JP4048607B2 - 自動電圧調整器の電圧設定方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機設備の機器故障によるシステムダウンを避け、安定に電力供給を行う各種冗長2重系の電源システムにおける自動電圧調整器の電圧調整方法に係り、特に高精度のディジタル式電圧設定器を採用した制御回路構成の簡素化を図るようにしたものである。
【0002】
【従来の技術】
自動電圧調整器などで同期発電機の出力電圧を一定に制御する発電機設備を2系統並列運転して、負荷装置に電力を安定に供給する2重系電源システムや、励磁装置だけを待機冗長2重系とし、励磁装置が故障時に待機用励磁装置に切替えて安定に電力供給を継続する電源システムなどでは、常に発電機電圧を精度良く一定に保つ上で、電圧設定器の設定電圧精度が重要となるが、従来の、特に遠隔設定操作が可能な電動式電圧設定器は精度が悪く、これをカバーするための各種制御回路が採用されている。
【0003】
第1の従来例である2系統の発電機設備の並列運転による2重系電源システムのブロック図を図3に示す。
同図において、A系統の同期発電機1の出力と、B系統の同期発電機1−1の出力は、夫々遮断器12、12−1を通して接続され、負荷装置10に供給されており、並列運転や、一方の系統が故障しても、他方の系統から電力供給を継続する、非常発電設備としての運転等を行う。
A、B両系統の発電機電圧を揃え、かつ一定に制御するため、夫々の系統において、自動電圧調整器3、3−1のコントローラ22、22−1に設定電圧とフィードバック信号を入力し、コントローラの出力制御信号でサイリスタ変換器21、21−1を制御して界磁巻線2、2−1に流す界磁電流を調整する。
図3で、4、4−1は励磁電力を供給するためのサイリスタトランス、5、5−1は発電機電圧のフィードバックトランス、8、8−1は電動式電圧設定器、6、6−1は設定電圧増加用の遠隔設定操作用リレー接点、7、7−1、は設定電圧減少用遠隔設定操作用リレー接点である。
電圧設定器にはポテンショメーター19、19−1をサーボモータ20、20−1で回転させて抵抗比を変える電動式電圧設定器が遠隔操作用として従来から一般に採用されており、接点6、6−1を閉にした時、設定電圧が増加し、接点7、7−1を閉にした時、設定電圧が減少するように構成されている。
このような電圧設定器では、ポテンショメーターの抵抗値が周囲温度の変化等でドリフトし易く、又設定動作時間のバラツキがあって、A、B両系統の発電機端子電圧に差異が生じ、このため並列運転時に、各発電機の無効電力の配分が不均一になる。
このため、A、B両系統の発電機の無効電力を計器用変流器13、13−1及び計器用変圧器14、14−1により無効電力トランスジューサ15、15−1で検出し、夫々の無効電力の差が零になるよう自動無効電力装置16で制御し、A、B両系統の設定電圧設定用の遠隔設定操作用リレー接点7、7−1を夫々の発電機の無効電力の発生状態に応じて動作させて設定電圧の自動修正を行い、両発電機の無効電力を等配分に、即ち、両発電機の端子電圧を同一にしている。
【0004】
第2の従来例である励磁装置を待機冗長2重系とする電源システムのブロック図を図4に示す。
同図において、常用側の励磁装置は、自動電圧調整器3、サイリスタトランス4、発電機電圧のフィードバックトランス5、電動式電圧設定器8、遠隔設定操作用リレー接点6及び7で構成されており、第1の従来例で説明したように、発電機電圧を一定にする制御を行っている。
一方、待機側の励磁装置は、自動電圧調整器3−1、常用側と共通のサイリスタトランス4及びフィードバックトランス5、電動式電圧設定器8−1、遠隔設定操作用リレー6−1及び7−1、自動設定調節器17で構成されており、常用側の励磁装置が故障した時、切替器11で待機側の励磁装置に切り替えて発電機の発電を継続させる。
このような電源システムにおいては、待機側の励磁装置の出力、即ち、自動電圧調整器のサイリスタ変換器出力電圧を、常用側のサイリスタ変換器出力電圧に常に追従させている必要があるが、電動式電圧設定器は前述のように精度が悪く設定動作時間にバラツキがあるため、両出力電圧には差異が生ずる。
このため、常用側と待機側の夫々のサイリスタ変換器21、21−1出力電圧信号を自動設定調整器17のコンパレータ18で比較し、これらの差異の状況に応じてリレー6−1、或は7−1を動作させ、待機側の電圧信号が低い時はリレー接点6−1を閉にして待機側の設定電圧を上げて修正し、逆に待機側の電圧信号が高い時はリレー接点7−1を閉にして待機側の設定電圧を下げて修正して、常に両電圧信号を零にするような制御回路を設けている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記した第1及び第2の従来例の電動式電圧設定器を使う場合は、次のような問題点があった。
