JP3725285B2 - 同期発電機の単独運転検出方式 - Google Patents
同期発電機の単独運転検出方式 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3725285B2 JP3725285B2 JP07096597A JP7096597A JP3725285B2 JP 3725285 B2 JP3725285 B2 JP 3725285B2 JP 07096597 A JP07096597 A JP 07096597A JP 7096597 A JP7096597 A JP 7096597A JP 3725285 B2 JP3725285 B2 JP 3725285B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- value
- frequency
- avr
- fluctuation
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同期発電機の単独運転検出方法に係り、特に逆潮流有りの電力系統に連系された同期発電機の単独運転検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１９に示すように、配電線に系統連系された同期発電機３が、系統側連系点の遮断（配電変電所の送り出し遮断器ＣＢ１の開放）によって単独運転状態になると系統信頼性および保安上の問題から、この状態を検出して受電点の遮断器ＣＢ２を開放しなければならない。これに関する現在の技術は以下の通りである。
【０００３】
（１）転送遮断方式
配電線送り出し遮断器の開放を配電変電所で検出して、受電点の遮断器にトリップ信号を転送する方式。
【０００４】
（２−１）受動的方式
系統側連系点の遮断器が電力潮流が有る状態で開放して、配電線に系統連系された同期発電機が単独運転状態になると、この発電機の入出力にアンバランスが生じ周波数が変動するのでこの周波数偏差が一定値以上になったことによって単独運転状態を検出して、受電点の遮断器を開放する方式。
【０００５】
（２−２）能動的方式
系統側連系点の遮断器が電力潮流が無しの状態で開放して、配電線に系統連系された同期発電機の入出力がバランスした状態で単独運転状態になると、単独運転移行前後で、この発電機の周波数に変動は生じない。よって、このような状態でも単独運転状態を検出するべく、同期発電機の自動電圧調節器の電圧設定値に常時周期的な微小変動を加え、この周期的微小変動により生じる発電機周波数偏差が一定値以上になったことによって単独運転状態を検出して、受電点の遮断器を開放する方式。（図１９）
本発明は、上記能動方式の同期発電機の単独運転検出方式に関するものである。
【０００６】
従来、能動方式には、単独運転状態が検出されるべき同期発電機の自動調整器の電圧設定値に周期的微小変動を与え、発電機周波数変動が一定値以上になったことによって同期発電機の単独運転状態を検出して、受電点の遮断器を開放するようにしたものがある（例、特開平７−３１１９７号公報）。
【０００７】
しかし、この従来能動方式の同期発電機の単独運転検出装置は、系統短絡事故に対する単独運転検出装置の誤動作防止対策が充分でなく、かつ単独運転検出装置の信頼性監視機能が備わっていない。
【０００８】
そこで、本出願人は、先に、誤動作差防止対策が充分にして、高信頼性の同期発電機の単独運転検出方法を提案した（特願平８−１９５７２号）。
【０００９】
この先願にかかる同期発電機の単独運転検出方法は、系統連系された同期発電機の自動電圧調整器（ＡＶＲ）に対して、その電圧設定値を常時一定周期で微小変動させるための信号を出力する機能１と、単独運転状態を最適な条件で検出するため発電機出力、発電機の機器定数、その自動電圧調整器の伝達関数およびその調速機の伝達関数とから機能１の信号に対して最適な微小変動量と周期を演算して機能１に出力する機能２と、発電機周波数の変動分を演算してその変動分が整定値以上になったことによって単独運転状態を検出する周波数リレーである機能３を備えたものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の同期発電機の単独運転検出の能動的方式では、ＡＶＲの電圧設定値に対して一定周期の微小変動を加えなければならない。このため、系統連系時に同期発電機の端子電圧が変動する。
【００１１】
ＡＶＲ電圧設定値変動量は、単独運転状態を確実に検出できると同時に、系統連系時の電圧変動量を充分小さくするものでなければならない。ＡＶＲ電圧設定値変動量に対して、同期発電機の設置点が変電所から比較的近い場合は系統連系時の電圧変動量は小さい。
【００１２】
しかし、この設置点が遠方の場合は系統連系時の電圧変動量は大きくなる。高圧配電線の電圧変動許容値は低圧側で１０１Ｖ±６Ｖであるが、電圧値がこの許容値の上限または下限にある場合や、ＡＶＲなどへの影響を考慮して能動的方式による電圧変動値の許容値を抑える必要がある。
【００１３】
また、その監視対象量が発電機周波数偏差である能動的，受動的方式による単独運転検出方式においては、短絡事故時の誤検出を防止するため、短絡事故除去時間との協調を図る以下のような機能を必要とする。
【００１４】
機能１：監視対象量（周波数偏差）がある一定値以上（±ｆｓｅｔ）を越えている時間をカウントする機能。
【００１５】
機能２：ある期間内にこのカウント値が所定の値以上になったことにより配電線に系統連系された同期発電機が単独運転状態となったと見なす機能。
【００１６】
ここでの能動的方式に対する発電機周波数変動は同期発電機の自動電圧設定値に加えられる微小な電圧設定値変動信号が周期的なものであるため、これにより生じる発電機周波数変動も周期的なものとなる（図１６）。したがって、機能１は断続的に実行され、結果的に単独運転状態の検出の遅延が生じる。
【００１７】
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、連系時の電圧変動を抑制し、又は単独運転検出の遅延を抑えて単独運転の検出を確実にする同期発電機の単独運転検出方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、系統と連系運転する同期発電機の自動電圧調整器に一定周期の微小電圧変動値を与え、単独運転時に生じる周波数変動を周波数リレーで監視することで同期発電機の単独運転を検出する同期発電機の単独運転検出装置において、
前記一定周期の微小電圧変動値よって同期発電機が出力する無効電力を検出する無効電力検出部と、検出された無効電力値を、前記一定周期の微小電圧変動値に対してＳ／１＋Ｓの周波数特性を有するフィルタに導入して無効電力変動分を検出する無効電力変化分検出部と、検出された無効電力変化分を導入して前記微小電圧変動値と同位相になるように位相補償する位相補償部と、この位相補償部からの出力を入力して一定の補償率を掛けて前記電圧の変動分の値ΔＶ AVR にほぼ等しい値とする補償率部と、前記一定周期の微小電圧変動値ΔＶ AVR と前記位相補償部の出力Δ Q ‘との差を自動電圧調整器に加えるよう構成したことを特徴とするものである。
【００１９】
または、前記周波数リレーを低整定値を持つ第１の周波数リレーと高整定値を持つ第２の周波数リレーに分け、常時の前記自動電圧調整器に与える微小変動値を前記第１の周波数リレー用の低い周波数値とし、第１の周波数リレーだけが動作した場合のみ一定期間だけ前記微小変動値を第２のリレー用の高い周波数値に切り替えて、第１，第２の周波数リレーが共に動作した場合に単独運転を検出するようにする。
