
備の系統連系保護装置と異なる点は、以下のような構成
としていることである。
電設備の系統連系保護装置が、前記図１に示した発電設
備の系統連系保護装置と異なる点は、以下のような構成
としていることである。
【００６６】すなわち、図７に示すように、前記図１に
おける電圧変動基準決定手段４０に下記の機能を追加
し、さらに電圧変動基準切り換え手段５１と、スイッチ
手段５２とを、新たに付加した構成としている。
おける電圧変動基準決定手段４０に下記の機能を追加
し、さらに電圧変動基準切り換え手段５１と、スイッチ
手段５２とを、新たに付加した構成としている。
【００６７】電圧変動基準決定手段４０は、前述したよ
うに、周波数変化率Ｖ３０と電圧変動基準Ｖ３０との関
係を関数で定義すると共に、上記関数のゲインを複数段
で切り換え可能または上記関数の形状を複数段で切り換
え可能としている。
うに、周波数変化率Ｖ３０と電圧変動基準Ｖ３０との関
係を関数で定義すると共に、上記関数のゲインを複数段
で切り換え可能または上記関数の形状を複数段で切り換
え可能としている。
【００６８】電圧変動基準切り換え手段５１は、前記周
波数変化率検出器３２により検出された周波数変化率に
対して複数のしきい値を設定し、この各しきい値を越え
る毎に、電圧変動基準決定手段４０に対して、上記関数
のゲイン切り換え、または上記関数の形状切り換えの切
り換え指令を出力する。
波数変化率検出器３２により検出された周波数変化率に
対して複数のしきい値を設定し、この各しきい値を越え
る毎に、電圧変動基準決定手段４０に対して、上記関数
のゲイン切り換え、または上記関数の形状切り換えの切
り換え指令を出力する。
【００６９】スイッチ手段５２は、電圧変動基準切り換
え手段５１から出力される切り換え指令に応じて、前記
バイアス手段４３によるバイアスをかけるかどうかを制
御する。
え手段５１から出力される切り換え指令に応じて、前記
バイアス手段４３によるバイアスをかけるかどうかを制
御する。
【００７０】次に、以上のように構成した本実施の形態
による発電設備の系統連系保護装置の作用について、図
８を参照して説明する。
による発電設備の系統連系保護装置の作用について、図
８を参照して説明する。
【００７１】図７において、電圧変動基準決定手段４０
は、周波数変化率検出器３２からの周波数変化率Ｖ３０
を入力し、電圧変動基準ΔＶ* １を出力する。
は、周波数変化率検出器３２からの周波数変化率Ｖ３０
を入力し、電圧変動基準ΔＶ* １を出力する。
【００７２】ここで、前述した第１の実施の形態と同様
に、周波数変化率が正（周波数が上昇中）の場合には、
交流発電機１２の出力電圧を低下させて周波数上昇を助
長させ、また周波数変化率が負（周波数が下降中）の場
合には、交流発電機１２の出力電圧を上昇させて周波数
下降を助長させるような電圧変動基準ΔＶ* １を出力す
る。
に、周波数変化率が正（周波数が上昇中）の場合には、
交流発電機１２の出力電圧を低下させて周波数上昇を助
長させ、また周波数変化率が負（周波数が下降中）の場
合には、交流発電機１２の出力電圧を上昇させて周波数
下降を助長させるような電圧変動基準ΔＶ* １を出力す
る。
【００７３】電圧変動に基づく周波数変動は、電圧変動
が大きいと周波数変動も大きくなる。自家用発電設備１
０が、単独運転であるか系統連系中であるかを区別する
には、単独運転に陥った時に十分な周波数変動を招く電
圧変動を与えることが好ましいが、系統連系中に大きな
電圧変動指令を与えることは系統に擾乱を招く要素にな
ることが懸念される。
が大きいと周波数変動も大きくなる。自家用発電設備１
０が、単独運転であるか系統連系中であるかを区別する
には、単独運転に陥った時に十分な周波数変動を招く電
圧変動を与えることが好ましいが、系統連系中に大きな
電圧変動指令を与えることは系統に擾乱を招く要素にな
ることが懸念される。
【００７４】そこで、最初は系統に悪影響とならないレ
ベルの小さい電圧変動基準ΔＶ* １にしておく。最初の
電圧変動基準ΔＶ* １の働きで、周波数変化率が最初に
設定していたしきい値を越えると、電圧変動基準ΔＶ*
１を大きく与えるようにする。
ベルの小さい電圧変動基準ΔＶ* １にしておく。最初の
電圧変動基準ΔＶ* １の働きで、周波数変化率が最初に
設定していたしきい値を越えると、電圧変動基準ΔＶ*
１を大きく与えるようにする。
【００７５】そして、この影響でさらに周波数変化率が
次のしきい値を越えると、さらに電圧変動基準ΔＶ* １