先ず、図3に示す第1の従来例の場合には、電動式電圧設定器の精度上の問題に起因して生ずる各発電機の無効電力の配分が不均一になるのをカバーするため、複雑な回路構成の無効電力配分制御を行わなければならないといった問題点があった。
また、図4に示す第2の従来例の場合には、電動式電圧設定器の精度上の問題に起因して生ずる、各励磁装置の出力電圧の不揃いをカバーするため、複雑な回路構成の自動電圧追従制御を行わなければならないといった問題点があった。
本発明は、上記課題(問題点)を解決し、構成が簡単で、かつコスト低減がはかれる自動電圧調整器の電圧設定方式を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の自動電圧調整器の電圧設定方法は、上記課題を解決するために、請求項1に記載のものでは、同期発電機と、設定電圧と上記同期発電機の出力電圧とを比較して上記同期発電機の出力電圧を一定に制御する自動電圧調節器とを有する発電設備を2系統備え、各々の系統が負荷に電力を供給する2重系電源システムにおいて、上記2系統の上記設定電圧を設定する手段として、各別のディジタル式電圧設定器と遠隔設定操作用リレー手段とを備え、上記遠隔設定操作用リレー手段の操作により当該2系統の各ディジタル式電圧設定器に同一の電圧設定操作用の信号を夫々供給するように構成した。
この場合、請求項2に記載のように、上記2系統が遮断器を介して負荷に電力を供給するようにすることが望ましい。
また、上記構成に代え、請求項3に記載のように、設定電圧と同期発電機の出力電圧とを比較して上記同期発電機の出力電圧を一定に制御する自動電圧調節器とを有する励磁装置を2セット備え、常用側の励磁装置の故障時に、待機側の励磁装置に切り替えて、発電を継続する待機冗長2重系電源システムにおいて、上記常用側と待機側の励磁装置の上記設定電圧を設定する手段として、各別のディジタル式電圧設定器、と遠隔設定操作用リレー手段を備え、上記遠隔設定操作用リレー手段の操作により当該2系統の各ディジタル式電圧設定器に同一の電圧設定操作用の信号を夫々供給するように構成することもできる。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明の第1及び第2の各実施の形態を図1及び図2を参照して説明する。
第1の実施の形態:
図1は、2系統の発電機設備の並列運転による2重系電源システムに本発明の自動電圧調整器の電圧設定方式を適用した本発明の第1の実施の形態を示すブロック図である。
図1は、図3に示す第1の従来例の構成から無効電力の検出部13、14、15と自動無効電力装置16を取除き、電動式電圧設定器8、8−1をディジタル式電圧設定器9、9−1に置換したものである。
従って、従来の構成に対応する要素機能は図3と同一の符号を使用しており、その詳細説明は省略する。
【0008】
図1で、9、9−1はA、B両系統に使われる遠隔設定操作が可能なディジタル式電圧設定器の一例である。
遠隔設定操作用リレー接点6及び7により両系統の設定電圧が共通に同時設定され、接点6が閉の時増加、接点7が閉のとき減少、各接点が開の時停止する。
設定電圧値に関するプログラムはメモリ25に記録されており、リレー接点6及び7の状態を入力回路23を通してCPU24で判断して設定データを選びD/A変換器26でアナログ信号に変換して設定電圧を出力する。
このような電圧設定器によって得られる設定電圧の温度ドリフトは1mv以下/10℃ときわめて精度が高い上、設定変更中でも動作時間のバラツキが生じない。このため、電圧設定器で無効電力の調整を兼用でき、従来必要であった無効電力調整のための回路は不要となった。
【0009】
この設定電圧は、A、B両系とも常に同じ大きさで、夫々の自動電圧調整器3、3−1内のコントローラ22、22−1に入力される。
一方、A、B両系統の同期発電機1及び1−1の各出力は、遮断器12、12−1を通して接続され負荷装置10に供給されており、両発電機の電圧は同一である。
この発電機電圧は、A、B両系統で夫々フィードバックトランス5、5−1を通してコントローラ22、22−1にフィードバックされ、サイリスタ変換器21、21−1を制御し、界磁巻線2、2−1に流す界磁電流を調整する。
このように、設定電圧が同一で、共通の発電機電圧をフィードバックするのでA、B両系統の発電機端子電圧は同一に制御され、従って各発電機の無効電力の配分は常に同一になる。
【0010】
第2の実施の形態:
図2は、励磁装置を待機冗長2重系とする電源システムに本発明の自動電圧調整器の電圧設定方式を適用した本発明の第2の実施の形態を示すブロック図である。
図2に示す本実施の形態のものでは、図4に示す第2の従来例の構成から自動設定調節器17を取除き、電動式電圧設定器8、8−1をディジタル式電圧設定器9、9−1に置換したものである。
従って、従来の構成に対応する要素機能は図4と同一の符号を使用しており、その詳細説明は省略する。
