JP3490197B2 - プラント制御装置 - Google Patents

プラント制御装置

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JP3490197B2
JP3490197B2 JP24633695A JP24633695A JP3490197B2 JP 3490197 B2 JP3490197 B2 JP 3490197B2 JP 24633695 A JP24633695 A JP 24633695A JP 24633695 A JP24633695 A JP 24633695A JP 3490197 B2 JP3490197 B2 JP 3490197B2
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浩 横田
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、揚水発電所に設
置されている発電電動機の主回路等に発生した事故電流
を遮断するプラント制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図は例えば「三菱電機技報」Vol.
49 No.9 1975 第625頁に示された従来
のプラント制御装置を示す単線結線図であり、図におい
て、1は揚水発電用の発電電動機、2は発電電動機1の
主回路、3は所内回路、4は発電電動機1の励磁回路、
5は発電電動機1の主回路2を電力系統に連繋する送電
線、6は送電遮断器、7は変流器である。
【0003】また、8は発電電動機1の主回路2に設置
された主変圧器、9は変圧器過電流リレー、10は変圧
器比率差動リレー、11は発電運転用の相反転断路器、
12は揚水運転用の相反転断路器、13,14,15は
発電電動機1の主回路2に設置された変流器、16は発
電電動機1の主回路2に設置された発電機遮断器、17
は発電機過電流リレー、18は発電機比率差動リレー、
19は発電電動機1の端子を短絡する電気ブレーキ用断
路器である。
【0004】また、20は主変圧器8の所内回路側に接
続された事故電流抑制用のACリアクトル、21,2
2,23は所内回路3に設置された変流器、24,25
は所内回路3に設置された所内遮断器、26は所内変圧
器、27は所内変圧器過電流リレー、28は所内変圧器
比率差動リレー、29は所内電源母線、30は遮断器で
ある。
【0005】さらに、31は自励用の励磁用変圧器、3
2は自励用の励磁遮断器、33は他励用の励磁用変圧
器、34は他励用の励磁遮断器、35はサイリスタ励磁
装置36を介して励磁電流を制御する自動電圧調整器、
37は励磁回路4に設置された界磁遮断器、38は界磁
遮断器37が開状態になると閉状態になる一方、界磁遮
断器37が閉状態になると開状態になるコンタクタ、3
9は発電電動機1の界磁巻線、40は界磁放電抵抗であ
る。
【0006】次に動作について説明する。まず、発電電
動機1の主回路2で事故が発生した場合、過電流リレー
または比率差動リレーが主回路2に流れる電流から事故
の発生を検出する。具体的に説明すると、変流器7と変
流器14の間、若しくは、変流器7と変流器22の間で
事故が発生した場合には、変圧器過電流リレー9または
変圧器比率差動リレー10の少なくとも一方が、主回路
2に流れる電流から事故の発生を検出する。また、変流
器13と変流器15の間で事故が発生した場合には、発
電機過電流リレー17または発電機比率差動リレー18
の少なくとも一方が、主回路2に流れる電流から事故の
発生を検出する。
【0007】そして、変圧器過電流リレー9,変圧器比
率差動リレー10,発電機過電流リレー17または発電
機比率差動リレー18の何れかが事故の発生を検出する
と、図示せぬ保護回路が動作して、送電遮断器6,発電
機遮断器16及び界磁遮断器37を同時にトリップす
る。これにより、主回路2で発生した事故電流は遮断さ
れ、また、発電電動機1の界磁巻線39に供給する励磁
電流が遮断されることになる。
【0008】次に、発電電動機1の所内回路3で事故が
発生した場合、例えば、変流器21と変流器23の間で
事故が発生した場合、所内変圧器過電流リレー27また
は所内変圧器比率差動リレー28の少なくとも一方が、
所内回路3に流れる電流から事故の発生を検出する。そ
して、所内変圧器過電流リレー27または所内変圧器比
率差動リレー28の少なくとも一方が事故の発生を検出
すると、図示せぬ保護回路が動作して、所内遮断器2
4,25を同時にトリップする。これにより、所内回路
3で発生した事故電流は遮断されることになる。
【0009】ここで、所内回路3にACリアクトル20
を設置している理由であるが、ACリアクトル20と所
内変圧器26の間で事故が発生した場合、所内回路3に
対して、電力系統と発電電動機1の双方から事故電流が
流入する関係上、所内回路3に流れる事故電流が非常に