を大きく与えるようにする。
次のしきい値を越えると、さらに電圧変動基準ΔＶ* １
を大きく与えるようにする。
【００７６】以上の繰り返しを何回か行ない、単独運転
らしきを確認しながら、電圧変動基準ΔＶ* １による作
用を段階的に大きくする多段階検出の手法を実現する。
らしきを確認しながら、電圧変動基準ΔＶ* １による作
用を段階的に大きくする多段階検出の手法を実現する。
【００７７】この多段階検出の手法は、複数の周波数変
化率しきい値を持ち、電圧変動基準決定手段４０に電圧
変動基準の切り換え指令を出力する電圧変動基準切り換
え手段５１により実現する。
化率しきい値を持ち、電圧変動基準決定手段４０に電圧
変動基準の切り換え指令を出力する電圧変動基準切り換
え手段５１により実現する。
【００７８】また、電圧変動基準決定手段４０において
は、周波数変化率から電圧変動基準を決定する関数のゲ
インの切り換えまたは関数の形状を切り換え可能とし、
電圧変動基準切り換え手段５１からの指令に応じて切り
換える。
は、周波数変化率から電圧変動基準を決定する関数のゲ
インの切り換えまたは関数の形状を切り換え可能とし、
電圧変動基準切り換え手段５１からの指令に応じて切り
換える。
【００７９】図８は、電圧変動基準を決定する関数の一
例を示すイメージ図で、関数を複数段用意し、リミット
レベルを設けることもできる。
例を示すイメージ図で、関数を複数段用意し、リミット
レベルを設けることもできる。
【００８０】周波数変化率積算手段４１、周波数変動傾
向判定手段４２、バイアス手段４３は、前述した第１の
実施の形態と同様に作用するが、周波数変化率の拡大が
ある程度進行すると、バイアス信号ΔＶ* ２が無くと
も、多段階検出の手法において十分な電圧変動基準ΔＶ
* １が得られる。
向判定手段４２、バイアス手段４３は、前述した第１の
実施の形態と同様に作用するが、周波数変化率の拡大が
ある程度進行すると、バイアス信号ΔＶ* ２が無くと
も、多段階検出の手法において十分な電圧変動基準ΔＶ
* １が得られる。
【００８１】そこで、スイッチ手段５２により、多段階
検出の進行に合わせて、バイアス信号ΔＶ* ２によるア
シストを停止する。
検出の進行に合わせて、バイアス信号ΔＶ* ２によるア
シストを停止する。
【００８２】このようにして、多段階検出の手法によ
り、系統連系中には系統に与える影響を少なくし、単独
運転時には周波数変動を早く拡大する動作に加えて、電
圧変動基準ΔＶ* １をアシストし、自家用発電設備１０
の単独運転時の周波数変動を、図４に示すような特性か
ら図６に示すような特性に拡大して、周波数や周波数変
化率異常を検出することにより、自家用発電設備１０の
単独運転を自家用発電設備１０側で確実に検出すること
が容易になる。
り、系統連系中には系統に与える影響を少なくし、単独
運転時には周波数変動を早く拡大する動作に加えて、電
圧変動基準ΔＶ* １をアシストし、自家用発電設備１０
の単独運転時の周波数変動を、図４に示すような特性か
ら図６に示すような特性に拡大して、周波数や周波数変
化率異常を検出することにより、自家用発電設備１０の
単独運転を自家用発電設備１０側で確実に検出すること
が容易になる。
【００８３】上述したように、本実施の形態による発電
設備の系統連系保護装置では、多段階検出の手法によ
り、系統連系中には系統に与える影響を少なくし、単独
運転時には周波数変動を早く拡大する動作に加えて、電
圧変動基準をアシストし、単独運転時の周波数変動を拡
大して、周波数や周波数変化率異常を検出するようにし
ているので、周波数変動を拡大して、前述した従来のよ
うに高価な転送遮断装置８を設けることなく、系統連系
中の自家用発電設備１０の単独運転を自家用発電設備１
０側でより一層確実にかつ容易に検出して保護すること
が可能となる。
設備の系統連系保護装置では、多段階検出の手法によ
り、系統連系中には系統に与える影響を少なくし、単独
運転時には周波数変動を早く拡大する動作に加えて、電
圧変動基準をアシストし、単独運転時の周波数変動を拡
大して、周波数や周波数変化率異常を検出するようにし
ているので、周波数変動を拡大して、前述した従来のよ
うに高価な転送遮断装置８を設けることなく、系統連系
中の自家用発電設備１０の単独運転を自家用発電設備１
０側でより一層確実にかつ容易に検出して保護すること
が可能となる。
【００８４】（第３の実施の形態）図９は、本実施の形
態による発電設備の系統連系保護装置の要部構成例を示
すブロック図であり、図１および図７と同一部分には同