図2で、常用側の励磁装置は第1の実施の形態で使用するものと同じディジタル式電圧設定器9、遠隔設定操作用リレー接点6及び7、コントローラ22及びサイリスタ変換機21から成る自動電圧調整器3、サイリスタトランス4、フィードバックトランス5から構成されており、同期発電機1の界磁巻線2に流す界磁電流を調整して発電機電圧を一定制御する。
一方、待機側の励磁装置は、常用側と同じディジタル式電圧設定器9−1及びリレー接点6、7、コントローラ22−1及びサイリスタ変換機21−1から成る自動電圧調整器3−1、常用側と共通のサイリスタトランス4及びフィードバックトランス5から構成されており、サイリスタ変換機の出力側で切替器11により切り離されているため、励磁電圧を発生した状態のままで待機している。
そして、常用側の一部に故障が生じた時、図2では省略しているが、切替装置によって待機側に切替えて発電を継続させる。
このように、常用側も待機側も、同時設定される同じ大きさで、かつ精度の高い設定電圧であり、発電機電圧のフィードバック量も同一であるため、従来のように複雑な回路構成で自動電圧追従制御を行う必要はなく、自動電圧調整3、3−1のコントローラ22、22−1を制御するのみで待機側励磁装置の出力励磁電圧を常用側のそれに精度良く揃えることができ、待機側へのスムーズな切り替えができる。
【0011】
【発明の効果】
本発明は、上述したような自動電圧調整器の電圧設定方法としたので、次に示すような優れた効果を有する。
( a ) 請求項1に記載の自動電圧調整器の設定方法によれば、発電機設備を2系統並列運転する2重系電源システムにおいて、各発電機の無効電力を等配分するための複雑な制御回路が不要となるため、システムの信頼度が高まり、かつ、コスト低減がもたらされる。
この場合、請求項2に記載のように、請求項1の発明において、2系統と各発電機間に遮断器を設ける構成とすれば、故障した系統の発電機の電力供給の遮断やこれに代わる発電機からの電力供給の投入を円滑、適切に行うことができる。
( b ) また、請求項3のものでは、励磁装置を待機冗長2重系とする電源システムにおいて、待機側の励磁装置の出力励磁電圧を常用側のそれに自動追従させるための複雑な制御回路が不要となるため、システムの信頼度が高まり、かつ、コスト低減がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく自動電圧調整器の電圧設定方式を適用した発電機設備を2系統並列運転する2重系電源システムについての本発明の第1の実施の形態を示すブロック図である。
【図2】本発明に基づく自動電圧調整器の電圧設定方式を適用した励磁装置を待機冗長2重系とする電源システムについての本発明の第2の実施の形態を示すブロック図である。
【図3】従来の発電機設備を2系統並列運転する2重系電源システムのブロック図である。
【図4】従来の励磁装置を待機冗長2重系とする電源システムのブロック図である。
【符号の説明】
1、1−1:同期発電機
2、2−1:界磁巻線
3、3−1:自動電圧調整器
4、4−1:サイリスタトランス
5、5−1:フィードバックトランス
6、6−1:遠隔設定操作用リレー(設定値増用)
7、7−1:遠隔設定操作用リレー(設定値減用)
9、9−1:ディジタル式電圧設定器
10:負荷装置
11:切替器
12、12−1:遮断器
21、21−1:サイリスタ変換器
22、22−1:コントローラ
23:入力回路
24:CPU
25:メモリ
26:D/A変換器
Claims (3)
- 同期発電機と、設定電圧と上記同期発電機の出力電圧とを比較して上記同期発電機の出力電圧を一定に制御する自動電圧調節器とを有する発電設備を2系統備え、各々の系統が負荷に電力を供給する2重系電源システムにおいて、
上記2系統の上記設定電圧を設定する手段として、各別のディジタル式電圧設定器と遠隔設定操作用リレー手段とを備え、上記遠隔設定操作用リレー手段の操作により当該2系統の各ディジタル式電圧設定器に同一の電圧設定操作用の信号を夫々供給することを特徴とする自動電圧調整器の電圧設定方法。 - 上記2系統が遮断器を介して負荷に電力を供給することを特徴とする請求項1に記載の自動電圧調整器の電圧設定方法。
- 設定電圧と同期発電機の出力電圧とを比較して上記同期発電機の出力電圧を一定に制御する自動電圧調節器とを有する励磁装置を2セット備え、常用側の励磁装置の故障時に、待機側の励磁装置に切り替えて、発電を継続する待機冗長2重系電源システムにおいて、
上記常用側と待機側の励磁装置の上記設定電圧を設定する手段として、各別のディジタル式電圧設定器と遠隔設定操作用リレー手段とを備え、上記遠隔設定操作用リレー手段の操作により当該2系統の各ディジタル式電圧設定器に同一の電圧設定操作用の信号を夫々供給することを特徴とする自動電圧調整器の電圧設定方法。
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