大きくなる。従って、当該事故電流を遮断するためには
所内遮断器24の遮断容量を大きくする必要性が生じて
しまうので、当該事故電流を抑制して、所内遮断器24
の遮断容量を小さくすべく、所内回路3にACリアクト
ル20を設置している。
【0010】なお、発電電動機1の制御であるが、始
動,電気ブレーキ,初期励磁,初充電等のごとく自励運
転できない場合は、励磁遮断器34を閉じて、励磁遮断
器32を開くことにより、励磁用変圧器33から電力を
受けて他励運転する。一方、自励運転できる場合は、励
磁遮断器32を閉じて、励磁遮断器34を開くことによ
り、励磁用変圧器31から電力を受けて自励運転する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】従来のプラント制御装
置は以上のように構成されているので、発電電動機1の
主回路2で事故が発生すると送電遮断器6及び発電機遮
断器16によって事故電流が遮断されるが(図
照)、発電機遮断器16と発電電動機1の間の事故で
は、主回路2には発電電動機1から流入する事故電流だ
けでなく、電力系統からも事故電流が流入するため、遮
断容量の大きな発電機遮断器16を主回路2に設置しな
ければならない課題があった。
【0012】 この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、発電機遮断器や所内遮断器の遮断
容量を軽減できるプラント制御装置を得ることを目的と
する。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項記載の発明に係
るプラント制御装置は、事故検出手段により事故を検出
されると、送電遮断器をトリップするとともに、励磁電
流を零にすべき旨の指令値を励磁電流制御手段に対して
出力し、その送電遮断器のトリップが完了したのち発電
機遮断器をトリップするようにしたものである。
【0014】 請求項記載の発明に係るプラント制御装
置は、事故検出手段により事故を検出されると、送電遮
断器及び発電機遮断器をトリップするとともに、そのト
リップが完了したのち所内遮断器をトリップするように
したものである。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態1. 図1はこの発明の実施の形態1によるプラント制御装置
を示す単線結線図であり、図において、1は揚水発電用
の発電電動機、2は発電電動機1の主回路、3は所内回
路、4は発電電動機1の励磁回路、5は発電電動機1の
主回路2を電力系統に連繋する送電線、6は送電遮断
器、7は送電遮断器の主変圧器側に設置された変流器で
ある。
【0016】 8は発電電動機1の主回路2に設置された
主変圧器、9は変流器7により検出された電流に基づい
て事故を検出する変圧器過電流リレー(事故検出手
段)、10は変流器7,14,22により検出された電
流に基づいて事故を検出する変圧器比率差動リレー(事
故検出手段)、11は発電運転用の相反転断路器、12
は揚水運転用の相反転断路器、13,14,15は発電
電動機1の主回路2に設置された変流器、16は発電電
動機1の主回路2に設置された発電機遮断器、17は変
流器13により検出された電流に基づいて事故を検出す
る発電機過電流リレー(事故検出手段)、18は変流器
13,15により検出された電流に基づいて事故を検出
する発電機比率差動リレー(事故検出手段)、19は発
電電動機1の端子を短絡する電気ブレーキ用断路器であ
る。
【0017】 21,22,23は所内回路3に設置され
た変流器、24,25は所内回路3に設置された所内遮
断器、26は所内変圧器、27は変流器21により検出
された電流に基づいて事故を検出する所内変圧器過電流
リレー(事故検出手段)、28は変流器21,23によ
り検出された電流に基づいて事故を検出する所内変圧器
比率差動リレー(事故検出手段)、29は所内電源母
線、30は遮断器である。
【0018】 33は他励用の励磁用変圧器、34は他励
用の励磁遮断器、35はサイリスタ励磁装置36を介し
て励磁電流を制御する自動電圧調整器(励磁電流制御手
段)、36はサイリスタ励磁装置(励磁電流制御手
段)、37は励磁回路4に設置された界磁遮断器、38
は界磁遮断器37が開状態になると閉状態になる一方、
界磁遮断器37が閉状態になると開状態になるコンタク
タ、39は発電電動機1の界磁巻線、40は界磁放電抵
抗である。
【0019】 また、図2の左のフロー図は実施の形態1
によるプラント制御装置の保護回路を示す構成図であ
り、図において、71は変圧器過電流リレー9,変圧器
比率差動リレー10,発電機過電流リレー17または発
電機比率差動リレー18のうちの何れかが事故を検出す
るとトリップ指令を出力する論理和回路(遮断器制御手
段)、72は論理和回路71からトリップ指令を出力さ
れると、励磁電流を零にすべき旨の指令値を励磁電流制