【００２０】
その場合、前記第１の周波数リレーだけが動作した場合のみ無効電力変動分による補償を停止させるのがよい。
【００２１】
あるいは、系統と連系運転する同期発電機の自動電圧調整器に一定周期の微小電圧変動値を与え、単独運転時に生じる周波数変動を周波数リレーで監視することで同期発電機の単独運転を検出する同期発電機の単独運転検出装置において、
監視対象量を、同期的に変化する発電機周波数の変動値Δｆ（ｔ）とその時間微分値Δｆ′（ｔ）および AVR 電圧設定値変動分の周期的な微小変動の角周波数ω AVR から得られる成分 [ Δｆ′（ｔ）／ω AVR ，Δｆ（ｔ） ] のベクトル F （ｔ）の絶対値としたことを特徴としたものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
図１は実施の形態１にかかる系統連系中の電圧変動対策を施した同期発電機の単独運転検出回路を示す。図中、１は商用系統電源、２は配電変電所、３は需要家の自家用同期発電機、３Ｆは同期発電機３の励磁コイル、４は同期発電機２の励磁機、５は励磁機４を制御して同期発電機の出力電圧を制御する自動電圧調整器（ＡＶＲ）、６はＡＶＲ電圧設定器、７はＡＶＲ電圧設定値ＶAVRに同期発電機単独運転検出用の一定周期（０．１〜１．０Ｈｚ）で変動するＡＶＲ電圧設定値変動分ΔＶAVRを加えてＡＶＲ５に出力する加算器、１０は単独運転検出装置である。
【００２３】
単独運転検出装置１０は電圧変動量設定部１０Ａと、単独運転検出部１０Ｂからなる。電圧変動量設定部１０Ａは、上記変動分ΔＶAVRを出力するＡＶＲ電圧設定値変動分発生器１１と、ＰＴ１及びＣＴ１で検出した受電側電圧及び電流から無効電力を求める無効電力演算回路１３と、この無効電力Ｑの、上記変動分ΔＶAVRの周波数（０．１〜１．０Ｈｚ）で変動する変化分ΔＱを求める無効電力変化分演算回路１４と、この変化分ΔＱの位相を上記変動分ΔＶAVRの位相に調節する位相補償回路１５と、この位相補償した変化分ΔＱ′の大きさを変動分発生器１１の出力ΔＶAVRの大きさと同じくなるように補償率ＫCで調節する補償率回路１６と、変動分発生器１１からの変動分ΔＶAVRから補償率回路１６からの変化分ΔＱ″を引いて無効電力変動分で低減したＡＶＲ電圧設定値変動分電圧ΔＶAVRを上記ＡＶＲの加算器７に出力する減算器１８で構成されている。
【００２４】
また、単独運転検出部１０Ｂは、上記ＰＴ１からの検出電圧が入力し、周波数が上記変動量ΔＶAVRの周波数（０．１〜１．０Ｈｚ）で動作する周波数リレー２１と同じくＰＴ１からの検出電圧が入力する不足電圧リレー２２と、不足電圧リレー２２が動作しないことを条件に周波数リレー２１の出力を通す論理積回路２４と、この出力を確認して上記受電点遮断機ＣＢ２のトリップ信号を出力するタイマ２５で構成されている。
【００２５】
同期発電機３の系統連系時の発電機端子の無効電力Ｑrは図２より（１）式で与えられる。
【００２６】
【数１】
【００２７】
δは小さいので、δ≒０、系統電圧ＥSを一定とすると、無効電力変動ΔＱrは（２）式で与えられる。
【００２８】
【数２】
【００２９】
配電線のリアクタンスＸ e は小さいので、電圧変動に対する無効電力変動ΔＱは大きい。
【００３０】
また、単独運転時の発電機端子の無効電力の変動量ΔＱrは図３より（３）式で与えられる。
【００３１】
【数３】
【００３２】
よって、無効電力の変動は系統連系時に比べてかなり小さい。
【００３３】
この性質を利用して無効電力の変動量ΔＱを検出し、この位相を補償してＡＶＲの電圧設定値の変動量ΔＶAVRを打ち消すように加えてやれば、単独運転検出感度をさほど低下させることなく、系統連系時の電圧変動を低減させることができる。（図４，図５参照）
すなわち、同期発電機３が系統と連系中は受電点に電流が流れる。無効電力演算回路１３は受電点の電圧，電流から無効電流Ｑ（＝Ｑr）を検出し、無効電力変化分演算部１４で変化分ΔＱ（０．１〜１．０Ｈｚ）を検出し、位相補償回路１５で位相補償し、補償率回路１６で上記変動分ΔＶAVRとほぼ等しい補償分ΔＱ″を作り、減算器１８に出力する。したがって、ＡＶＲ５に入力するＡＶＲ電圧設定値変動分は小さくなり、発電機３の電圧変動は低減され、連系点の電圧，周波数の変動が減少する。
【００３４】
同期発電機３が単独運転になると、無効電力演算回路１３が検出する無効電力は急減し、補償率回路１６からの補償量ΔＱ″は小さくなる。このため変動分発生器１１からの変動分ΔＶAVRは加算器１８で殆ど減少されることなく、ＡＶＲ５の加算器７に入力する。しかして同期発電機３の出力電圧は変化分ΔＶAVR（０．１〜１．０Ｈｚ）によって変化し、周波数が変動する。
【００３５】
上述のように、連系中はＡＶＲ５に入力するＡＶＲ電圧設定値変化分ΔＶAVRは補償量ΔＱ″により小さくなるので、同期発電機３の電圧，周波数の変動は小さく連系点の電圧，周波数は殆ど変動しない。したがって、周波数リレー２１は動作しないので、受電遮断器ＣＢ２が誤遮断することはない。
【００３６】
また、同期発電機３が単独運転となると、変化分ΔＶAVRによって同期発電機３の出力電圧及び周波数が変動するので、周波数リレー２１が動作し出力する。この出力は不足電圧リレー２２が動作していないことを条件とする論理積回路２４を通りタイマ２５で確認され、連系遮断器４を遮断させる。
【００３７】
実施の形態１によれば、変化分発生器１１からのＡＶＲ電圧設定値変化分ΔＶAVRの値を大きくしても連系中はＡＶＲ５に入力するＡＶＲ電圧設定値変化分ΔＶAVRは小さくなるので、連系点の電圧，周波数変動が少なくなり、周波数リレー２１が誤動作することはない。また、単独運転となると、補償分ΔＱ″が小さくなり同期発電機３の電圧，周波数はＡＶＲ電圧設定値変化分ΔＶAVRによって変化するので、単独運転検出が確実にできる。
【００３８】
無効電力変動分演算（検出）回路１４は図６に示すように、フィルタとすることができる。この場合、ＡＶＲ電圧設定値の変動周波数は０．１〜１．０Ｈｚであり、無効電力変動周波数もそれと等しくなるので、フィルタはこの周波数成分を抽出できる（４）式の特性とする。
【００３９】
【数４】
【００４０】
このフィルタの直流分に対するゲインは零になる。周波数０．１〜１．０Ｈｚに対して（４）式のゲイン位相は表１のようになる。
【００４１】
【表１】
【００４２】
系統連系時のＡＶＲ電圧設定値変動分ΔＶAVR（ｓ）と発電機無効電力の変動ΔＱ（ｓ）との関係は（５）式で与えられる。
【００４３】
【数５】
【００４４】
よって、図６の位相補償の値は、ＡＶＲ電圧設定値の変動周波数をｆAVRで与えると（５）式でＳ＝ｊ２πｆAVRとおいたｆAVRに対する位相角になる。上記のように電圧変動低減策を講じた場合の系統連系時の電圧変動値は（６）式で与えられる。
【００４５】
【数６】
【００４６】
実施例
【００４７】
【表２】
【００４８】
図１の配電系統において、同期発電機３の定数及び発電機の制御回路定数を表２及び図７のとおりとし、配電線のリアクタンスを、標準のリアクタンス０．３５Ω／Ｋｍ、長さＬを０，２．０，２０．０及び３０．０Ｋｍ、ＡＶＲ電圧設定値変動分ΔＶAVR、と無効電力変化分ΔＱとの位相補償は完全に行われ、補償率Ｋｃは０，０．４，１．０，１．２，…の条件で、電圧変動低減効果を検討したところ表３に示す低減効果が得られた。