一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分
についてのみ述べる。
態による発電設備の系統連系保護装置の要部構成例を示
すブロック図であり、図１および図７と同一部分には同
一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分
についてのみ述べる。
【００８５】図９に示すように、本実施の形態による発
電設備の系統連系保護装置が、前記図１および図７に示
した発電設備の系統連系保護装置と異なる点は、以下の
ような構成としていることである。
電設備の系統連系保護装置が、前記図１および図７に示
した発電設備の系統連系保護装置と異なる点は、以下の
ような構成としていることである。
【００８６】すなわち、図９に示すように、前記図１お
よび図７に、リセット手段６１を新たに付加した構成と
している。
よび図７に、リセット手段６１を新たに付加した構成と
している。
【００８７】リセット手段６１は、前記周波数変化率検
出器３２により検出された周波数変化率がゼロ近辺の微
少な範囲の値であるかどうかを判定し、ゼロ近辺の微少
な範囲の値である場合には、前記周波数変化率積算手段
４１により積算された周波数変化率積算量をゼロにリセ
ットする。
出器３２により検出された周波数変化率がゼロ近辺の微
少な範囲の値であるかどうかを判定し、ゼロ近辺の微少
な範囲の値である場合には、前記周波数変化率積算手段
４１により積算された周波数変化率積算量をゼロにリセ
ットする。
【００８８】次に、以上のように構成した本実施の形態
による発電設備の系統連系保護装置の作用について説明
する。
による発電設備の系統連系保護装置の作用について説明
する。
【００８９】図９において、リセット手段６１は、周波
数変化率がゼロ近辺の微少な範囲の値であるかどうかを
判定し、微少な範囲にあれば周波数変化率積算手段４１
に対して、周波数変化率積算量をリセットする指令を出
力する。
数変化率がゼロ近辺の微少な範囲の値であるかどうかを
判定し、微少な範囲にあれば周波数変化率積算手段４１
に対して、周波数変化率積算量をリセットする指令を出
力する。
【００９０】これにより、系統連系中の周波数の緩やか
な変動に伴なって、周波数変化率の積算量が増加し続け
ることを防ぎ、単独運転状態に移行した時の周波数変動
方向ではない極性にバイアス手段４３からバイアス信号
ΔＶ* ２が出力されることを防ぐことができる。
な変動に伴なって、周波数変化率の積算量が増加し続け
ることを防ぎ、単独運転状態に移行した時の周波数変動
方向ではない極性にバイアス手段４３からバイアス信号
ΔＶ* ２が出力されることを防ぐことができる。
【００９１】また、系統連系中にバイアス手段４３から
のバイアス信号ΔＶ* ２が出力されることで、無効電力
横流の増加や電圧変動が生じることを抑制することもで
きる。
のバイアス信号ΔＶ* ２が出力されることで、無効電力
横流の増加や電圧変動が生じることを抑制することもで
きる。
【００９２】上述したように、本実施の形態による発電
設備の系統連系保護装置では、自家用発電設備１０の周
波数変化率がゼロ近辺の微少な範囲の値である場合に、
周波数変化率積算量をゼロにリセットするようにしてい
るので、系統連系中の周波数の緩やかな変動に伴ない、
周波数変化率の積算量が増加し続けることを防ぎ、単独
運転状態に移行した時の周波数変動方向ではない極性に
バイアス手段４３からバイアスがかけられるのを防止す
ることが可能となる。
設備の系統連系保護装置では、自家用発電設備１０の周
波数変化率がゼロ近辺の微少な範囲の値である場合に、
周波数変化率積算量をゼロにリセットするようにしてい
るので、系統連系中の周波数の緩やかな変動に伴ない、
周波数変化率の積算量が増加し続けることを防ぎ、単独
運転状態に移行した時の周波数変動方向ではない極性に
バイアス手段４３からバイアスがかけられるのを防止す
ることが可能となる。
【００９３】また、系統連系中にバイアス手段４３から
バイアスがかけられることで、無効電力横流の増加や電
圧変動が生じるのを抑制することが可能となる。
バイアスがかけられることで、無効電力横流の増加や電
圧変動が生じるのを抑制することが可能となる。
【００９４】（第４の実施の形態）図１０（ａ）は、本
実施の形態による発電設備の系統連系保護装置の要部構
成例を示すブロック図であり、図１および図７と同一部
分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異