御手段に対して出力すると共に送電遮断器6をトリップ
する系統遮断回路(遮断器制御手段)、73は系統遮断
回路72によるトリップが完了したあと発電機遮断器1
6をトリップする発電遮断回路(遮断器制御手段)であ
る。
【0020】 次に動作について説明する。まず、図1で
発電電動機1の主回路2で事故が発生した場合、過電流
リレーまたは比率差動リレーが主回路2に流れる電流か
ら事故の発生を検出する。具体的に説明すると、変流器
7と変流器14の間、若しくは、変流器7と変流器22
の間で事故が発生した場合には、変圧器過電流リレー9
または変圧器比率差動リレー10の少なくとも一方が、
主回路2に流れる電流から事故の発生を検出する。ま
た、変流器13と変流器15の間で事故が発生した場合
には、発電機過電流リレー17または発電機比率差動リ
レー18の少なくとも一方が、主回路2に流れる電流か
ら事故の発生を検出する。
【0021】 そして、変圧器過電流リレー9,変圧器比
率差動リレー10,発電機過電流リレー17または発電
機比率差動リレー18の何れかが事故の発生を検出する
と、図2の論理和回路71が、自動電圧調整器35、サ
イリスタ励磁装置36を制御して、発電電動機1の界磁
巻線39に供給する励磁電流を励磁電流を零にすべき旨
の指令値を励磁電流制御手段に対して出力すると共に、
系統遮断回路72に対してトリップ指令を出力する。そ
して、論理和回路71からトリップ指令を受けると、系
統遮断回路72が、送電遮断器6をトリップして、電力
系統から主回路2の事故点に流入する事故電流を遮断す
る。
【0022】 そして、系統遮断回路72が送電遮断器
トリップを完了すると、発電遮断回路73が、発電機
遮断器16をトリップし、発電電動機1から主回路2の
事故点に流入する事故電流を遮断する。これにより、主
回路2で発生した事故電流は、従来のものと同様にすべ
て遮断されることになるが、この実施の形態1によれ
ば、送電遮断器6のトリップを完了したあとに、発電機
遮断器16をトリップするようにしているので、発電機
遮断器16は、電力系統から流入する事故電流の遮断責
務が不要になり、その結果、従来のものより、発電機遮
断器16の遮断容量を軽減することができる(発電機遮
断器16は、発電電動機1から流入する事故電流を遮断
できる遮断容量があればよい)。
【0023】 なお、この実施の形態1では、発電機遮断
器16のトリップを送電遮断器6のトリップ完了後に行
うため、従来の発電機遮断器16よりトリップ動作が若
干遅れることになるが、送電遮断器6のトリップ動作時
間は数サイクルであるので、トリップ動作の遅れは遮断
回路の遅れを加味しても数十ミリ秒程度であり、設備機
器等の保護に何ら問題を生ずるものではない。
【0024】 実施の形態図2の右のフロー図は実施の形態2によるプラント制御
装置の保護方式のフロー図であり、74は所内変圧器過
電流リレー27または所内変圧器比率差動リレー28の
何れかが事故を検出するとトリップ指令を出力する論理
和回路(遮断器制御手段)、75は論理和回路74から
トリップ指令を出力されると、送電遮断器6,発電機遮
断器16及び界磁遮断器37をトリップする系統・発電
遮断回路(遮断器制御手段)、76は系統・発電遮断回
路75によるトリップが完了した あと所内遮断器24を
トリップする所内遮断回路(遮断器制御手段)である。
単線結線図は、実施の形態1と同様であるのでその説明
は省略する。
【0025】 図1で、発電電動機1の所内回路3で事故
が発生した場合、例えば、変流器21と変流器23の間
で事故が発生した場合、所内変圧器過電流リレー27ま
たは所内変圧器比率差動リレー28の少なくとも一方
が、所内回路3に流れる電流から事故の発生を検出す
る。 そして、所内変圧器過電流リレー27または所内変
圧器比率差動リレー28の少なくとも一方が事故の発生
を検出すると、論理和回路74が系統・発電遮断回路7
5に対してトリップ指令を出力する。
【0026】 そして、論理和回路74からトリップ指令
を受けると、系統・発電遮断回路75が、送電遮断器
6,発電機遮断器16及び界磁遮断器37を同時にトリ
ップして、電力系統及び発電電動機1から所内回路3の
事故点に流入する事故電流を遮断するとともに、発電電
動機1の界磁巻線39に供給する励磁電流を遮断する。
そして、系統・発電遮断回路75が送電遮断器6及び発
電機遮断器16等のトリップを完了すると、所内遮断回
路76が、所内遮断器24をトリップする。
【0027】 これにより、所内回路3で発生した事故電
流は、従来のものと同様にすべて遮断されることになる
が、この実施の形態1によれば、送電遮断器6及び発電
機遮断器16のトリップを完了したあとに、所内遮断器
24をトリップするようにしているので、所内遮断器2
4は、電力系統及び発電電動機1から流入する事故電流
の遮断責務が不要になり、その結果、従来のもののよう