【００４９】
【表３】
【００５０】
また、ＡＶＲ電圧設定値変動分ΔＶAVRは４％で検討したが、この条件に対して発電機の出力が定格の半分の場合でも、単独運転状態を２秒以下で検出できる。
【００５１】
図８に電圧変動量に対する発電機設置点と補償率の関係を示す。発電機設置点が遠方になるほど電圧変動量は大きく、それが３０Ｋｍの場合は約３５％にもなる。
【００５２】
発電機設置点が３０Ｋｍの場合の電圧変動量と補償率の関係を図９に、補償率と単独運転時の周波数変動定常値との関係を図１０に示す。補償率を高めることによって電圧変動量を低減できる。この値が２００％以上では効果は殆ど変わらない。しかし、補償率を大きくすると単独運転時の周波数変動も低下する。よって、補償率を高めて電圧変動量を低減させる場合はＡＶＲ電圧設定値変動量を大きくしなければ感度が低下する。
【００５３】
補償率Ｋｃが零の場合に比べてこれが２００％の場合は、単独運転状態の周波数変動が１．９７Ｈｚから１．１２Ｈｚへ低下する。その低下を抑えるために補償率が２００％の場合の、ＡＶＲ電圧設定値変動量を次の値にしなければならない。
【００５４】
【数７】
【００５５】
図１１に補償率が零の場合と同一の感度を得るためのＡＶＲ電圧設定値の変動量を示す。横流補償率が２００％でＡＶＲ電圧設定値変動量が４％の場合の電圧変動量は０．６７％である。従ってこの変動量が７％の系統連系時の電圧変動量は、
【００５６】
【数８】
【００５７】
になる。よって、電圧変動の低減効果は、
【００５８】
【数９】
【００５９】
である。図１１に図１２のＡＶＲ電圧設定値変動量に対する系統連系時の電圧変動量を示す。
【００６０】
以上から、標準の発電機、制御回路定数に対して（発電機容量２ＭＶＡ）、発電機の設置点が変電所から３０Ｋｍの場合、ＡＶＲ電圧設定値変動量を７％（周波数０．４Ｈｚ）、横流補償を２００％にすると、発電機出力が定格容量の半分の条件に対して単独運転状態を２秒以下で検出でき、かつ系統連系時の電圧変動を１．２％に低減できることが分かった。
【００６１】
補償率零とこれが２００％の場合に単独運転検出時間を求めた結果を表４に示す。
【００６２】
【表４】
【００６３】
図１３に示すように、電圧低減対策有・無での、単独運転検出時間の差は０．１ｓであり、その対策の影響は小さい。
【００６４】
実施の形態２
図１４に実施の形態２にかかる系統連系中の電圧変動対策を施した同期発電機の単独運転検出回路を示す。なお、図１４中、図１に示したものと同一構成部分は、同一符号を付してその重複する説明を省略する。
【００６５】
図１４において、１１，１２はそれぞれ周波数を異にする第１，第２のＡＶＲ電圧設定値変動分ΔＶAVR1，ＶAVR2を発生する変動分発生器、Ｓ１は変動分発生器１１，１２の出力を切り替えて減算器１８に出力する切替スイッチ、２１は上記第１のＡＶＲ電圧設定値変動分の周波数を検出する低整定値を持つ第１の周波数理リレー、２３は上記第２のＡＶＲ電圧設定値変動分の周波数を検出する高整定値を持つ第２の周波数リレー、２４は第２のリレーが不動作であることを条件に第１の周波数リレー２１からの信号が入力すると出力する論理積回路、２５は論理積回路２４の出力を確認して上記切替スイッチＳ１を切替動作させるタイマ、２６はタイマ２５が出力していることを条件に第２の周波数リレーからの信号が入力すると受電遮断器ＣＢ２のトリップ信号を出力する論理積回路、ＴＲは受電変圧器である。
【００６６】
次にこの単独運転検出装置の動作について説明する。同期発電機３が系統と連系中は変動分発生器１１のＡＶＲ電圧設定値変動分ΔＶAVR1が切替スイッチＳ１を介して減算器１８に出力し、回路１３〜１６は無効電力を検出して上記ＡＶＲ電圧設定値変動分ΔＶAVR1と大きさがほぼ等しい補償分ΔＱ″を減算器１８に出力する。したがって、ＡＶＲ５に入力するＡＶＲ電圧設定値変動分は小さくなり、発電機３の電圧変動は低減され、連系点の電圧，周波数が変動しないので、周波数リレー２１，２３は動作しないので、受電遮断器ＣＢ２が誤遮断することはない。
【００６７】
同期発電機３が単独運転となると、受電点の電流は０となるので、無効電力演算回路１３が検出する無効電力Ｑは減少し、補償率回路１６からの補償分ΔＱ″≒０となり、変動分発生器１１からのＡＶＲ電圧設定値変動分ΔＶAVR1は加算器１８で殆ど低減させることなく加算器を介してＡＶＲ５に入力する。しかして、同期発電機３電圧は変化分ΔＶAVR1で変化し、周波数が変動する。
【００６８】
このため、第１の周波数リレー２１が動作し確認タイマ２５が出力すると、スイッチＳ１が変動分発生器１２側に切り替わり、ＡＶＲ５に第２のＡＶＲ電圧設定値変動分ΔＶAVR2が入力し、発電機の電圧及び周波数の変動が大きくなり、第２の周波数リレー２３が動作し、論理積回路２６から単独運転検出信号を出力し受電遮断器ＣＢ２を遮断させる。
【００６９】
この実施の形態によれば、ＡＶＲ電圧設定値変動分を２段に切り替えて単独運転の検出をするので、検出が確実となる。
【００７０】
実施の形態３
図１５に実施の形態３にかかる系統連系中の電圧変動対策を施した同期発電機の単独運転検出回路を示す。なお、図１，図１４に示したものと同一構成部分は、同一符号を付してその重複する説明を省略する。
【００７１】
図１５において、Ｓ２はタイマ２５の出力により減算器１８に入力する補償率回路１６からの補償分ΔＱ″を“補償なし”に切り替える第２の切替スイッチである。その他の回路は図１４と変わりがない。
【００７２】
同期発電機３が単独運転となり、スイッチＳ１，Ｓ２が切り替わると、スイッチＳ２により減算器１８に入力する信号は“補償なし”に切り替わり、減算器１８に入力する補償分が０となり、変動分発生器１２からの第２のＡＶＲ電圧設定値変動分ΔＶAVR2がそのままＡＶＲ５に入力するので、同期発電機３の電圧はΔＶAVR2により変動し、第２の周波数リレー２３が確実に動作する。
【００７３】
実施の形態４
実施の形態４にかかる監視対象量変化させる単独運転検出の能動的方式について説明する。
同期発電機の単独運転検出の能動的方式において、周波数に変化する同期発電機周波数の変動値Δｆ（ｔ）、またはその時間微分をΔｆ′（ｔ）とし、同期発電機の自動電圧調整器（ＡＶＲ）に加えられるＡＶＲ電圧設定値変動分ΔＶAVRの周期的な微小変動の角周波数をωAVR（＝２πｆAVR）とした場合に、時間の関数となるベクトルＦ（ｔ）を（１０）式のように定義する。
【００７４】
【数１０】
【００７５】
このように定義されたベクトルＦ（ｔ）は、図１６のような能動的方式による単独運転移行後の同期発電機周波数変動に対して以下のような特徴を有する。
【００７６】
特徴１：時間と共に回転するベクトルとなる（図１７）。
【００７７】
特徴２：その大きさ│ベクトルＦ（ｔ）│は、多少の変動があるもののほぼ連続的に増加し、最終的にある値に落ち着く（図１８）。
【００７８】
実施の形態４は、以上の特徴を有するベクトルＦ（ｔ）に着目し、従来の能動的方式における監視対象量を│ベクトルＦ（ｔ）│もしくは│ベクトルＦ（ｔ）│2として同期発電機のＡＶＲに加え、監視対象である周波数偏差がある一定値（±ｆｓｅｔ）を越えたことを周波数リレーで検出し、タイマで確認して同期発電機の単独運転を検出する。
【００７９】
実施の形態４によれば、同期発電機は単独運転になった場合の周波数変動は図１８に示すように±│ベクトルΔＦ（ｔ）│で変化し、従来の周波数変動Δｆ（ｔ）のように周期的に変化しないので、単独運転検出の遅延を生ずることはない。