なる部分についてのみ述べる。
実施の形態による発電設備の系統連系保護装置の要部構
成例を示すブロック図であり、図１および図７と同一部
分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異
なる部分についてのみ述べる。
【００９５】図１０（ａ）に示すように、本実施の形態
による発電設備の系統連系保護装置が、前記図１および
図７に示した発電設備の系統連系保護装置と異なる点
は、以下のような構成としていることである。
による発電設備の系統連系保護装置が、前記図１および
図７に示した発電設備の系統連系保護装置と異なる点
は、以下のような構成としていることである。
【００９６】すなわち、図１０（ａ）に示すように、前
記図１および図７に、周波数変化率積算量過大検出器６
２と、論理和回路ＯＲとを、新たに付加した構成として
いる。
記図１および図７に、周波数変化率積算量過大検出器６
２と、論理和回路ＯＲとを、新たに付加した構成として
いる。
【００９７】周波数変化率積算量過大検出器６２は、前
記周波数変化率積算手段４１からの周波数変化率積算量
が設定値以上になるかどうかを検出し、過大を示す信号
を出力する。
記周波数変化率積算手段４１からの周波数変化率積算量
が設定値以上になるかどうかを検出し、過大を示す信号
を出力する。
【００９８】論理和回路ＯＲは、前記周波数変化率過大
検出器３３からの検出信号と、周波数変化率積算量過大
検出器６２からの検出信号とを入力し、両者の論理和信
号を異常出力信号Ｖ３１として、前記故障トリップ回路
２３に与える。
検出器３３からの検出信号と、周波数変化率積算量過大
検出器６２からの検出信号とを入力し、両者の論理和信
号を異常出力信号Ｖ３１として、前記故障トリップ回路
２３に与える。
【００９９】次に、以上のように構成した本実施の形態
による発電設備の系統連系保護装置の作用について説明
する。
による発電設備の系統連系保護装置の作用について説明
する。
【０１００】図１０（ａ）において、周波数変化率積算
量過大検出器６２は、周波数変化率過大検出器３３から
の検出信号と周波数変化率積算量過大検出器６２からの
検出信号とを基に、周波数変化率が過大になるか周波数
変化率積算量が過大になる場合に、故障トリップ回路２
３に異常出力信号Ｖ３１を与える。
量過大検出器６２は、周波数変化率過大検出器３３から
の検出信号と周波数変化率積算量過大検出器６２からの
検出信号とを基に、周波数変化率が過大になるか周波数
変化率積算量が過大になる場合に、故障トリップ回路２
３に異常出力信号Ｖ３１を与える。
【０１０１】上述したように、本実施の形態による発電
設備の系統連系保護装置では、自家用発電設備１０の周
波数変化率がある値を超えるか、または周波数変化率積
算量がある値を超えたことで、系統母線から自家用発電
設備１０を解列させるようにしているので、系統連系中
の自家用発電設備１０の単独運転を自家用発電設備１０
側でより一層確実にかつ容易に検出して保護することが
可能となる。
設備の系統連系保護装置では、自家用発電設備１０の周
波数変化率がある値を超えるか、または周波数変化率積
算量がある値を超えたことで、系統母線から自家用発電
設備１０を解列させるようにしているので、系統連系中
の自家用発電設備１０の単独運転を自家用発電設備１０
側でより一層確実にかつ容易に検出して保護することが
可能となる。
【０１０２】（変形例）図１０（ｂ）は、本実施の形態
による発電設備の系統連系保護装置の要部構成例を示す
ブロック図であり、図１および図７と同一部分には同一
符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分に
ついてのみ述べる。
による発電設備の系統連系保護装置の要部構成例を示す
ブロック図であり、図１および図７と同一部分には同一
符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分に
ついてのみ述べる。
【０１０３】図１０（ｂ）に示すように、本実施の形態
による発電設備の系統連系保護装置が、前記図１および
図７に示した発電設備の系統連系保護装置と異なる点
は、以下のような構成としていることである。
による発電設備の系統連系保護装置が、前記図１および
図７に示した発電設備の系統連系保護装置と異なる点
は、以下のような構成としていることである。
【０１０４】すなわち、図１０（ｂ）に示すように、前
記図１および図７に、周波数変化率積算量過大検出器６
２と、論理積回路ＡＮＤとを、新たに付加した構成とし
ている。
記図１および図７に、周波数変化率積算量過大検出器６
２と、論理積回路ＡＮＤとを、新たに付加した構成とし
ている。
【０１０５】周波数変化率積算量過大検出器６２は、前
記周波数変化率積算手段４１からの周波数変化率積算量
が設定値以上になるかどうかを検出し、過大を示す信号
を出力する。
記周波数変化率積算手段４１からの周波数変化率積算量
が設定値以上になるかどうかを検出し、過大を示す信号
を出力する。
【０１０６】論理積回路ＡＮＤは、前記周波数変化率過
大検出器３３からの検出信号と、周波数変化率積算量過
大検出器６２からの検出信号とを入力し、両者の論理積
信号を異常出力信号Ｖ３１として、前記故障トリップ回
路２３に与える。
大検出器３３からの検出信号と、周波数変化率積算量過
大検出器６２からの検出信号とを入力し、両者の論理積
信号を異常出力信号Ｖ３１として、前記故障トリップ回
路２３に与える。
【０１０７】次に、以上のように構成した本実施の形態
による発電設備の系統連系保護装置の作用について説明
する。
による発電設備の系統連系保護装置の作用について説明
する。
【０１０８】図１０（ｂ）において、周波数変化率積算
量過大検出器６２は、周波数変化率過大検出器３３から
の検出信号と周波数変化率積算量過大検出器６２からの
検出信号とを基に、周波数変化率が過大になり、かつ周
波数変化率積算量が過大になった場合に、故障トリップ
回路２３に異常出力信号Ｖ３１を与える。
量過大検出器６２は、周波数変化率過大検出器３３から
の検出信号と周波数変化率積算量過大検出器６２からの
検出信号とを基に、周波数変化率が過大になり、かつ周
波数変化率積算量が過大になった場合に、故障トリップ
回路２３に異常出力信号Ｖ３１を与える。
【０１０９】上述したように、本実施の形態による発電
設備の系統連系保護装置では、自家用発電設備１０の周
波数変化率がある値を超え、かつ周波数変化率積算量が
ある値を超えた論理積の条件が成立したことで、系統母
線から自家用発電設備１０を解列させるようにしている
ので、系統連系中の自家用発電設備１０の単独運転を自
家用発電設備１０側でより一層確実にかつ容易に検出し
て保護することが可能となる。
設備の系統連系保護装置では、自家用発電設備１０の周
波数変化率がある値を超え、かつ周波数変化率積算量が
ある値を超えた論理積の条件が成立したことで、系統母
線から自家用発電設備１０を解列させるようにしている
ので、系統連系中の自家用発電設備１０の単独運転を自
家用発電設備１０側でより一層確実にかつ容易に検出し
て保護することが可能となる。
【０１１０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の発電設備
の系統連系保護装置によれば、高価な転送遮断装置を設
けることなく、系統連系中の自家用発電設備の単独運転
を自家用発電設備側で確実にかつ容易に検出して保護す
ることが可能となる。
の系統連系保護装置によれば、高価な転送遮断装置を設
けることなく、系統連系中の自家用発電設備の単独運転
を自家用発電設備側で確実にかつ容易に検出して保護す
ることが可能となる。
【図１】本発明による発電設備の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。
１の実施の形態を示すブロック図。
【図２】同第１の実施の形態による発電設備の系統連系
保護装置における電圧変動基準を決定する関数の形状例
を示す図。
保護装置における電圧変動基準を決定する関数の形状例
を示す図。
【図３】同第１の実施の形態による発電設備の系統連系
保護装置における動作を説明するための図。
保護装置における動作を説明するための図。
【図４】同第１の実施の形態による発電設備の系統連系
保護装置における動作を説明するための図。
保護装置における動作を説明するための図。
【図５】同第１の実施の形態による発電設備の系統連系
保護装置における動作を説明するための図。
保護装置における動作を説明するための図。
【図６】同第１の実施の形態による発電設備の系統連系
保護装置における動作を説明するための図。
保護装置における動作を説明するための図。
【図７】本発明による発電設備の系統連系保護装置の第
２の実施の形態を示すブロック図。
２の実施の形態を示すブロック図。
【図８】同第２の実施の形態による発電設備の系統連系
保護装置における多段階検出手法における電圧変動基準
を決定する関数の形状例を示す図。
保護装置における多段階検出手法における電圧変動基準
を決定する関数の形状例を示す図。
【図９】本発明による発電設備の系統連系保護装置の第
３の実施の形態を示す要部ブロック図。
３の実施の形態を示す要部ブロック図。
【図１０】本発明による系統連系保護装置の第４の実施
の形態を示す要部ブロック図。
の形態を示す要部ブロック図。
【図１１】従来の発電設備の系統連系保護装置の構成例
を示すブロック図。
を示すブロック図。
１…系統電源、
２…変圧器、
３，５，１１…遮断器、
４…上位変電所、
６…負荷、
７…一般需要家、
１０…自家用発電設備、
１２…交流発電機、
１３…自動電圧調整装置（ＡＶＲ）、
１４…界磁巻線、
１５…調速機、
１６…エンジン、
２０…系統連系保護装置、
２１，２４…変流器、
２３…故障トリップ回路、
２２…発電機異常検出器、
２５…過電流継電器（ＯＣ）、
２６…周波数低下継電器（ＵＦ）、
２７…周波数上昇継電器（ＯＦ）、
２８…過電圧継電器（ＯＶ）、
２９…不足電圧継電器（ＵＶ）、
３１…周波数検出器、
３２…周波数変化率検出器、
３３…周波数変化率過大検出器、
３５…無効電力検出器、
３６…有効電力検出器、
３７…有効電力基準設定器、
３８…有効電力制御回路（ＡＰＲ）、
４０…電圧変動基準決定手段、
４１…周波数変化率積算手段、
４２…周波数変動傾向判定手段、
４３…バイアス手段、
４４…無効電力基準設定器、
４５…無効電力制御回路（ＡＱＲ）、
４６…電圧基準設定器（９０Ｒ）、
５１…電圧変動基準切り換え手段、
５２…スイッチ手段、
６１…リセット手段、
６２…周波数変化率積算量過大検出器。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平10−191570（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−214562（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−215521（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−247863（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02J 3/00 - 5/00
H02P 9/00
Claims (4)
- 【請求項１】 遮断器を介して系統電源と連系される自
家用発電設備の系統連系保護装置において、 前記自家用発電設備の出力から周波数を検出する周波数
検出手段と、 前記周波数検出手段により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手段と、 前記周波数変化率検出手段により検出された周波数変化
率に基づいて、当該周波数変化率が正である場合には前
記自家用発電設備の進み無効電力を増加（出力電圧を低
下）させ、前記周波数変化率が負である場合には前記自
家用発電設備の遅れ無効電力を増加（出力電圧を上昇）
させる電圧変動基準をそれぞれ出力するように、前記周
波数変化率と電圧変動基準との関係を関数で定義する電
圧変動基準決定手段と、 前記周波数変化率検出手段により検出された周波数変化
率を積算する周波数変化率積算手段と、 前記周波数変化率積算手段により積算された周波数変化
率積算量に基づいて、前記周波数の変動方向（周波数上
昇、あるいは周波数下降）の傾向を判定する周波数変動
傾向判定手段と、 前記周波数変動傾向判定手段による周波数変動傾向の判
定結果に基づいて、周波数上昇傾向の場合には電圧変動
基準を下げるバイアスを、周波数下降傾向の場合には電
圧変動基準を上げるバイアスを、前記電圧変動基準決定
手段から出力される電圧変動基準にかけるバイアス手段
と、 前記バイアス手段によりバイアスがかけられた前記電圧
変動基準を前記発電設備の自動電圧調整装置の電圧基準
に加算することで生じる前記自家用発電設備の電圧変動
に伴なって助長される周波数変動を検出し、前記遮断器
を開放して系統母線から前記自家用発電設備を解列させ
る保護手段と、 を備えて成る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】 遮断器を介して系統電源と連系される自
家用発電設備の系統連系保護装置において、 前記自家用発電設備の出力から周波数を検出する周波数
検出手段と、 前記周波数検出手段により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手段と、 前記周波数変化率検出手段により検出された周波数変化
率に基づいて、当該周波数変化率が正である場合は前記
自家用発電設備の進み無効電力を増加（出力電圧を低
下）させ、前記周波数変化率が負である場合は前記自家
用発電設備の遅れ無効電力を増加（出力電圧を上昇）さ
せる電圧変動基準をそれぞれ出力するように、前記周波
数変化率と電圧変動基準との関係を関数で定義すると共
に、前記関数のゲインを複数段で切り換え可能または前
記関数の形状を複数段で切り換え可能とした電圧変動基
準決定手段と、 前記周波数変化率検出手段により検出された周波数変化
率に対して複数のしきい値を設定し、当該各しきい値を
越える毎に前記電圧変動基準決定手段に対して前記関数
のゲイン切り換えまたは前記関数の形状切り換えの切り
換え指令を出力する電圧変動基準切り換え手段と、 前記周波数変化率検出手段により検出された周波数変化
率を積算する周波数変化率積算手段と、 前記周波数変化率積算手段により積算された周波数変化
率積算量に基づいて、前記周波数の変動方向（周波数上
昇、あるいは周波数下降）の傾向を判定する周波数変動
傾向判定手段と、 前記周波数変動傾向判定手段による周波数変動傾向の判
定結果に基づいて、周波数上昇傾向の場合には電圧変動
基準を下げるバイアスを、周波数下降傾向の場合には電
圧変動基準を上げるバイアスを、前記電圧変動基準決定
手段から出力される電圧変動基準にかけるバイアス手段
と、 前記電圧変動基準切り換え手段から出力される切り換え
指令に応じて、前記バイアス手段によるバイアスをかけ
るかどうかを制御するスイッチ手段と、 前記バイアス手段によりバイアスがかけられた前記電圧
変動基準を前記自家用発電設備の自動電圧調整装置の電
圧基準に加算することで生じる前記自家用発電設備の電
圧変動に伴なって助長される周波数変動を検出し、前記
遮断器を開放して系統母線から前記自家用発電設備を解
列させる保護手段と、 を備えて成る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】 前記請求項１または請求項２に記載の発
電設備の系統連系保護装置において、前記周波数変化率積算手段により積算された周波数変化
率積算量をゼロにリセットするリセット手段を更に備え
て成る ことを特徴とする発電設備の系統連系保護装置。 - 【請求項４】 前記請求項１乃至請求項３のいずれか１
項に記載の発電設備の系統連系保護装置において、 前記保護手段としては、周波数変動の検出により系統母
線から自家用発電設備を解列させるか否かを、 前記周波数変化率検出手段により検出された周波数変化
率がある値を超えることにより判定するか、または前記
周波数変化率積算手段により積算された周波数変化率積
算量がある値を超えることにより判定するか、あるいは
これら両者の判定の論理積条件により判定するようにし
たことを特徴とする発電設備の系統連系保護装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000082583A JP3420162B2 (ja) | 2000-03-23 | 2000-03-23 | 発電設備の系統連系保護装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000082583A JP3420162B2 (ja) | 2000-03-23 | 2000-03-23 | 発電設備の系統連系保護装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001268804A JP2001268804A (ja) | 2001-09-28 |
| JP3420162B2 true JP3420162B2 (ja) | 2003-06-23 |
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ID=18599370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000082583A Expired - Lifetime JP3420162B2 (ja) | 2000-03-23 | 2000-03-23 | 発電設備の系統連系保護装置 |
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