にACリアクトル20を設置することなく、所内遮断器
24の遮断容量を軽減することができる。
【0028】
【発明の効果】以上のように、請求項の発明によれ
ば、主回路の事故検出手段により事故を検出されると、
送電遮断器をトリップするとともに、励磁電流を零にす
べき旨の指令値を励磁電流制御手段に対して出力し、そ
の送電遮断器のトリップが完了したのち発電機遮断器を
トリップするように構成したので、当該発電機遮断器の
遮断容量を決定するに際し、電力系統から流入する事故
電流を考慮せずに遮断容量を決定することができるよう
になり、その結果、従来のものより、発電機遮断器の遮
断容量を軽減することができる効果がある。
【0029】 請求項の発明によれば、所内回路の事故
検出手段により事故を検出されると、送電遮断器及び発
電機遮断器をトリップするとともに、そのトリップが完
了したのち所内遮断器をトリップするように構成したの
で、当該所内遮断器の遮断容量を決定するに際し、電力
系統及び発電電動機から流入する事故電流を考慮せずに
遮断容量を決定することができるようになり、その結
果、従来のもののようにACリアクトルを所内回路に設
置することなく、所内遮断器の遮断容量を軽減すること
ができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1,2によるプラント
制御装置を示す単線結線図である。
【図2】 この発明の実施の形態1,2によるプラント
制御装置の保護回路を示すフローチャートである。
【図3】 従来のプラント制御装置を示す単線結線図
である。
【符号の説明】 発電電動機、 主回路、 所内回路、 励磁
回路、5 送電線、6送電遮断器、7 変流器、8 主
変圧器、9 変圧器過電流リレー(事故検出手段)、1
0 変圧器比率差動リレー(事故検出手段)、11,1
2 相反転断路器、13,14,15 変流器、16
発電機遮断器、17 発電機過電流リレー(事故検出手
段)、18 発電機比率差動リレー(事故検出手段)、
19電気ブレーキ用断路器、20 ACリアクトル、2
1,22,23 変流器、24 所内遮断器、25 所
内低圧遮断器、26 所内変圧器、27 所内変圧器過
電流リレー(事故検出手段)、28 所内変圧器比率差
動リレー(事故検出手段)、29 所内母線、30 高
圧励磁遮断器、31 自励用励磁変圧器、32自励用励
磁遮断器、33 他励用励磁変圧器、34 他励用励磁
遮断器、35自動電圧調整器(励磁電流制御手段)、
サイリスタ励磁装置(励磁電流制御手段)、37
界磁遮断器、38 界磁放電コンタクタ、39 界磁巻
線、40 界磁放電抵抗、71,74 論理和回路(遮
断器制御手段)、72 系統遮断回路(遮断器制御手
段)、73 発電遮断回路(遮断器制御手段)、75系
統・発電遮断回路(遮断器制御手段)、76 所内遮断
回路(遮断器制御手段)。
フロントページの続き (72)発明者 池田 孝蔵 東京都千代田区内幸町1丁目1番3号 東京電力株式会社内 (72)発明者 山口 宣雄 東京都千代田区内幸町2丁目1番4号 日比谷中日ビル8階 東電設計株式会社 内 (56)参考文献 特開 平1−257772(JP,A) 特開 平5−268798(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02H 7/00 - 7/20

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発電電動機の主回路に設置された発電機
    遮断器と、上記発電電動機の主回路を電力系統に連繋す
    る送電遮断器と、上記発電電動機の界磁巻線に供給する
    励磁電流を指令値に基づいて制御する励磁電流制御手段
    と、上記送電遮断器の発電所側で発生した事故を検出す
    る事故検出手段と、上記事故検出手段により事故を検出
    されると、上記送電遮断器をトリップするとともに、上
    記励磁電流を零にすべき旨の指令値を上記励磁電流制御
    手段に対して出力し、その送電遮断器のトリップが完了
    したのち上記発電機遮断器をトリップする遮断器制御手
    段とを備えたプラント制御装置。
  2. 【請求項2】 発電電動機の主回路に設置された発電機
    遮断器と、上記発電電動機の主回路を電力系統に連繋す
    る送電遮断器と、上記送電遮断器と上記発電機遮断器の
    中間から分岐された所内回路に設置された所内遮断器
    と、上記所内回路で発生した事故を検出する事故検出手
    段と、上記事故検出手段により事故を検出されると、上
    記送電遮断器及び発電機遮断器をトリップするととも
    に、そのトリップが完了したのち上記所内遮断器をトリ
    ップする遮断器制御手段とを備えたプラント制御装置。
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