【００８０】
【発明の効果】
この発明は、上述のとおり構成されているので、次に記載する効果を奏する。
【００８１】
（１）請求項１〜３の発明は、
ａ）連系中ＡＶＲに加えられるＡＶＲ電圧設定値変動分が抑制されるので、連系点の微小電圧変動を小さくできる。
【００８２】
ｂ）連系点の微小電圧変動が抑制されるので、連系中単独運転を誤検出することがない。
【００８３】
ｃ）連系点の微小電圧変動が抑制され、ＡＶＲ電圧設定値変動分を大きくすることができるので、単独運転検出が容易となる。
【００８４】
（２）請求項４の発明は、
ａ）同期発電機の単独運転状態を短時間で検出可能となる。
【００８５】
ｂ）監視対象が一定値を越えている時間をカウントする機能（機能１）及びある期間内にこのカウント値が所定の値以上になったことにより配電線に系統連系された同期発電機は単独運転状態になったと見なす機能（機能２）を考慮した単独運転検出時間の把握が容易となる。
【００８６】
ｃ）上記機能１の実行が単純化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１にかかる単独運転検出装置のブロック構成図。
【図２】 系統連系時の無効電力を説明する回路図。
【図３】 単独運転時のインピーダンスを説明する回路図。
【図４】 電圧変動低減対策の回路構成図。
【図５】 系統連系時の電圧変動低減策の考え方を説明するグラフ。
【図６】 電圧変動低減ブロック図。
【図７】 制御回路定数を示すブロック図。
【図８】 電圧変動量に対する発電機設置点と補償率の関係を示すグラフ。
【図９】 電圧変動量と補償率の関係を示すグラフ。
【図１０】 補償率と単独運転時の周波数変動量の関係を示すグラフ。
【図１１】 補償率が零の場合と同一の感度を得るためのＡＶＲ電圧設定値変動量との関係を示すグ
ラフ。
【図１２】 補償率が零の場合と同一の感度が得られるＡＶＲ電圧設定値変動量と電圧変動値との関
係を示すグラフ。
【図１３】 単独運転検出時間に与える影響を説明するグラフ。
【図１４】 実施の形態２にかかる単独運転検出装置のブロック構成図。
【図１５】 実施の形態３にかかる単独運転検出装置のブロック構成図。
【図１６】 単独運転移行後の発電機周波数変動波形図。
【図１７】 実施の形態４を説明するためのベクトルの時間変化を示すグラフ。
【図１８】 ベクトルの大きさの時間変化を示すグラフ。
【図１９】 能動的方式を説明するブロック回路図。
【符号の説明】
１…系統電源
２…配電変電所
３…需要家の同期発電機
４…励磁機
５…自動電圧調整器（ＡＶＲ）
６…電圧設定器
７…加算器
１０…単独運転検出装置
１０Ａ…電圧変動分（量）設定部
１０Ｂ…検出部
１１，１２…ＡＶＲ電圧設定値変動分（量）発生器
１３…無効電力演算（検出）回路
１４…無効電力変化分演算（検出）回路
１５…位相補償回路
１６…補償率回路
１８…減算器
２１，２３…周波数リレー
２２…不足電圧リレー
２４，２６…論理積回路
２５…確認タイマ
ＥS…系統電圧
Ｅr…発電機電圧
Ｘ e …配電線リアクタンス
ΔＶAVR…ＡＶＲ設定値変動分（量）
Ｑ…無効電力
ΔＱ…無効電力変化分
【発明の属する技術分野】
本発明は、同期発電機の単独運転検出方法に係り、特に逆潮流有りの電力系統に連系された同期発電機の単独運転検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１９に示すように、配電線に系統連系された同期発電機３が、系統側連系点の遮断（配電変電所の送り出し遮断器ＣＢ１の開放）によって単独運転状態になると系統信頼性および保安上の問題から、この状態を検出して受電点の遮断器ＣＢ２を開放しなければならない。これに関する現在の技術は以下の通りである。
【０００３】
（１）転送遮断方式
配電線送り出し遮断器の開放を配電変電所で検出して、受電点の遮断器にトリップ信号を転送する方式。
【０００４】
（２−１）受動的方式
系統側連系点の遮断器が電力潮流が有る状態で開放して、配電線に系統連系された同期発電機が単独運転状態になると、この発電機の入出力にアンバランスが生じ周波数が変動するのでこの周波数偏差が一定値以上になったことによって単独運転状態を検出して、受電点の遮断器を開放する方式。
【０００５】
（２−２）能動的方式
系統側連系点の遮断器が電力潮流が無しの状態で開放して、配電線に系統連系された同期発電機の入出力がバランスした状態で単独運転状態になると、単独運転移行前後で、この発電機の周波数に変動は生じない。よって、このような状態でも単独運転状態を検出するべく、同期発電機の自動電圧調節器の電圧設定値に常時周期的な微小変動を加え、この周期的微小変動により生じる発電機周波数偏差が一定値以上になったことによって単独運転状態を検出して、受電点の遮断器を開放する方式。（図１９）
本発明は、上記能動方式の同期発電機の単独運転検出方式に関するものである。
【０００６】
従来、能動方式には、単独運転状態が検出されるべき同期発電機の自動調整器の電圧設定値に周期的微小変動を与え、発電機周波数変動が一定値以上になったことによって同期発電機の単独運転状態を検出して、受電点の遮断器を開放するようにしたものがある（例、特開平７−３１１９７号公報）。
【０００７】
しかし、この従来能動方式の同期発電機の単独運転検出装置は、系統短絡事故に対する単独運転検出装置の誤動作防止対策が充分でなく、かつ単独運転検出装置の信頼性監視機能が備わっていない。
【０００８】
そこで、本出願人は、先に、誤動作差防止対策が充分にして、高信頼性の同期発電機の単独運転検出方法を提案した（特願平８−１９５７２号）。
【０００９】
この先願にかかる同期発電機の単独運転検出方法は、系統連系された同期発電機の自動電圧調整器（ＡＶＲ）に対して、その電圧設定値を常時一定周期で微小変動させるための信号を出力する機能１と、単独運転状態を最適な条件で検出するため発電機出力、発電機の機器定数、その自動電圧調整器の伝達関数およびその調速機の伝達関数とから機能１の信号に対して最適な微小変動量と周期を演算して機能１に出力する機能２と、発電機周波数の変動分を演算してその変動分が整定値以上になったことによって単独運転状態を検出する周波数リレーである機能３を備えたものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の同期発電機の単独運転検出の能動的方式では、ＡＶＲの電圧設定値に対して一定周期の微小変動を加えなければならない。このため、系統連系時に同期発電機の端子電圧が変動する。
【００１１】
ＡＶＲ電圧設定値変動量は、単独運転状態を確実に検出できると同時に、系統連系時の電圧変動量を充分小さくするものでなければならない。ＡＶＲ電圧設定値変動量に対して、同期発電機の設置点が変電所から比較的近い場合は系統連系時の電圧変動量は小さい。
【００１２】
しかし、この設置点が遠方の場合は系統連系時の電圧変動量は大きくなる。高圧配電線の電圧変動許容値は低圧側で１０１Ｖ±６Ｖであるが、電圧値がこの許容値の上限または下限にある場合や、ＡＶＲなどへの影響を考慮して能動的方式による電圧変動値の許容値を抑える必要がある。
【００１３】
また、その監視対象量が発電機周波数偏差である能動的，受動的方式による単独運転検出方式においては、短絡事故時の誤検出を防止するため、短絡事故除去時間との協調を図る以下のような機能を必要とする。
【００１４】
機能１：監視対象量（周波数偏差）がある一定値以上（±ｆｓｅｔ）を越えている時間をカウントする機能。
【００１５】
機能２：ある期間内にこのカウント値が所定の値以上になったことにより配電線に系統連系された同期発電機が単独運転状態となったと見なす機能。
【００１６】
ここでの能動的方式に対する発電機周波数変動は同期発電機の自動電圧設定値に加えられる微小な電圧設定値変動信号が周期的なものであるため、これにより生じる発電機周波数変動も周期的なものとなる（図１６）。したがって、機能１は断続的に実行され、結果的に単独運転状態の検出の遅延が生じる。
【００１７】
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、連系時の電圧変動を抑制し、又は単独運転検出の遅延を抑えて単独運転の検出を確実にする同期発電機の単独運転検出方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、系統と連系運転する同期発電機の自動電圧調整器に一定周期の微小電圧変動値を与え、単独運転時に生じる周波数変動を周波数リレーで監視することで同期発電機の単独運転を検出する同期発電機の単独運転検出装置において、
前記一定周期の微小電圧変動値よって同期発電機が出力する無効電力を検出する無効電力検出部と、検出された無効電力値を、前記一定周期の微小電圧変動値に対してＳ／１＋Ｓの周波数特性を有するフィルタに導入して無効電力変動分を検出する無効電力変化分検出部と、検出された無効電力変化分を導入して前記微小電圧変動値と同位相になるように位相補償する位相補償部と、この位相補償部からの出力を入力して一定の補償率を掛けて前記電圧の変動分の値ΔＶ AVR にほぼ等しい値とする補償率部と、前記一定周期の微小電圧変動値ΔＶ AVR と前記位相補償部の出力Δ Q ‘との差を自動電圧調整器に加えるよう構成したことを特徴とするものである。
【００１９】
または、前記周波数リレーを低整定値を持つ第１の周波数リレーと高整定値を持つ第２の周波数リレーに分け、常時の前記自動電圧調整器に与える微小変動値を前記第１の周波数リレー用の低い周波数値とし、第１の周波数リレーだけが動作した場合のみ一定期間だけ前記微小変動値を第２のリレー用の高い周波数値に切り替えて、第１，第２の周波数リレーが共に動作した場合に単独運転を検出するようにする。
【００２０】
その場合、前記第１の周波数リレーだけが動作した場合のみ無効電力変動分による補償を停止させるのがよい。
【００２１】
あるいは、系統と連系運転する同期発電機の自動電圧調整器に一定周期の微小電圧変動値を与え、単独運転時に生じる周波数変動を周波数リレーで監視することで同期発電機の単独運転を検出する同期発電機の単独運転検出装置において、
監視対象量を、同期的に変化する発電機周波数の変動値Δｆ（ｔ）とその時間微分値Δｆ′（ｔ）および AVR 電圧設定値変動分の周期的な微小変動の角周波数ω AVR から得られる成分 [ Δｆ′（ｔ）／ω AVR ，Δｆ（ｔ） ] のベクトル F （ｔ）の絶対値としたことを特徴としたものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
図１は実施の形態１にかかる系統連系中の電圧変動対策を施した同期発電機の単独運転検出回路を示す。図中、１は商用系統電源、２は配電変電所、３は需要家の自家用同期発電機、３Ｆは同期発電機３の励磁コイル、４は同期発電機２の励磁機、５は励磁機４を制御して同期発電機の出力電圧を制御する自動電圧調整器（ＡＶＲ）、６はＡＶＲ電圧設定器、７はＡＶＲ電圧設定値ＶAVRに同期発電機単独運転検出用の一定周期（０．１〜１．０Ｈｚ）で変動するＡＶＲ電圧設定値変動分ΔＶAVRを加えてＡＶＲ５に出力する加算器、１０は単独運転検出装置である。
【００２３】
単独運転検出装置１０は電圧変動量設定部１０Ａと、単独運転検出部１０Ｂからなる。電圧変動量設定部１０Ａは、上記変動分ΔＶAVRを出力するＡＶＲ電圧設定値変動分発生器１１と、ＰＴ１及びＣＴ１で検出した受電側電圧及び電流から無効電力を求める無効電力演算回路１３と、この無効電力Ｑの、上記変動分ΔＶAVRの周波数（０．１〜１．０Ｈｚ）で変動する変化分ΔＱを求める無効電力変化分演算回路１４と、この変化分ΔＱの位相を上記変動分ΔＶAVRの位相に調節する位相補償回路１５と、この位相補償した変化分ΔＱ′の大きさを変動分発生器１１の出力ΔＶAVRの大きさと同じくなるように補償率ＫCで調節する補償率回路１６と、変動分発生器１１からの変動分ΔＶAVRから補償率回路１６からの変化分ΔＱ″を引いて無効電力変動分で低減したＡＶＲ電圧設定値変動分電圧ΔＶAVRを上記ＡＶＲの加算器７に出力する減算器１８で構成されている。
【００２４】
また、単独運転検出部１０Ｂは、上記ＰＴ１からの検出電圧が入力し、周波数が上記変動量ΔＶAVRの周波数（０．１〜１．０Ｈｚ）で動作する周波数リレー２１と同じくＰＴ１からの検出電圧が入力する不足電圧リレー２２と、不足電圧リレー２２が動作しないことを条件に周波数リレー２１の出力を通す論理積回路２４と、この出力を確認して上記受電点遮断機ＣＢ２のトリップ信号を出力するタイマ２５で構成されている。
【００２５】
同期発電機３の系統連系時の発電機端子の無効電力Ｑrは図２より（１）式で与えられる。
【００２６】
【数１】
δは小さいので、δ≒０、系統電圧ＥSを一定とすると、無効電力変動ΔＱrは（２）式で与えられる。
【００２８】
【数２】
配電線のリアクタンスＸ e は小さいので、電圧変動に対する無効電力変動ΔＱは大きい。
【００３０】
また、単独運転時の発電機端子の無効電力の変動量ΔＱrは図３より（３）式で与えられる。
【００３１】
【数３】
よって、無効電力の変動は系統連系時に比べてかなり小さい。
【００３３】
この性質を利用して無効電力の変動量ΔＱを検出し、この位相を補償してＡＶＲの電圧設定値の変動量ΔＶAVRを打ち消すように加えてやれば、単独運転検出感度をさほど低下させることなく、系統連系時の電圧変動を低減させることができる。（図４，図５参照）
すなわち、同期発電機３が系統と連系中は受電点に電流が流れる。無効電力演算回路１３は受電点の電圧，電流から無効電流Ｑ（＝Ｑr）を検出し、無効電力変化分演算部１４で変化分ΔＱ（０．１〜１．０Ｈｚ）を検出し、位相補償回路１５で位相補償し、補償率回路１６で上記変動分ΔＶAVRとほぼ等しい補償分ΔＱ″を作り、減算器１８に出力する。したがって、ＡＶＲ５に入力するＡＶＲ電圧設定値変動分は小さくなり、発電機３の電圧変動は低減され、連系点の電圧，周波数の変動が減少する。
【００３４】
同期発電機３が単独運転になると、無効電力演算回路１３が検出する無効電力は急減し、補償率回路１６からの補償量ΔＱ″は小さくなる。このため変動分発生器１１からの変動分ΔＶAVRは加算器１８で殆ど減少されることなく、ＡＶＲ５の加算器７に入力する。しかして同期発電機３の出力電圧は変化分ΔＶAVR（０．１〜１．０Ｈｚ）によって変化し、周波数が変動する。
【００３５】
上述のように、連系中はＡＶＲ５に入力するＡＶＲ電圧設定値変化分ΔＶAVRは補償量ΔＱ″により小さくなるので、同期発電機３の電圧，周波数の変動は小さく連系点の電圧，周波数は殆ど変動しない。したがって、周波数リレー２１は動作しないので、受電遮断器ＣＢ２が誤遮断することはない。
【００３６】
また、同期発電機３が単独運転となると、変化分ΔＶAVRによって同期発電機３の出力電圧及び周波数が変動するので、周波数リレー２１が動作し出力する。この出力は不足電圧リレー２２が動作していないことを条件とする論理積回路２４を通りタイマ２５で確認され、連系遮断器４を遮断させる。
【００３７】
実施の形態１によれば、変化分発生器１１からのＡＶＲ電圧設定値変化分ΔＶAVRの値を大きくしても連系中はＡＶＲ５に入力するＡＶＲ電圧設定値変化分ΔＶAVRは小さくなるので、連系点の電圧，周波数変動が少なくなり、周波数リレー２１が誤動作することはない。また、単独運転となると、補償分ΔＱ″が小さくなり同期発電機３の電圧，周波数はＡＶＲ電圧設定値変化分ΔＶAVRによって変化するので、単独運転検出が確実にできる。
【００３８】
無効電力変動分演算（検出）回路１４は図６に示すように、フィルタとすることができる。この場合、ＡＶＲ電圧設定値の変動周波数は０．１〜１．０Ｈｚであり、無効電力変動周波数もそれと等しくなるので、フィルタはこの周波数成分を抽出できる（４）式の特性とする。
【００３９】
【数４】
このフィルタの直流分に対するゲインは零になる。周波数０．１〜１．０Ｈｚに対して（４）式のゲイン位相は表１のようになる。
【００４１】
【表１】
系統連系時のＡＶＲ電圧設定値変動分ΔＶAVR（ｓ）と発電機無効電力の変動ΔＱ（ｓ）との関係は（５）式で与えられる。
【００４３】
【数５】
よって、図６の位相補償の値は、ＡＶＲ電圧設定値の変動周波数をｆAVRで与えると（５）式でＳ＝ｊ２πｆAVRとおいたｆAVRに対する位相角になる。上記のように電圧変動低減策を講じた場合の系統連系時の電圧変動値は（６）式で与えられる。
【００４５】
【数６】
実施例
【００４７】
【表２】
図１の配電系統において、同期発電機３の定数及び発電機の制御回路定数を表２及び図７のとおりとし、配電線のリアクタンスを、標準のリアクタンス０．３５Ω／Ｋｍ、長さＬを０，２．０，２０．０及び３０．０Ｋｍ、ＡＶＲ電圧設定値変動分ΔＶAVR、と無効電力変化分ΔＱとの位相補償は完全に行われ、補償率Ｋｃは０，０．４，１．０，１．２，…の条件で、電圧変動低減効果を検討したところ表３に示す低減効果が得られた。
【００４９】
【表３】
また、ＡＶＲ電圧設定値変動分ΔＶAVRは４％で検討したが、この条件に対して発電機の出力が定格の半分の場合でも、単独運転状態を２秒以下で検出できる。
【００５１】
図８に電圧変動量に対する発電機設置点と補償率の関係を示す。発電機設置点が遠方になるほど電圧変動量は大きく、それが３０Ｋｍの場合は約３５％にもなる。
【００５２】
発電機設置点が３０Ｋｍの場合の電圧変動量と補償率の関係を図９に、補償率と単独運転時の周波数変動定常値との関係を図１０に示す。補償率を高めることによって電圧変動量を低減できる。この値が２００％以上では効果は殆ど変わらない。しかし、補償率を大きくすると単独運転時の周波数変動も低下する。よって、補償率を高めて電圧変動量を低減させる場合はＡＶＲ電圧設定値変動量を大きくしなければ感度が低下する。
【００５３】
補償率Ｋｃが零の場合に比べてこれが２００％の場合は、単独運転状態の周波数変動が１．９７Ｈｚから１．１２Ｈｚへ低下する。その低下を抑えるために補償率が２００％の場合の、ＡＶＲ電圧設定値変動量を次の値にしなければならない。
【００５４】
【数７】
図１１に補償率が零の場合と同一の感度を得るためのＡＶＲ電圧設定値の変動量を示す。横流補償率が２００％でＡＶＲ電圧設定値変動量が４％の場合の電圧変動量は０．６７％である。従ってこの変動量が７％の系統連系時の電圧変動量は、
【００５６】
【数８】
になる。よって、電圧変動の低減効果は、
【００５８】
【数９】
である。図１１に図１２のＡＶＲ電圧設定値変動量に対する系統連系時の電圧変動量を示す。
【００６０】
以上から、標準の発電機、制御回路定数に対して（発電機容量２ＭＶＡ）、発電機の設置点が変電所から３０Ｋｍの場合、ＡＶＲ電圧設定値変動量を７％（周波数０．４Ｈｚ）、横流補償を２００％にすると、発電機出力が定格容量の半分の条件に対して単独運転状態を２秒以下で検出でき、かつ系統連系時の電圧変動を１．２％に低減できることが分かった。
【００６１】
補償率零とこれが２００％の場合に単独運転検出時間を求めた結果を表４に示す。
【００６２】
【表４】
図１３に示すように、電圧低減対策有・無での、単独運転検出時間の差は０．１ｓであり、その対策の影響は小さい。
【００６４】
実施の形態２
図１４に実施の形態２にかかる系統連系中の電圧変動対策を施した同期発電機の単独運転検出回路を示す。なお、図１４中、図１に示したものと同一構成部分は、同一符号を付してその重複する説明を省略する。
【００６５】
図１４において、１１，１２はそれぞれ周波数を異にする第１，第２のＡＶＲ電圧設定値変動分ΔＶAVR1，ＶAVR2を発生する変動分発生器、Ｓ１は変動分発生器１１，１２の出力を切り替えて減算器１８に出力する切替スイッチ、２１は上記第１のＡＶＲ電圧設定値変動分の周波数を検出する低整定値を持つ第１の周波数理リレー、２３は上記第２のＡＶＲ電圧設定値変動分の周波数を検出する高整定値を持つ第２の周波数リレー、２４は第２のリレーが不動作であることを条件に第１の周波数リレー２１からの信号が入力すると出力する論理積回路、２５は論理積回路２４の出力を確認して上記切替スイッチＳ１を切替動作させるタイマ、２６はタイマ２５が出力していることを条件に第２の周波数リレーからの信号が入力すると受電遮断器ＣＢ２のトリップ信号を出力する論理積回路、ＴＲは受電変圧器である。
【００６６】
次にこの単独運転検出装置の動作について説明する。同期発電機３が系統と連系中は変動分発生器１１のＡＶＲ電圧設定値変動分ΔＶAVR1が切替スイッチＳ１を介して減算器１８に出力し、回路１３〜１６は無効電力を検出して上記ＡＶＲ電圧設定値変動分ΔＶAVR1と大きさがほぼ等しい補償分ΔＱ″を減算器１８に出力する。したがって、ＡＶＲ５に入力するＡＶＲ電圧設定値変動分は小さくなり、発電機３の電圧変動は低減され、連系点の電圧，周波数が変動しないので、周波数リレー２１，２３は動作しないので、受電遮断器ＣＢ２が誤遮断することはない。
【００６７】
同期発電機３が単独運転となると、受電点の電流は０となるので、無効電力演算回路１３が検出する無効電力Ｑは減少し、補償率回路１６からの補償分ΔＱ″≒０となり、変動分発生器１１からのＡＶＲ電圧設定値変動分ΔＶAVR1は加算器１８で殆ど低減させることなく加算器を介してＡＶＲ５に入力する。しかして、同期発電機３電圧は変化分ΔＶAVR1で変化し、周波数が変動する。
【００６８】
このため、第１の周波数リレー２１が動作し確認タイマ２５が出力すると、スイッチＳ１が変動分発生器１２側に切り替わり、ＡＶＲ５に第２のＡＶＲ電圧設定値変動分ΔＶAVR2が入力し、発電機の電圧及び周波数の変動が大きくなり、第２の周波数リレー２３が動作し、論理積回路２６から単独運転検出信号を出力し受電遮断器ＣＢ２を遮断させる。
【００６９】
この実施の形態によれば、ＡＶＲ電圧設定値変動分を２段に切り替えて単独運転の検出をするので、検出が確実となる。
【００７０】
実施の形態３
図１５に実施の形態３にかかる系統連系中の電圧変動対策を施した同期発電機の単独運転検出回路を示す。なお、図１，図１４に示したものと同一構成部分は、同一符号を付してその重複する説明を省略する。
【００７１】
図１５において、Ｓ２はタイマ２５の出力により減算器１８に入力する補償率回路１６からの補償分ΔＱ″を“補償なし”に切り替える第２の切替スイッチである。その他の回路は図１４と変わりがない。
【００７２】
同期発電機３が単独運転となり、スイッチＳ１，Ｓ２が切り替わると、スイッチＳ２により減算器１８に入力する信号は“補償なし”に切り替わり、減算器１８に入力する補償分が０となり、変動分発生器１２からの第２のＡＶＲ電圧設定値変動分ΔＶAVR2がそのままＡＶＲ５に入力するので、同期発電機３の電圧はΔＶAVR2により変動し、第２の周波数リレー２３が確実に動作する。
【００７３】
実施の形態４
実施の形態４にかかる監視対象量変化させる単独運転検出の能動的方式について説明する。
同期発電機の単独運転検出の能動的方式において、周波数に変化する同期発電機周波数の変動値Δｆ（ｔ）、またはその時間微分をΔｆ′（ｔ）とし、同期発電機の自動電圧調整器（ＡＶＲ）に加えられるＡＶＲ電圧設定値変動分ΔＶAVRの周期的な微小変動の角周波数をωAVR（＝２πｆAVR）とした場合に、時間の関数となるベクトルＦ（ｔ）を（１０）式のように定義する。
【００７４】
【数１０】
このように定義されたベクトルＦ（ｔ）は、図１６のような能動的方式による単独運転移行後の同期発電機周波数変動に対して以下のような特徴を有する。
【００７６】
特徴１：時間と共に回転するベクトルとなる（図１７）。
【００７７】
特徴２：その大きさ│ベクトルＦ（ｔ）│は、多少の変動があるもののほぼ連続的に増加し、最終的にある値に落ち着く（図１８）。
【００７８】
実施の形態４は、以上の特徴を有するベクトルＦ（ｔ）に着目し、従来の能動的方式における監視対象量を│ベクトルＦ（ｔ）│もしくは│ベクトルＦ（ｔ）│2として同期発電機のＡＶＲに加え、監視対象である周波数偏差がある一定値（±ｆｓｅｔ）を越えたことを周波数リレーで検出し、タイマで確認して同期発電機の単独運転を検出する。
【００７９】
実施の形態４によれば、同期発電機は単独運転になった場合の周波数変動は図１８に示すように±│ベクトルΔＦ（ｔ）│で変化し、従来の周波数変動Δｆ（ｔ）のように周期的に変化しないので、単独運転検出の遅延を生ずることはない。
【００８０】
【発明の効果】
この発明は、上述のとおり構成されているので、次に記載する効果を奏する。
【００８１】
（１）請求項１〜３の発明は、
ａ）連系中ＡＶＲに加えられるＡＶＲ電圧設定値変動分が抑制されるので、連系点の微小電圧変動を小さくできる。
【００８２】
ｂ）連系点の微小電圧変動が抑制されるので、連系中単独運転を誤検出することがない。
【００８３】
ｃ）連系点の微小電圧変動が抑制され、ＡＶＲ電圧設定値変動分を大きくすることができるので、単独運転検出が容易となる。
【００８４】
（２）請求項４の発明は、
ａ）同期発電機の単独運転状態を短時間で検出可能となる。
【００８５】
ｂ）監視対象が一定値を越えている時間をカウントする機能（機能１）及びある期間内にこのカウント値が所定の値以上になったことにより配電線に系統連系された同期発電機は単独運転状態になったと見なす機能（機能２）を考慮した単独運転検出時間の把握が容易となる。
【００８６】
ｃ）上記機能１の実行が単純化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１にかかる単独運転検出装置のブロック構成図。
【図２】 系統連系時の無効電力を説明する回路図。
【図３】 単独運転時のインピーダンスを説明する回路図。
【図４】 電圧変動低減対策の回路構成図。
【図５】 系統連系時の電圧変動低減策の考え方を説明するグラフ。
【図６】 電圧変動低減ブロック図。
【図７】 制御回路定数を示すブロック図。
【図８】 電圧変動量に対する発電機設置点と補償率の関係を示すグラフ。
【図９】 電圧変動量と補償率の関係を示すグラフ。
【図１０】 補償率と単独運転時の周波数変動量の関係を示すグラフ。
【図１１】 補償率が零の場合と同一の感度を得るためのＡＶＲ電圧設定値変動量との関係を示すグ
ラフ。
【図１２】 補償率が零の場合と同一の感度が得られるＡＶＲ電圧設定値変動量と電圧変動値との関
係を示すグラフ。
【図１３】 単独運転検出時間に与える影響を説明するグラフ。
【図１４】 実施の形態２にかかる単独運転検出装置のブロック構成図。
【図１５】 実施の形態３にかかる単独運転検出装置のブロック構成図。
【図１６】 単独運転移行後の発電機周波数変動波形図。
【図１７】 実施の形態４を説明するためのベクトルの時間変化を示すグラフ。
【図１８】 ベクトルの大きさの時間変化を示すグラフ。
【図１９】 能動的方式を説明するブロック回路図。
【符号の説明】
１…系統電源
２…配電変電所
３…需要家の同期発電機
４…励磁機
５…自動電圧調整器（ＡＶＲ）
６…電圧設定器
７…加算器
１０…単独運転検出装置
１０Ａ…電圧変動分（量）設定部
１０Ｂ…検出部
１１，１２…ＡＶＲ電圧設定値変動分（量）発生器
１３…無効電力演算（検出）回路
１４…無効電力変化分演算（検出）回路
１５…位相補償回路
１６…補償率回路
１８…減算器
２１，２３…周波数リレー
２２…不足電圧リレー
２４，２６…論理積回路
２５…確認タイマ
ＥS…系統電圧
Ｅr…発電機電圧
Ｘ e …配電線リアクタンス
ΔＶAVR…ＡＶＲ設定値変動分（量）
Ｑ…無効電力
ΔＱ…無効電力変化分
Claims (4)
- 系統と連系運転する同期発電機の自動電圧調整器に一定周期の微小電圧変動値を与え、単独運転時に生じる周波数変動を周波数リレーで監視することで同期発電機の単独運転を検出する同期発電機の単独運転検出装置において、
前記一定周期の微小電圧変動値よって同期発電機が出力する無効電力を検出する無効電力検出部と、検出された無効電力値を、前記一定周期の微小電圧変動値に対してＳ／１＋Ｓの周波数特性を有するフィルタに導入して無効電力変動分を検出する無効電力変化分検出部と、検出された無効電力変化分を導入して前記微小電圧変動値と同位相になるように位相補償する位相補償部と、この位相補償部からの出力を入力して一定の補償率を掛けて前記電圧の変動分の値ΔＶ AVR にほぼ等しい値とする補償率部と、前記一定周期の微小電圧変動値ΔＶ AVR と前記位相補償部の出力Δ Q ‘との差を自動電圧調整器に加えるよう構成したことを特徴とした同期発電機の単独運転検出装置。 - 前記周波数リレーを、低整定値を持つ第１の周波数リレーと高整定値を持つ第２の周波数リレーに分け、常時の前記自動電圧調整器に与える微小変動値を前記第１の周波数リレー用の低い周波数値とし、第１の周波数リレーだけが動作した場合のみ一定期間だけ前記微小変動値を第２のリレー用の高い周波数値に切り替えて、第１，第２の周波数リレーが共に動作した場合に単独運転を検出することを特徴とする請求項１記載の同期発電機の単独運転検出装置。
- 前記第１の周波数リレーだけが動作した場合のみ前記無効電力変動分による補償を停止させることを特徴とする請求項２記載の同期発電機の単独運転検出装置。
- 系統と連系運転する同期発電機の自動電圧調整器に一定周期の微小電圧変動値を与え、単独運転時に生じる周波数変動を周波数リレーで監視することで同期発電機の単独運転を検出する同期発電機の単独運転検出装置において、
監視対象量を、同期的に変化する発電機周波数の変動値Δｆ（ｔ）とその時間微分値Δｆ′（ｔ）および AVR 電圧設定値変動分の周期的な微小変動の角周波数ω AVR から得られる成分 [ Δｆ′（ｔ）／ω AVR ，Δｆ（ｔ） ] のベクトル F （ｔ）の絶対値としたことを特徴とする同期発電機の単独運転検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07096597A JP3725285B2 (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | 同期発電機の単独運転検出方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07096597A JP3725285B2 (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | 同期発電機の単独運転検出方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10271689A JPH10271689A (ja) | 1998-10-09 |
| JP3725285B2 true JP3725285B2 (ja) | 2005-12-07 |
Family
ID=13446752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07096597A Expired - Fee Related JP3725285B2 (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | 同期発電機の単独運転検出方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3725285B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4530365B2 (ja) * | 2006-01-30 | 2010-08-25 | 財団法人電力中央研究所 | 分散型電源装置 |
| JP6109050B2 (ja) * | 2013-12-02 | 2017-04-05 | 山洋電気株式会社 | 解列制御装置、解列制御方法およびパワーコンディショナー |
-
1997
- 1997-03-25 JP JP07096597A patent/JP3725285B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10271689A (ja) | 1998-10-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2501014B1 (en) | Method and apparatus for detecting islanding conditions of distributed generator | |
| US6850074B2 (en) | System and method for island detection | |
| US5883796A (en) | Dynamic series voltage restoration for sensitive loads in unbalanced power systems | |
| RU2358273C2 (ru) | Способ и устройство для определения неустойчивого замыкания на землю | |
| WO1998029933A1 (fr) | Dispositif de protection des interconnexions systemes pour generateur independant | |
| EP0746078B1 (en) | Method and apparatus for detecting islanding operation of dispersed generator | |
| JP3420162B2 (ja) | 発電設備の系統連系保護装置 | |
| JP3302875B2 (ja) | 系統連系保護用無効電力補償装置 | |
| JP3725285B2 (ja) | 同期発電機の単独運転検出方式 | |
| KR101566387B1 (ko) | 순간 전압 강하 보상에서 피드포워드 보상장치 | |
| JP4777914B2 (ja) | 三相電圧型交直変換装置 | |
| JPH1032932A (ja) | 無効電力補償装置 | |
| JP3302898B2 (ja) | 発電設備の系統連系保護装置 | |
| JP3315298B2 (ja) | 発電設備の系統連系保護装置 | |
| JPH06141470A (ja) | 系統連系インバータの保護装置 | |
| JP2790403B2 (ja) | 系統連系インバータの逆充電保護装置 | |
| JP3629324B2 (ja) | 同期発電機の単独運転検出方法 | |
| JP3397608B2 (ja) | 発電設備の系統連系保護装置 | |
| JP3944057B2 (ja) | 発電設備の系統連系保護装置 | |
| JP2503401B2 (ja) | 分散電源の制御方式 | |
| JPH07131937A (ja) | 系統連系システム及びその解列制御方法 | |
| JP3634645B2 (ja) | 発電設備の系統連係保護装置 | |
| JP2002101562A (ja) | 発電設備の系統連系保護装置 | |
| JP2633150B2 (ja) | 自家用発電設備から電力供給系統側への逆充電の状態を検出する方法並びに検出装置 | |
| JPH0833199A (ja) | コンデンサ保護装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20030129 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041201 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041207 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050131 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050131 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050913 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050921 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080930 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090930 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090930 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100930 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110930 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120930 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120930 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130930 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |