JP4154172B2 - 同期機の励磁制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同期機の励磁制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９において、自動電圧調整装置が１重化構成の従来の励磁制御装置の１例を説明する。図９において、１は界磁巻線２を備えた同期機である。この同期機１の出力端は主変圧器３、系統並列用遮断器４を介して電力系統５に接続されている。又、６は界磁遮断器７を介して同期機１の界磁巻線２に接続されたサイリスタ整流器である。サイリスタ整流器６の交流側入力端は、励磁用変圧器８を介して同期機１の出力端に接続されている。
【０００３】
１４は同期機１の界磁電流を検出する手段として設けられた計器用変流器であり、１５は界磁電流検出器である。９は同期機１の励磁制御を行なう自動電圧調整装置である。自動電圧調整機能１０は、計器用変圧器１２及び出力電圧検出器１３を介して同期機１の出力電圧を電圧設定器１１で設定された電圧になるように、上記サイリスタ整流器６を位相制御するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
計器用変圧器１２からの入力がない状態で同期機を起動した場合、出力電圧検出器１３の出力はゼロとなり、自動電圧調整機能１０の出力はサイリスタ整流器６の出力を上げるように制御するため、同期機１の出力電圧が上昇して過電圧となり、同期機１を破損する恐れがある。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、同期機の起動に際して同期機の破損を防止させることの可能な同期機の励磁制御装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の［請求項１］に係る同期機の励磁制御装置は、同期機の出力電圧と界磁電流とを検出する手段を有し、同期機が電力系統に接続された状態で自動電圧調整装置を用いて運転を行なう同期機の励磁制御装置において、同期機の起動時に前記界磁電流より予め定められた出力電圧を予測して出力電圧予測値を出力する手段と、前記同期機の出力電圧と前記出力電圧予測値とを比較し、これが予め定められたその相関関係から逸脱した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断する手段と、前記異常と判断したとき同期機の界磁電流を減衰させる手段とを備えることにより、同期機に過電圧が発生して同期機を破損する前に同期機の界磁電流を減衰させる。
【０００７】
また、本発明の［請求項１］に係る同期機の励磁制御装置は、同期機起動後に予め定められた一定時間は、電圧設定器の値を１００％以下の任意の値にしておき、前記出力電圧と前記出力電圧予測値とを比較し、これが予め定められたその相関関係から逸脱していない場合は、電圧設定器の値を１００％に切替えて起動する手段を備え、かつ、前記相関関係から逸脱した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断する手段と、前記異常と判断したとき同期機の界磁電流を減衰させる手段とを備えることにより、同期機に過電圧が発生して同期機を破損する前に同期機の界磁電流を減衰させる。
【０００８】
本発明の［請求項２］に係る同期機の励磁制御装置は、［請求項１］において、界磁電流よりその変化率を検出する手段と、前記界磁電流の変化率と、同期機起動時に出力すべき界磁電流の変化率を設定した値とを比較し、予め定められた一定時間を継続して、前記界磁電流の変化率がその設定した値より逸脱した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断する手段と、前記異常と判断したとき同期機の界磁電流を減衰させる手段とを備えることにより、同期機に過電圧が発生して同期機を破損する前に同期機の界磁電流を減衰させる。
【０００９】
また、本発明の［請求項２］に係る同期機の励磁制御装置は、同期機起動後の予め定められた一定時間は、電圧設定器の値を１００％以下の任意の値にしておき、前記界磁電流の変化率が設定した値より逸脱していない場合は、前記電圧設定器の値を１００％に切替えて起動する手段と、かつ、前記界磁電流の変化率が設定した値より逸脱した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断する手段と、前記異常と判断したとき同期機の界磁電流を減衰させる手段とを備えることにより、同期機に過電圧が発生して同期機を破損する前に同期機の界磁電流を減衰させる。
【００１０】
本発明の［請求項３］に係る同期機の励磁制御装置は、［請求項１］において、サイリスタ整流器への位相制御指令値を検出する手段と、前記位相制御指令値と、同期機起動時に出力すべき位相制御指令値を設定した値とを比較し、予め定められた一定時間を継続して、前記位相制御指令値がその設定した値より逸脱した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断する手段と、前記異常と判断したとき同期機の界磁電流を減衰させる手段とを備えることにより、同期機に過電圧が発生して同期機を破損する前に同期機の界磁電流を減衰させる。
【００１１】
また、本発明の［請求項３］に係る同期機の励磁制御装置は、同期機起動後の予め定められた一定時間は、電圧設定器の値を１００％以下の任意の値にしておき、前記位相制御指令値が設定した値より逸脱していない場合は、前記電圧設定器の値を１００％に切替えて起動する手段と、かつ、前記位相制御指令値が設定した値より逸脱した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断する手段と、前記異常と判断したとき同期機の界磁電流を減衰させる手段とを備えることにより、同期機に過電圧が発生して同期機を破損する前に同期機の界磁電流を減衰させる。
【００１２】
本発明の［請求項４］に係る同期機の励磁制御装置は、［請求項３］において、界磁電圧を検出する手段と、前記出力電圧と前記界磁電圧より予め定められた位相制御指令値を予測して出力する手段と、前記位相制御指令値と前記位相制御指令予測値とを比較し、これが予め定められたその相関関係より逸脱した場合は、出力電圧又は界磁電圧の異常と判断する手段と、前記異常と判断したとき同期機の界磁電流を減衰させる手段とを備えることにより、同期機に過電圧が発生して同期機を破損する前に同期機の界磁電流を減衰させる。
【００１３】
また、本発明の［請求項４］に係る同期機の励磁制御装置は、同期機起動後に予め定められた一定時間は、電圧設定器の値を１００％以下の任意の値にしておき、前記位相制御指令値と前記位相制御指令予測値とを比較し、その相関関係から逸脱していない場合は、前記電圧設定器の値を１００％に切替えて起動する手段と、かつ、前記相関関係から逸脱した場合は、出力電圧又は界磁電圧の異常と判断する手段と、前記異常と判断したとき同期機の界磁電流を減衰させる手段とを備えることにより、同期機に過電圧が発生して同期機を破損する前に同期機の界磁電流を減衰させる。
【００１４】
【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を説明する。なお、図１〜図４は、本発明を説明するための第１〜第４の参考例である。
（第１の参考例）
図１は本発明の第１の参考例を示す同期機の励磁制御装置の構成図である。図１において、図９と同一符号は、同一部分又は相当分を示し、既に説明した部分は省略することとし、その差異部分について説明する。
【００１５】
１６は界磁電流検出器より出力された界磁電流値を入力し出力電圧予測値を出力する関数設定器である。１７は出力電圧検出器１３より出力された出力電圧値と関数設定器１６より出力された出力電圧予測値とを比較し、その差分を出力する演算回路である。
【００１６】
１８は演算回路１７より出力された演算結果（差分）をレベル判定回路（上限値）１８Ａ、又はレベル判定回路（下限値）１８Ｂと比較し、その結果、異常と判定すれば、オア回路１８Ｃを介して入力異常を出力する自己診断回路である。１９は自己診断回路１８より出力された異常判定結果より自動電圧調整機能１０よりサイリスタ整流器６へ出力する位相制御指令値を停止（オフ）させると共に、界磁遮断器７へ開放指令を出力する停止回路である。
【００１７】
次に本参考例の動作について説明する。本参考例によれば、図１において界磁電流検出器１５より出力された界磁電流値を関数設定器１６に取り込み、関数設定器１６より求められる出力電圧予測値と、出力電圧検出器１３から出力された出力電圧値とを演算回路１７にて比較する。正常に同期機が起動すれば、関数設定器１６より求められる出力電圧予測値と、出力電圧検出器１３から出力された出力電圧値は、ほぼ同等の値となる。
【００１８】
しかし、何らかの異常により計器用変圧器１２からの入力がゼロとなり演算回路１７の出力に差が発生した場合は、自己診断回路１８内のレベル判定回路（上限値）１８Ａ、又はレベル判定回路（下限値）１８Ｂにより、出力電圧値又は界磁電流値の異常と判断する。
【００１９】
そしてオア回路１８Ｃを介して停止回路１９により、自動電圧調整機能１０よりサイリスタ整流器６へ出力する位相制御指令値を停止（オフ）させ、かつ、界磁遮断器７へ開放指令を出力することで、同期機の界磁電流を減衰させて同期機の出力電圧が過電圧となることを防止して、同期機を破損させる可能性を低減することができる。
【００２０】
本参考例によれば、同期機の起動時において、界磁電流値より求められる出力電圧予測値と出力電圧値とを比較して、それらに差が発生すれば、出力電圧又は界磁電流の異常と判断し、その後、同期機の界磁電流を減衰させることにより、同期機に過電圧が発生することを防止できる。
【００２１】
（第２の参考例）
図２は本発明の第２の参考例を示す同期機の励磁制御装置の構成図である。図２において、図１と同一符号は、同一部分又は相当分を示し、既に説明した部分は省略することとし、図１との構成の差異部分について説明する。
【００２２】
２０は界磁電流検出器１５より出力された界磁電流値を入力し界磁電流の変化率を出力する電流変化率検出器、１８は電流変化率検出器２０より出力された界磁電流の変化率をレベル判定回路１８Ｄで設定された値と比較し、その結果が確認タイマ１８Ｆで設定された一定時間を継続して検出した場合は、異常と判定する自己診断回路である。その他の構成は図１と同様である。
【００２３】
次に本参考例の動作について説明する。図２において、界磁電流検出器１５より出力された界磁電流値を電流変化率検出器２０にて検出する。正常に同期機が起動すれば、界磁電流の変化率は、出力電圧が電圧設定器１１で設定された値に近づくに連れて小さくなるが、何らかの異常により計器用変圧器１２からの入力がゼロとなると、同期機の出力電圧を上げようとするため、必然的に界磁電流を更に流し続けることにより、変化率は不変のままとなる。
【００２４】
従って、電流変化率検出器２０より出力された界磁電流の変化率が、自己診断回路１８内のレベル判定回路１８Ｄで設定された変化率を確認タイマ１８Ｆで設定された一定時間を継続して出力した場合は、出力電圧値又は界磁電流値の異常と判断する。
【００２５】
そして、停止回路１９により、自動電圧調整機能１０よりサイリスタ整流器６へ出力する位相制御指令値を停止（オフ）させ、かつ、界磁遮断器７へ開放指令を出力することで、同期機の界磁電流を減衰させて同期機の出力電圧が過電圧となることを防止して、同期機を破損させる可能性を低減することができる。
【００２６】
本参考例によれば、同期機の起動時において、界磁電流の変化率異常と判断した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断し、その後、同期機の界磁電流を減衰させることにより、同期機に過電圧が発生することを防止できる。
【００２７】
（第３の参考例）
図３は本発明の第３の参考例を示す同期機の励磁制御装置の構成図である。図３において、図１と同一符号は、同一部分又は相当分を示し、既に説明した部分は省略することとし、図９及び図１との構成の差異について説明する。
【００２８】
２１は自動調整機能１０よりサイリスタ整流器６へ出力する位相制御指令値を検出する位相制御指令検出器である。１８は位相制御指令検出器２１より出力された位相制御指令値をレベル判定回路１８Ｅで設定された値と比較し、その結果が確認タイマ１８Ｆで設定された一定時間を継続して検出した場合は、異常と判定する自己診断回路である。
【００２９】
次に本参考例の動作について説明する。図３において、自動電圧調整機能１０よりサイリスタ整流器６へ出力された位相制御指令値を位相制御指令検出器２１にて検出する。正常に同期機が起動すれば、位相制御指令値が最小指令値（フォーシング）となる時間は決まっているが、何らかの異常により計器用変圧器１２からの入力がゼロとなると、同期機の出力を上げようとするため、必然的に位相制御指令値がフォーシング状態を長時間に渡り継続することになる。
【００３０】
従って、位相制御指令検出器２１より出力された位相制御指令値が、自己診断回路１８内のレベル判定回路１８Ｅで設定されたフォーシングレベルを確認タイマ１８Ｆで設定された一定時間を継続して検出した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断する。
【００３１】
そして停止回路１９により、自動電圧調整機能１０よりサイリスタ整流器６へ出力する位相制御指令値を停止（オフ）させ、かつ、界磁遮断器７へ開放指令を出力することで、同期機の界磁電流を減衰させて同期機の出力が過電圧となることを防止して、同期機を破損させる可能性を低減することができる。
【００３２】
本参考例によれば、同期機の起動時において、サイリスタ整流器へ出力される位相制御指令値の最少指令値（フォーシング）が長時間継続した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断し、その後、同期機の界磁電流を減衰させることにより、同期機に過電圧が発生することを防止できる。
【００３３】
（第４の参考例）
図４は本発明の第４の参考例を示す同期機の励磁制御装置の構成図である。図４において、図１及び図３と同一符号は、同一部分又は相当分を示し、既に説明した部分は省略することとし、図１及び図３との差異について説明する。
【００３４】
２２は界磁電圧を計測するための計器用変換器、２３は計器用変換器２２より出力される界磁電圧値を検出する界磁電圧検出器、２４は出力電圧検出器１３より出力される出力電圧値と、界磁電圧検出器２３より出力される界磁電圧値を入力し、位相制御指令予測値を検出する関数設定器である。
【００３５】
次に本参考例の動作について説明する。図４において、出力電圧検出器１３より出力された出力電圧値と、界磁電圧検出器２３より出力された界磁電圧値とを関数設定器２４に取り込み、関数設定器２４より求められる位相制御指令予測値と、位相制御指令検出器２１より出力される位相制御指令値とを演算回路１７にて比較する。
【００３６】
正常に同期機が起動すれば、関数設定器２４より出力される位相制御指令予測値と位相制御指令検出器２１より出力される位相制御指令値は、ほぼ同等の値となるが、何らかの異常により計器用変圧器１２からの入力がゼロとなり演算回路１７の出力に差が発生した場合は、自己診断回路１８内のレベル判定回路（上限値）１８Ａ、又はレベル判定回路（下限値）１８Ｂにより、出力電圧値又は界磁電圧値の異常と判断する。
【００３７】
その結果、オア回路１８Ｃを介して停止回路１９により、自動電圧調整機能１０よりサイリスタ整流器６へ出力する位相制御指令値を停止（オフ）させ、かつ、界磁遮断器７へ開放指令を出力することで、同期機の界磁電流を減衰させて同期機の出力電圧が過電圧となることを防止して、同期機を破損させることを低減することができる。
【００３８】
本参考例によれば、同期機の起動時において、出力電圧と界磁電圧より求められるサイリスタ整流器への位相制御指令予測値と、サイリスタ整流器へ出力される位相制御指令値を比較して、それらに差が発生すれば、出力電圧又は界磁電圧の異常と判断し、その後、同期機の界磁電流を減衰させることにより、同期機に過電圧が発生することを防止できる。
【００３９】
（第１の実施の形態）
図５は本発明の第１の実施の形態を示す同期機の励磁制御装置の構成図である。図５において、図１と同一符号は、同一部分又は相当分を示し、既に説明した部分は省略することとし、図１との差異について説明する。
【００４０】
２６は起動指令を入力して起動指令信号をワンショット信号に変換するワンショット回路、２７はワンショット回路２６より出力された起動指令信号を一定時間に引き伸ばす確認タイマ、２５は確認タイマ２７からの信号を入力して、電圧設定器１１へ出力する電圧設定値を１００％以下の任意の値と１００％の値に切替える電圧設定値切替回路である。
【００４１】
１７Ａは確認タイマ２７からの信号を入力して出力電圧検出器１３より出力される出力電圧値と関数設定器１６より出力される出力電圧予測値との比較結果を出力するか、出力をゼロにするかを切替える演算出力切替回路である。
【００４２】
次に本実施の形態の動作について説明する。図５において、起動指令を入力してワンショット信号に変換するワンショット回路２６と、ワンショット回路２６から出力される起動指令信号を一定時間に引き伸ばす確認タイマ２７を設け、確認タイマ２７から信号が出力されている時間は、電圧設定値切替回路２５から電圧設定器１１へ出力する電圧設定値を１００％以下の任意の値にする。
【００４３】
そして演算回路１７の出力は、関数設定器１６より求められる出力電圧予測値と出力電圧検出器１３より出力される出力電圧値との比較した結果になるように演算出力切替回路１７Ａにより切替えるようにする。このようにすることにより、正常に同期機が起動時した場合、１００％以下の任意の値で設定された電圧設定値に出力電圧が到達していれば、出力電圧値と界磁電流値は一定の値となるため、関数設定器１６より求められる出力電圧予測値と出力電圧検出器１３より出力される出力電圧値との比較が図１の場合よりも容易に行なうことができる。
【００４４】
又、出力電圧検出器１３が３相個別の相電圧で取り込み、その平均値を出力するような場合において、計器用変圧器１２の１相短絡時の出力電圧は、正常時の出力電圧値に対して、６７％となる。従って、電圧設定値切替回路２５から電圧設定器１１へ出力する電圧設定値を６７％とすれば、計器用変圧器１２が１相短絡となっても出力電圧は６７％＋オーバーシュート分しか上昇しないため、図１の場合よりも更に過電圧となることを防止できる。
【００４５】
その後、演算回路１７の出力差が自己診断回路１８内のレベル判定回路（上限値）１８Ａ、又はレベル判定回路（下限値）１８Ｂを逸脱していない場合は、確認タイマ２７がオフした後に、電圧設定値切替回路２５から電圧設定器１１へ出力する電圧設定値を１００％の値に切替える。しかし、演算回路１７の出力差が自己診断回路１８内のレベル判定回路（上限値）１８Ａ、又はレベル判定回路（下限値）１８Ｂを逸脱した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断する。
【００４６】
そして、オア回路１８Ｃを介して停止回路１９により、自動電圧調整機能１０よりサイリスタ整流器６へ出力する位相制御指令値を停止（オフ）させ、かつ、界磁遮断器７へ開放指令を出力することで、同期機の界磁電流を減衰させて同期機の出力電圧が過電圧となることを防止する。
【００４７】
本実施の形態によれば、同期機の起動時において、電圧設定値を１００％以下の任意の値とすることにより、電圧設定値に対して出力電圧は請求項１よりも早く到達し、正常に同期機が起動すれば、出力電圧と界磁電流は一定の値となるため、出力電圧と界磁電流より求められる出力電圧予測値を図１の場合よりも容易に比較することができる利点があり、かつ、計器用変圧器の１相短絡時でも第１の実施の形態に記載した出力電圧の検出方法によれば、過電圧を防止できる効果があり、かつ、図１の場合と同様に異常と判断した場合は、同期機の界磁電流を減衰させることにより、同期機に過電圧が発生することを防止できる。
【００４８】
（第２の実施の形態）
図６は本発明の第２の実施の形態を示す同期機の励磁制御装置の構成図である。図６において、図２及び図５と同一符号は、同一部分又は相当分を示し、既に説明した部分は省略することとし、図２及び図５との構成の差異について説明する。
【００４９】
２８は確認タイマ２７からの信号を入力して電流変化率検出器２０より出力される界磁電流の変化率を出力するか、出力をゼロにするかを切替える切替回路である。
【００５０】
次に本実施の形態の動作について説明する。図６において、起動指令を入力してワンショット信号に変換するワンショット回路２６とワンショット回路２６から出力される起動指令信号を一定時間に引き伸ばす確認タイマ２７を設け、確認タイマ２７から信号が出力されている時間は、電圧設定値切替回路２５から電圧設定器１１へ出力する電圧設定値を１００％以下の任意の値にして、切替回路２８の出力は、電流変化率検出器２０にて検出した値に切替えるようにする。
【００５１】
このようにすることにより、正常に同期機が起動した場合、１００％以下の任意の値で設定された電圧設定値に出力電圧が到達していれば、界磁電流の変化率はゼロとなるため、図２の場合よりも容易に異常判断を行なうことができる。又、出力電圧検出器１３が３相個別の相電圧で取り込み、その平均値を出力するような場合において、計器用変圧器１２の１相短絡時の出力電圧は、正常時の出力電圧値に対して、６７％となる。
【００５２】
従って、電圧設定値切替回路２５から電圧設定器１１へ出力する電圧設定値を６７％とすれば、計器用変圧器１２が１相短絡となっても出力電圧は６７％＋オーバーシュート分しか上昇しないため、図２の場合よりも更に過電圧となることを防止できる。
【００５３】
その後、電流変化率検出器２０より出力された界磁電流の変化率が、自己診断回路１８内のレベル判定回路１８Ｄで設定された変化率を、確認タイマ１８Ｆで設定された一定時間を継続して出力しなかった場合は、確認タイマ２７がオフした後に、電圧設定値切替回路２５から電圧設定器１１へ出力する電圧設定値を１００％に切替える。
【００５４】
しかし、電流変化率検出器２０より出力された界磁電流の変化率が、自己診断回路１８内のレベル判定回路１８Ｄで設定された変化率を、確認タイマ１８Ｆで設定された一定時間を継続して出力した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断し、停止回路１９により自動電圧調整機能１０よりサイリスタ整流器６へ出力する位相制御指令値を停止（オフ）させ、かつ、界磁遮断器７へ開放指令を出力することで、同期機の界磁電流を減衰させて同期機の出力電圧が過電圧となることを防止して、同期機を破損させる可能性を低減することができる。
【００５５】
本実施の形態によれば、同期機の起動時において、電圧設定値を１００％以下の任意の値とすることにより、電圧設定値に対して出力電圧は図２の場合よりも早く到達し、正常に同期機が起動すれば、界磁電流変化率はゼロとなるため、請求項２よりも容易に界磁電流の変化率より異常を判断できる利点があり、かつ、計器用変圧器の１相短絡時でも第２の実施の形態に記載した出力電圧の検出方法によれば、過電圧を防止できる効果があり、かつ、図２の場合と同様に異常と判断した場合は、同期機の界磁電流を減衰させることにより、同期機に過電圧が発生することを防止できる。
【００５６】
（第３の実施の形態）
図７は本発明の第３の実施の形態を示す同期機の励磁制御装置の構成図である。図７において、図３及び図５と同一符号は、同一部分又は相当分を示し、既に説明した部分は省略することとし、図３及び図５との構成の差異について説明する。
【００５７】
２８は確認タイマ２７からの信号を入力して位相制御指令検出器２１より出力される位相制御指令値を出力するように切替える演算出力切替回路である。
【００５８】
次に本実施の形態の動作について説明する。図７において、起動指令を入力してワンショット信号に変換するワンショット回路２６とワンショット回路２６から出力される起動指令信号を一定時間に引き伸ばす確認タイマ２７を設け、確認タイマ２７から信号が出力されている時間は、電圧設定値切替回路２５から電圧設定器１１へ出力する電圧設定値を１００％以下の任意の値にして、切替回路２８の出力は、位相制御指令検出器２１にて検出した値に切替えるようにする。
【００５９】
このようにすることにより、正常に同期機が起動した場合、１００％以下の任意の値で設定された電圧設定値に出力電圧が到達していれば、位相制御指令値は最小指令値（フォーシング）ではない値となるため、図３の場合よりも位相制御指令値の異常範囲を幅広く設定することができる。
【００６０】
又、出力電圧検出器１３が３相個別の相電圧で取り込み、その平均値を出力するような場合において、計器用変圧器１２の１相短絡時の出力電圧は、正常時の出力電圧値に対して、６７％となる。従って、電圧設定値切替回路２５から電圧設定器１１へ出力する電圧設定値を６７％とすれば、計器用変圧器１２が１相短絡となっても出力電圧は６７％＋オーバーシュート分しか上昇しないため、図３の場合よりも更に過電圧となることを防止できる。
【００６１】
その後、位相制御指令検出器２１より出力された位相制御指令値が、自己診断回路１８内のレベル判定回路１８Ｅで設定された位相制御指令値を確認タイマ１８Ｆで設定した時間継続して検出しなかった場合は、確認タイマ２７がオフした後に、電圧設定値切替回路２５から電圧設定器１１へ出力する電圧設定値を１００％に切替える。しかし、自己診断回路１８内のレベル判定回路１８Ｅで設定された位相制御指令を確認タイマ１８Ｆで設定した時間継続して検出した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断する。
【００６２】
その結果、停止回路１９により、自動電圧調整手段１０からサイリスタ整流器６へ出力する位相制御指令値を停止（オフ）させ、かつ、界磁遮断器７へ開放指令を出力することで、同期機の界磁電流を減衰させて同期機の出力が過電圧となることを防止して、同期機を破損させる可能性を低減することができる。
【００６３】
本実施の形態によれば、同期機の起動時において、電圧設定値を１００％以下の任意の値とすることにより、電圧設定値に対して出力電圧は図３の場合よりも早く到達し、正常に同期機が起動すれば、位相制御指令値は最小指令値（フォーシング）状態ではなくなるため、図３の場合よりも位相制御指令値の異常範囲を幅広く設定することができる利点があり、かつ、計器用変圧器の１相短絡時でも第３の実施の形態に記載した出力電圧の検出方法によれば、過電圧を防止できる効果がある。又、異常と判断した場合は、同期機の界磁電流を減衰させることにより、同期機に過電圧が発生することを防止できる。
【００６４】
（第４の実施の形態）
図８は本発明の第４の実施の形態を示す同期機の励磁制御装置の構成図である。図８において、図４及び図５と同一符号は、同一部分又は相当分を示し、構成については説明済みのため省略する。
【００６５】
次に本実施の形態の動作について説明する。図８において、起動指令を入力してワンショット信号に変換するワンショット回路２６と、ワンショット回路２６から出力される起動指令信号を一定時間に引き伸ばす確認タイマ２７を設け、確認タイマ２７から信号が出力されている時間は、電圧設定値切替回路２５から電圧設定器１１へ出力する電圧設定値を１００％以下の任意の値にする。
【００６６】
又、演算回路１７の出力は、関数設定器２４より求められる位相制御指令予測値と位相制御指令検出器２１より出力される位相制御指令値との比較した結果になるように演算出力切替回路１７Ａにより切替えるようにする。このようにすることにより、正常に同期機が起動した場合、１００％以下の任意の値で設定された電圧設定値に出力電圧が到達していれば、出力電圧と界磁電圧は一定の値となるため、関数設定器２４より求められる位相制御指令予測値と位相制御指令検出器２１より検出される位相制御指令値との比較が図４の場合よりも容易に行なうことができる。
【００６７】
又、出力電圧検出器１３が３相個別の相電圧で取り込み、その平均値を出力するような場合において、計器用変圧器１２の１相短絡時の出力電圧は、正常時の出力電圧値に対して、６７％となる。従って、電圧設定値切替回路２５から電圧設定器１１へ出力する電圧設定値を６７％とすれば、計器用変圧器１２が１相短絡となっても出力電圧は６７％＋オーバーシュート分しか上昇しないため、図４の場合よりも更に過電圧となることを防止できる。
【００６８】
その後、演算回路１７の出力差が自己診断回路１８内のレベル判定回路（上限値）１８Ａ、又はレベル判定回路（下限値）１８Ｂを逸脱していない場合は、確認タイマ２７がオフした後に、電圧設定値切替回路２５から電圧設定器１１へ出力する電圧設定値を１００％に切替える。しかし、演算回路１７の出力差が自己診断回路１８内のレベル判定回路（上限値）１８Ａ、又はレベル判定回路（下限値）１８Ｂを逸脱した場合は、出力電圧又は界磁電圧の異常と判断する。
【００６９】
そして、オア回路１８Ｃを介して停止回路１９により、自動電圧調整手段１０よりサイリスタ整流器６へ出力する位相制御指令値を停止（オフ）させ、かつ、界磁遮断器７へ開放指令を出力することで、同期機の界磁電流を減衰させて同期機の出力電圧が過電圧となることを防止して、同期機を破損させる可能性を低減することができる。
【００７０】
本実施の形態によれば、同期機の起動時において、電圧設定値を１００％以下の任意の値とすることにより、電圧設定値に対して出力電圧は早く到達し、正常に同期機が起動すれば、出力電圧と界磁電圧は一定となるため、位相制御指令値と出力電圧と界磁電圧より求められる位相制御指令予測値を容易に比較することができる利点があり、かつ、計器用変圧器の１相短絡時でも過電圧を防止できる効果があり、かつ、異常と判断した場合は、同期機の界磁電流を減衰させることにより、同期機に過電圧が発生することを防止できる。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば同期機の起動時において、界磁電流値より求められる出力電圧予測値と出力電圧値とを比較して、それらに差が発生すれば、出力電圧又は界磁電流の異常と判断し、その後、同期機の界磁電流を減衰させることにより、同期機に過電圧が発生することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の参考例を示す同期機の励磁制御装置の構成図。
【図２】 本発明の第２の参考例を示す同期機の励磁制御装置の構成図。
【図３】 本発明の第３の参考例を示す同期機の励磁制御装置の構成図。
【図４】 本発明の第４の参考例を示す同期機の励磁制御装置の構成図。
【図５】 本発明の第１の実施の形態を示す同期機の励磁制御装置の構成図。
【図６】 本発明の第２の実施の形態を示す同期機の励磁制御装置の構成図。
【図７】 本発明の第３の実施の形態を示す同期機の励磁制御装置の構成図。
【図８】 本発明の第４の実施の形態を示す同期機の励磁制御装置の構成図。
【図９】 従来例における同期機の励磁制御装置の構成図。
【符号の説明】
１…同期機
２…界磁巻線
３…主変圧器
４…系統並列用遮断器
５…電力系統
６…サイリスタ整流器
７…界磁遮断器
８…励磁用変圧器
９…自動電圧調整装置
１０…自動電圧調整機能
１１…電圧設定器
１２…計器用変圧器
１３…出力電圧検出器
１４…計器用変流器
１５…界磁電流検出器
１６…関数設定器
１７…演算回路
１７Ａ…演算出力切替回路
１８…自己診断回路
１８Ａ…レベル判定回路（上限値）
１８Ｂ…レベル判定回路（下限値）
１８Ｃ…オア回路
１８Ｄ…レベル判定回路
１８Ｅ…レベル判定回路
１８Ｆ…確認タイマ
１９…停止回路
２０…電流変化率検出器
２１…位相制御指令検出器
２２…計器用変換器
２３…界磁電圧検出器
２４…関数設定器
２５…電圧設定値切替回路
２６…ワンショット回路
２７…確認タイマ
２８…切替回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、同期機の励磁制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９において、自動電圧調整装置が１重化構成の従来の励磁制御装置の１例を説明する。図９において、１は界磁巻線２を備えた同期機である。この同期機１の出力端は主変圧器３、系統並列用遮断器４を介して電力系統５に接続されている。又、６は界磁遮断器７を介して同期機１の界磁巻線２に接続されたサイリスタ整流器である。サイリスタ整流器６の交流側入力端は、励磁用変圧器８を介して同期機１の出力端に接続されている。
【０００３】
１４は同期機１の界磁電流を検出する手段として設けられた計器用変流器であり、１５は界磁電流検出器である。９は同期機１の励磁制御を行なう自動電圧調整装置である。自動電圧調整機能１０は、計器用変圧器１２及び出力電圧検出器１３を介して同期機１の出力電圧を電圧設定器１１で設定された電圧になるように、上記サイリスタ整流器６を位相制御するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
計器用変圧器１２からの入力がない状態で同期機を起動した場合、出力電圧検出器１３の出力はゼロとなり、自動電圧調整機能１０の出力はサイリスタ整流器６の出力を上げるように制御するため、同期機１の出力電圧が上昇して過電圧となり、同期機１を破損する恐れがある。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、同期機の起動に際して同期機の破損を防止させることの可能な同期機の励磁制御装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の［請求項１］に係る同期機の励磁制御装置は、同期機の出力電圧と界磁電流とを検出する手段を有し、同期機が電力系統に接続された状態で自動電圧調整装置を用いて運転を行なう同期機の励磁制御装置において、同期機の起動時に前記界磁電流より予め定められた出力電圧を予測して出力電圧予測値を出力する手段と、前記同期機の出力電圧と前記出力電圧予測値とを比較し、これが予め定められたその相関関係から逸脱した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断する手段と、前記異常と判断したとき同期機の界磁電流を減衰させる手段とを備えることにより、同期機に過電圧が発生して同期機を破損する前に同期機の界磁電流を減衰させる。
【０００７】
また、本発明の［請求項１］に係る同期機の励磁制御装置は、同期機起動後に予め定められた一定時間は、電圧設定器の値を１００％以下の任意の値にしておき、前記出力電圧と前記出力電圧予測値とを比較し、これが予め定められたその相関関係から逸脱していない場合は、電圧設定器の値を１００％に切替えて起動する手段を備え、かつ、前記相関関係から逸脱した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断する手段と、前記異常と判断したとき同期機の界磁電流を減衰させる手段とを備えることにより、同期機に過電圧が発生して同期機を破損する前に同期機の界磁電流を減衰させる。
【０００８】
本発明の［請求項２］に係る同期機の励磁制御装置は、［請求項１］において、界磁電流よりその変化率を検出する手段と、前記界磁電流の変化率と、同期機起動時に出力すべき界磁電流の変化率を設定した値とを比較し、予め定められた一定時間を継続して、前記界磁電流の変化率がその設定した値より逸脱した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断する手段と、前記異常と判断したとき同期機の界磁電流を減衰させる手段とを備えることにより、同期機に過電圧が発生して同期機を破損する前に同期機の界磁電流を減衰させる。
【０００９】
また、本発明の［請求項２］に係る同期機の励磁制御装置は、同期機起動後の予め定められた一定時間は、電圧設定器の値を１００％以下の任意の値にしておき、前記界磁電流の変化率が設定した値より逸脱していない場合は、前記電圧設定器の値を１００％に切替えて起動する手段と、かつ、前記界磁電流の変化率が設定した値より逸脱した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断する手段と、前記異常と判断したとき同期機の界磁電流を減衰させる手段とを備えることにより、同期機に過電圧が発生して同期機を破損する前に同期機の界磁電流を減衰させる。
【００１０】
本発明の［請求項３］に係る同期機の励磁制御装置は、［請求項１］において、サイリスタ整流器への位相制御指令値を検出する手段と、前記位相制御指令値と、同期機起動時に出力すべき位相制御指令値を設定した値とを比較し、予め定められた一定時間を継続して、前記位相制御指令値がその設定した値より逸脱した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断する手段と、前記異常と判断したとき同期機の界磁電流を減衰させる手段とを備えることにより、同期機に過電圧が発生して同期機を破損する前に同期機の界磁電流を減衰させる。
【００１１】
また、本発明の［請求項３］に係る同期機の励磁制御装置は、同期機起動後の予め定められた一定時間は、電圧設定器の値を１００％以下の任意の値にしておき、前記位相制御指令値が設定した値より逸脱していない場合は、前記電圧設定器の値を１００％に切替えて起動する手段と、かつ、前記位相制御指令値が設定した値より逸脱した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断する手段と、前記異常と判断したとき同期機の界磁電流を減衰させる手段とを備えることにより、同期機に過電圧が発生して同期機を破損する前に同期機の界磁電流を減衰させる。
【００１２】
本発明の［請求項４］に係る同期機の励磁制御装置は、［請求項３］において、界磁電圧を検出する手段と、前記出力電圧と前記界磁電圧より予め定められた位相制御指令値を予測して出力する手段と、前記位相制御指令値と前記位相制御指令予測値とを比較し、これが予め定められたその相関関係より逸脱した場合は、出力電圧又は界磁電圧の異常と判断する手段と、前記異常と判断したとき同期機の界磁電流を減衰させる手段とを備えることにより、同期機に過電圧が発生して同期機を破損する前に同期機の界磁電流を減衰させる。
【００１３】
また、本発明の［請求項４］に係る同期機の励磁制御装置は、同期機起動後に予め定められた一定時間は、電圧設定器の値を１００％以下の任意の値にしておき、前記位相制御指令値と前記位相制御指令予測値とを比較し、その相関関係から逸脱していない場合は、前記電圧設定器の値を１００％に切替えて起動する手段と、かつ、前記相関関係から逸脱した場合は、出力電圧又は界磁電圧の異常と判断する手段と、前記異常と判断したとき同期機の界磁電流を減衰させる手段とを備えることにより、同期機に過電圧が発生して同期機を破損する前に同期機の界磁電流を減衰させる。
【００１４】
【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を説明する。なお、図１〜図４は、本発明を説明するための第１〜第４の参考例である。
（第１の参考例）
図１は本発明の第１の参考例を示す同期機の励磁制御装置の構成図である。図１において、図９と同一符号は、同一部分又は相当分を示し、既に説明した部分は省略することとし、その差異部分について説明する。
【００１５】
１６は界磁電流検出器より出力された界磁電流値を入力し出力電圧予測値を出力する関数設定器である。１７は出力電圧検出器１３より出力された出力電圧値と関数設定器１６より出力された出力電圧予測値とを比較し、その差分を出力する演算回路である。
【００１６】
１８は演算回路１７より出力された演算結果（差分）をレベル判定回路（上限値）１８Ａ、又はレベル判定回路（下限値）１８Ｂと比較し、その結果、異常と判定すれば、オア回路１８Ｃを介して入力異常を出力する自己診断回路である。１９は自己診断回路１８より出力された異常判定結果より自動電圧調整機能１０よりサイリスタ整流器６へ出力する位相制御指令値を停止（オフ）させると共に、界磁遮断器７へ開放指令を出力する停止回路である。
【００１７】
次に本参考例の動作について説明する。本参考例によれば、図１において界磁電流検出器１５より出力された界磁電流値を関数設定器１６に取り込み、関数設定器１６より求められる出力電圧予測値と、出力電圧検出器１３から出力された出力電圧値とを演算回路１７にて比較する。正常に同期機が起動すれば、関数設定器１６より求められる出力電圧予測値と、出力電圧検出器１３から出力された出力電圧値は、ほぼ同等の値となる。
【００１８】
しかし、何らかの異常により計器用変圧器１２からの入力がゼロとなり演算回路１７の出力に差が発生した場合は、自己診断回路１８内のレベル判定回路（上限値）１８Ａ、又はレベル判定回路（下限値）１８Ｂにより、出力電圧値又は界磁電流値の異常と判断する。
【００１９】
そしてオア回路１８Ｃを介して停止回路１９により、自動電圧調整機能１０よりサイリスタ整流器６へ出力する位相制御指令値を停止（オフ）させ、かつ、界磁遮断器７へ開放指令を出力することで、同期機の界磁電流を減衰させて同期機の出力電圧が過電圧となることを防止して、同期機を破損させる可能性を低減することができる。
【００２０】
本参考例によれば、同期機の起動時において、界磁電流値より求められる出力電圧予測値と出力電圧値とを比較して、それらに差が発生すれば、出力電圧又は界磁電流の異常と判断し、その後、同期機の界磁電流を減衰させることにより、同期機に過電圧が発生することを防止できる。
【００２１】
（第２の参考例）
図２は本発明の第２の参考例を示す同期機の励磁制御装置の構成図である。図２において、図１と同一符号は、同一部分又は相当分を示し、既に説明した部分は省略することとし、図１との構成の差異部分について説明する。
【００２２】
２０は界磁電流検出器１５より出力された界磁電流値を入力し界磁電流の変化率を出力する電流変化率検出器、１８は電流変化率検出器２０より出力された界磁電流の変化率をレベル判定回路１８Ｄで設定された値と比較し、その結果が確認タイマ１８Ｆで設定された一定時間を継続して検出した場合は、異常と判定する自己診断回路である。その他の構成は図１と同様である。
【００２３】
次に本参考例の動作について説明する。図２において、界磁電流検出器１５より出力された界磁電流値を電流変化率検出器２０にて検出する。正常に同期機が起動すれば、界磁電流の変化率は、出力電圧が電圧設定器１１で設定された値に近づくに連れて小さくなるが、何らかの異常により計器用変圧器１２からの入力がゼロとなると、同期機の出力電圧を上げようとするため、必然的に界磁電流を更に流し続けることにより、変化率は不変のままとなる。
【００２４】
従って、電流変化率検出器２０より出力された界磁電流の変化率が、自己診断回路１８内のレベル判定回路１８Ｄで設定された変化率を確認タイマ１８Ｆで設定された一定時間を継続して出力した場合は、出力電圧値又は界磁電流値の異常と判断する。
【００２５】
そして、停止回路１９により、自動電圧調整機能１０よりサイリスタ整流器６へ出力する位相制御指令値を停止（オフ）させ、かつ、界磁遮断器７へ開放指令を出力することで、同期機の界磁電流を減衰させて同期機の出力電圧が過電圧となることを防止して、同期機を破損させる可能性を低減することができる。
【００２６】
本参考例によれば、同期機の起動時において、界磁電流の変化率異常と判断した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断し、その後、同期機の界磁電流を減衰させることにより、同期機に過電圧が発生することを防止できる。
【００２７】
（第３の参考例）
図３は本発明の第３の参考例を示す同期機の励磁制御装置の構成図である。図３において、図１と同一符号は、同一部分又は相当分を示し、既に説明した部分は省略することとし、図９及び図１との構成の差異について説明する。
【００２８】
２１は自動調整機能１０よりサイリスタ整流器６へ出力する位相制御指令値を検出する位相制御指令検出器である。１８は位相制御指令検出器２１より出力された位相制御指令値をレベル判定回路１８Ｅで設定された値と比較し、その結果が確認タイマ１８Ｆで設定された一定時間を継続して検出した場合は、異常と判定する自己診断回路である。
【００２９】
次に本参考例の動作について説明する。図３において、自動電圧調整機能１０よりサイリスタ整流器６へ出力された位相制御指令値を位相制御指令検出器２１にて検出する。正常に同期機が起動すれば、位相制御指令値が最小指令値（フォーシング）となる時間は決まっているが、何らかの異常により計器用変圧器１２からの入力がゼロとなると、同期機の出力を上げようとするため、必然的に位相制御指令値がフォーシング状態を長時間に渡り継続することになる。
【００３０】
従って、位相制御指令検出器２１より出力された位相制御指令値が、自己診断回路１８内のレベル判定回路１８Ｅで設定されたフォーシングレベルを確認タイマ１８Ｆで設定された一定時間を継続して検出した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断する。
【００３１】
そして停止回路１９により、自動電圧調整機能１０よりサイリスタ整流器６へ出力する位相制御指令値を停止（オフ）させ、かつ、界磁遮断器７へ開放指令を出力することで、同期機の界磁電流を減衰させて同期機の出力が過電圧となることを防止して、同期機を破損させる可能性を低減することができる。
【００３２】
本参考例によれば、同期機の起動時において、サイリスタ整流器へ出力される位相制御指令値の最少指令値（フォーシング）が長時間継続した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断し、その後、同期機の界磁電流を減衰させることにより、同期機に過電圧が発生することを防止できる。
【００３３】
（第４の参考例）
図４は本発明の第４の参考例を示す同期機の励磁制御装置の構成図である。図４において、図１及び図３と同一符号は、同一部分又は相当分を示し、既に説明した部分は省略することとし、図１及び図３との差異について説明する。
【００３４】
２２は界磁電圧を計測するための計器用変換器、２３は計器用変換器２２より出力される界磁電圧値を検出する界磁電圧検出器、２４は出力電圧検出器１３より出力される出力電圧値と、界磁電圧検出器２３より出力される界磁電圧値を入力し、位相制御指令予測値を検出する関数設定器である。
【００３５】
次に本参考例の動作について説明する。図４において、出力電圧検出器１３より出力された出力電圧値と、界磁電圧検出器２３より出力された界磁電圧値とを関数設定器２４に取り込み、関数設定器２４より求められる位相制御指令予測値と、位相制御指令検出器２１より出力される位相制御指令値とを演算回路１７にて比較する。
【００３６】
正常に同期機が起動すれば、関数設定器２４より出力される位相制御指令予測値と位相制御指令検出器２１より出力される位相制御指令値は、ほぼ同等の値となるが、何らかの異常により計器用変圧器１２からの入力がゼロとなり演算回路１７の出力に差が発生した場合は、自己診断回路１８内のレベル判定回路（上限値）１８Ａ、又はレベル判定回路（下限値）１８Ｂにより、出力電圧値又は界磁電圧値の異常と判断する。
【００３７】
その結果、オア回路１８Ｃを介して停止回路１９により、自動電圧調整機能１０よりサイリスタ整流器６へ出力する位相制御指令値を停止（オフ）させ、かつ、界磁遮断器７へ開放指令を出力することで、同期機の界磁電流を減衰させて同期機の出力電圧が過電圧となることを防止して、同期機を破損させることを低減することができる。
【００３８】
本参考例によれば、同期機の起動時において、出力電圧と界磁電圧より求められるサイリスタ整流器への位相制御指令予測値と、サイリスタ整流器へ出力される位相制御指令値を比較して、それらに差が発生すれば、出力電圧又は界磁電圧の異常と判断し、その後、同期機の界磁電流を減衰させることにより、同期機に過電圧が発生することを防止できる。
【００３９】
（第１の実施の形態）
図５は本発明の第１の実施の形態を示す同期機の励磁制御装置の構成図である。図５において、図１と同一符号は、同一部分又は相当分を示し、既に説明した部分は省略することとし、図１との差異について説明する。
【００４０】
２６は起動指令を入力して起動指令信号をワンショット信号に変換するワンショット回路、２７はワンショット回路２６より出力された起動指令信号を一定時間に引き伸ばす確認タイマ、２５は確認タイマ２７からの信号を入力して、電圧設定器１１へ出力する電圧設定値を１００％以下の任意の値と１００％の値に切替える電圧設定値切替回路である。
【００４１】
１７Ａは確認タイマ２７からの信号を入力して出力電圧検出器１３より出力される出力電圧値と関数設定器１６より出力される出力電圧予測値との比較結果を出力するか、出力をゼロにするかを切替える演算出力切替回路である。
【００４２】
次に本実施の形態の動作について説明する。図５において、起動指令を入力してワンショット信号に変換するワンショット回路２６と、ワンショット回路２６から出力される起動指令信号を一定時間に引き伸ばす確認タイマ２７を設け、確認タイマ２７から信号が出力されている時間は、電圧設定値切替回路２５から電圧設定器１１へ出力する電圧設定値を１００％以下の任意の値にする。
【００４３】
そして演算回路１７の出力は、関数設定器１６より求められる出力電圧予測値と出力電圧検出器１３より出力される出力電圧値との比較した結果になるように演算出力切替回路１７Ａにより切替えるようにする。このようにすることにより、正常に同期機が起動時した場合、１００％以下の任意の値で設定された電圧設定値に出力電圧が到達していれば、出力電圧値と界磁電流値は一定の値となるため、関数設定器１６より求められる出力電圧予測値と出力電圧検出器１３より出力される出力電圧値との比較が図１の場合よりも容易に行なうことができる。
【００４４】
又、出力電圧検出器１３が３相個別の相電圧で取り込み、その平均値を出力するような場合において、計器用変圧器１２の１相短絡時の出力電圧は、正常時の出力電圧値に対して、６７％となる。従って、電圧設定値切替回路２５から電圧設定器１１へ出力する電圧設定値を６７％とすれば、計器用変圧器１２が１相短絡となっても出力電圧は６７％＋オーバーシュート分しか上昇しないため、図１の場合よりも更に過電圧となることを防止できる。
【００４５】
その後、演算回路１７の出力差が自己診断回路１８内のレベル判定回路（上限値）１８Ａ、又はレベル判定回路（下限値）１８Ｂを逸脱していない場合は、確認タイマ２７がオフした後に、電圧設定値切替回路２５から電圧設定器１１へ出力する電圧設定値を１００％の値に切替える。しかし、演算回路１７の出力差が自己診断回路１８内のレベル判定回路（上限値）１８Ａ、又はレベル判定回路（下限値）１８Ｂを逸脱した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断する。
【００４６】
そして、オア回路１８Ｃを介して停止回路１９により、自動電圧調整機能１０よりサイリスタ整流器６へ出力する位相制御指令値を停止（オフ）させ、かつ、界磁遮断器７へ開放指令を出力することで、同期機の界磁電流を減衰させて同期機の出力電圧が過電圧となることを防止する。
【００４７】
本実施の形態によれば、同期機の起動時において、電圧設定値を１００％以下の任意の値とすることにより、電圧設定値に対して出力電圧は請求項１よりも早く到達し、正常に同期機が起動すれば、出力電圧と界磁電流は一定の値となるため、出力電圧と界磁電流より求められる出力電圧予測値を図１の場合よりも容易に比較することができる利点があり、かつ、計器用変圧器の１相短絡時でも第１の実施の形態に記載した出力電圧の検出方法によれば、過電圧を防止できる効果があり、かつ、図１の場合と同様に異常と判断した場合は、同期機の界磁電流を減衰させることにより、同期機に過電圧が発生することを防止できる。
【００４８】
（第２の実施の形態）
図６は本発明の第２の実施の形態を示す同期機の励磁制御装置の構成図である。図６において、図２及び図５と同一符号は、同一部分又は相当分を示し、既に説明した部分は省略することとし、図２及び図５との構成の差異について説明する。
【００４９】
２８は確認タイマ２７からの信号を入力して電流変化率検出器２０より出力される界磁電流の変化率を出力するか、出力をゼロにするかを切替える切替回路である。
【００５０】
次に本実施の形態の動作について説明する。図６において、起動指令を入力してワンショット信号に変換するワンショット回路２６とワンショット回路２６から出力される起動指令信号を一定時間に引き伸ばす確認タイマ２７を設け、確認タイマ２７から信号が出力されている時間は、電圧設定値切替回路２５から電圧設定器１１へ出力する電圧設定値を１００％以下の任意の値にして、切替回路２８の出力は、電流変化率検出器２０にて検出した値に切替えるようにする。
【００５１】
このようにすることにより、正常に同期機が起動した場合、１００％以下の任意の値で設定された電圧設定値に出力電圧が到達していれば、界磁電流の変化率はゼロとなるため、図２の場合よりも容易に異常判断を行なうことができる。又、出力電圧検出器１３が３相個別の相電圧で取り込み、その平均値を出力するような場合において、計器用変圧器１２の１相短絡時の出力電圧は、正常時の出力電圧値に対して、６７％となる。
【００５２】
従って、電圧設定値切替回路２５から電圧設定器１１へ出力する電圧設定値を６７％とすれば、計器用変圧器１２が１相短絡となっても出力電圧は６７％＋オーバーシュート分しか上昇しないため、図２の場合よりも更に過電圧となることを防止できる。
【００５３】
その後、電流変化率検出器２０より出力された界磁電流の変化率が、自己診断回路１８内のレベル判定回路１８Ｄで設定された変化率を、確認タイマ１８Ｆで設定された一定時間を継続して出力しなかった場合は、確認タイマ２７がオフした後に、電圧設定値切替回路２５から電圧設定器１１へ出力する電圧設定値を１００％に切替える。
【００５４】
しかし、電流変化率検出器２０より出力された界磁電流の変化率が、自己診断回路１８内のレベル判定回路１８Ｄで設定された変化率を、確認タイマ１８Ｆで設定された一定時間を継続して出力した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断し、停止回路１９により自動電圧調整機能１０よりサイリスタ整流器６へ出力する位相制御指令値を停止（オフ）させ、かつ、界磁遮断器７へ開放指令を出力することで、同期機の界磁電流を減衰させて同期機の出力電圧が過電圧となることを防止して、同期機を破損させる可能性を低減することができる。
【００５５】
本実施の形態によれば、同期機の起動時において、電圧設定値を１００％以下の任意の値とすることにより、電圧設定値に対して出力電圧は図２の場合よりも早く到達し、正常に同期機が起動すれば、界磁電流変化率はゼロとなるため、請求項２よりも容易に界磁電流の変化率より異常を判断できる利点があり、かつ、計器用変圧器の１相短絡時でも第２の実施の形態に記載した出力電圧の検出方法によれば、過電圧を防止できる効果があり、かつ、図２の場合と同様に異常と判断した場合は、同期機の界磁電流を減衰させることにより、同期機に過電圧が発生することを防止できる。
【００５６】
（第３の実施の形態）
図７は本発明の第３の実施の形態を示す同期機の励磁制御装置の構成図である。図７において、図３及び図５と同一符号は、同一部分又は相当分を示し、既に説明した部分は省略することとし、図３及び図５との構成の差異について説明する。
【００５７】
２８は確認タイマ２７からの信号を入力して位相制御指令検出器２１より出力される位相制御指令値を出力するように切替える演算出力切替回路である。
【００５８】
次に本実施の形態の動作について説明する。図７において、起動指令を入力してワンショット信号に変換するワンショット回路２６とワンショット回路２６から出力される起動指令信号を一定時間に引き伸ばす確認タイマ２７を設け、確認タイマ２７から信号が出力されている時間は、電圧設定値切替回路２５から電圧設定器１１へ出力する電圧設定値を１００％以下の任意の値にして、切替回路２８の出力は、位相制御指令検出器２１にて検出した値に切替えるようにする。
【００５９】
このようにすることにより、正常に同期機が起動した場合、１００％以下の任意の値で設定された電圧設定値に出力電圧が到達していれば、位相制御指令値は最小指令値（フォーシング）ではない値となるため、図３の場合よりも位相制御指令値の異常範囲を幅広く設定することができる。
【００６０】
又、出力電圧検出器１３が３相個別の相電圧で取り込み、その平均値を出力するような場合において、計器用変圧器１２の１相短絡時の出力電圧は、正常時の出力電圧値に対して、６７％となる。従って、電圧設定値切替回路２５から電圧設定器１１へ出力する電圧設定値を６７％とすれば、計器用変圧器１２が１相短絡となっても出力電圧は６７％＋オーバーシュート分しか上昇しないため、図３の場合よりも更に過電圧となることを防止できる。
【００６１】
その後、位相制御指令検出器２１より出力された位相制御指令値が、自己診断回路１８内のレベル判定回路１８Ｅで設定された位相制御指令値を確認タイマ１８Ｆで設定した時間継続して検出しなかった場合は、確認タイマ２７がオフした後に、電圧設定値切替回路２５から電圧設定器１１へ出力する電圧設定値を１００％に切替える。しかし、自己診断回路１８内のレベル判定回路１８Ｅで設定された位相制御指令を確認タイマ１８Ｆで設定した時間継続して検出した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断する。
【００６２】
その結果、停止回路１９により、自動電圧調整手段１０からサイリスタ整流器６へ出力する位相制御指令値を停止（オフ）させ、かつ、界磁遮断器７へ開放指令を出力することで、同期機の界磁電流を減衰させて同期機の出力が過電圧となることを防止して、同期機を破損させる可能性を低減することができる。
【００６３】
本実施の形態によれば、同期機の起動時において、電圧設定値を１００％以下の任意の値とすることにより、電圧設定値に対して出力電圧は図３の場合よりも早く到達し、正常に同期機が起動すれば、位相制御指令値は最小指令値（フォーシング）状態ではなくなるため、図３の場合よりも位相制御指令値の異常範囲を幅広く設定することができる利点があり、かつ、計器用変圧器の１相短絡時でも第３の実施の形態に記載した出力電圧の検出方法によれば、過電圧を防止できる効果がある。又、異常と判断した場合は、同期機の界磁電流を減衰させることにより、同期機に過電圧が発生することを防止できる。
【００６４】
（第４の実施の形態）
図８は本発明の第４の実施の形態を示す同期機の励磁制御装置の構成図である。図８において、図４及び図５と同一符号は、同一部分又は相当分を示し、構成については説明済みのため省略する。
【００６５】
次に本実施の形態の動作について説明する。図８において、起動指令を入力してワンショット信号に変換するワンショット回路２６と、ワンショット回路２６から出力される起動指令信号を一定時間に引き伸ばす確認タイマ２７を設け、確認タイマ２７から信号が出力されている時間は、電圧設定値切替回路２５から電圧設定器１１へ出力する電圧設定値を１００％以下の任意の値にする。
【００６６】
又、演算回路１７の出力は、関数設定器２４より求められる位相制御指令予測値と位相制御指令検出器２１より出力される位相制御指令値との比較した結果になるように演算出力切替回路１７Ａにより切替えるようにする。このようにすることにより、正常に同期機が起動した場合、１００％以下の任意の値で設定された電圧設定値に出力電圧が到達していれば、出力電圧と界磁電圧は一定の値となるため、関数設定器２４より求められる位相制御指令予測値と位相制御指令検出器２１より検出される位相制御指令値との比較が図４の場合よりも容易に行なうことができる。
【００６７】
又、出力電圧検出器１３が３相個別の相電圧で取り込み、その平均値を出力するような場合において、計器用変圧器１２の１相短絡時の出力電圧は、正常時の出力電圧値に対して、６７％となる。従って、電圧設定値切替回路２５から電圧設定器１１へ出力する電圧設定値を６７％とすれば、計器用変圧器１２が１相短絡となっても出力電圧は６７％＋オーバーシュート分しか上昇しないため、図４の場合よりも更に過電圧となることを防止できる。
【００６８】
その後、演算回路１７の出力差が自己診断回路１８内のレベル判定回路（上限値）１８Ａ、又はレベル判定回路（下限値）１８Ｂを逸脱していない場合は、確認タイマ２７がオフした後に、電圧設定値切替回路２５から電圧設定器１１へ出力する電圧設定値を１００％に切替える。しかし、演算回路１７の出力差が自己診断回路１８内のレベル判定回路（上限値）１８Ａ、又はレベル判定回路（下限値）１８Ｂを逸脱した場合は、出力電圧又は界磁電圧の異常と判断する。
【００６９】
そして、オア回路１８Ｃを介して停止回路１９により、自動電圧調整手段１０よりサイリスタ整流器６へ出力する位相制御指令値を停止（オフ）させ、かつ、界磁遮断器７へ開放指令を出力することで、同期機の界磁電流を減衰させて同期機の出力電圧が過電圧となることを防止して、同期機を破損させる可能性を低減することができる。
【００７０】
本実施の形態によれば、同期機の起動時において、電圧設定値を１００％以下の任意の値とすることにより、電圧設定値に対して出力電圧は早く到達し、正常に同期機が起動すれば、出力電圧と界磁電圧は一定となるため、位相制御指令値と出力電圧と界磁電圧より求められる位相制御指令予測値を容易に比較することができる利点があり、かつ、計器用変圧器の１相短絡時でも過電圧を防止できる効果があり、かつ、異常と判断した場合は、同期機の界磁電流を減衰させることにより、同期機に過電圧が発生することを防止できる。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば同期機の起動時において、界磁電流値より求められる出力電圧予測値と出力電圧値とを比較して、それらに差が発生すれば、出力電圧又は界磁電流の異常と判断し、その後、同期機の界磁電流を減衰させることにより、同期機に過電圧が発生することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の参考例を示す同期機の励磁制御装置の構成図。
【図２】 本発明の第２の参考例を示す同期機の励磁制御装置の構成図。
【図３】 本発明の第３の参考例を示す同期機の励磁制御装置の構成図。
【図４】 本発明の第４の参考例を示す同期機の励磁制御装置の構成図。
【図５】 本発明の第１の実施の形態を示す同期機の励磁制御装置の構成図。
【図６】 本発明の第２の実施の形態を示す同期機の励磁制御装置の構成図。
【図７】 本発明の第３の実施の形態を示す同期機の励磁制御装置の構成図。
【図８】 本発明の第４の実施の形態を示す同期機の励磁制御装置の構成図。
【図９】 従来例における同期機の励磁制御装置の構成図。
【符号の説明】
１…同期機
２…界磁巻線
３…主変圧器
４…系統並列用遮断器
５…電力系統
６…サイリスタ整流器
７…界磁遮断器
８…励磁用変圧器
９…自動電圧調整装置
１０…自動電圧調整機能
１１…電圧設定器
１２…計器用変圧器
１３…出力電圧検出器
１４…計器用変流器
１５…界磁電流検出器
１６…関数設定器
１７…演算回路
１７Ａ…演算出力切替回路
１８…自己診断回路
１８Ａ…レベル判定回路（上限値）
１８Ｂ…レベル判定回路（下限値）
１８Ｃ…オア回路
１８Ｄ…レベル判定回路
１８Ｅ…レベル判定回路
１８Ｆ…確認タイマ
１９…停止回路
２０…電流変化率検出器
２１…位相制御指令検出器
２２…計器用変換器
２３…界磁電圧検出器
２４…関数設定器
２５…電圧設定値切替回路
２６…ワンショット回路
２７…確認タイマ
２８…切替回路
Claims (4)
- 同期機の出力電圧と界磁電流とを検出する手段を有し、同期機が電力系統に接続された状態で自動電圧調整装置を用いて運転を行なう同期機の励磁制御装置において、同期機の起動時に前記界磁電流より予め定められた出力電圧を予測して出力電圧予測値を出力する手段と、前記同期機の出力電圧と前記出力電圧予測値とを比較し、これが予め定められたその相関関係から逸脱した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断する手段と、前記異常と判断したとき同期機の界磁電流を減衰させる手段とを備え、
前記同期機起動後に予め定められた一定時間は、電圧設定器の値を１００％以下の任意の値にしておき、前記出力電圧と前記出力電圧予測値とを比較し、これが予め定められたその相関関係から逸脱していない場合は、電圧設定器の値を１００％に切替えて起動する手段を備え、かつ、前記相関関係から逸脱した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断する手段と、前記異常と判断したとき同期機の界磁電流を減衰させる手段とを備えたことを特徴とする同期機の励磁制御装置。 - 請求項１記載の同期機の励磁制御装置において、界磁電流よりその変化率を検出する手段と、前記界磁電流の変化率と、同期機起動時に出力すべき界磁電流の変化率を設定した値とを比較し、予め定められた一定時間を継続して、前記界磁電流の変化率がその設定した値より逸脱した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断する手段と、前記異常と判断したとき同期機の界磁電流を減衰させる手段とを備え、
前記同期機起動後の予め定められた一定時間は、電圧設定器の値を１００％以下の任意の値にしておき、前記界磁電流の変化率が設定した値より逸脱していない場合は、前記電圧設定器の値を１００％に切替えて起動する手段と、かつ、前記界磁電流の変化率が設定した値より逸脱した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断する手段と、前記異常と判断したとき同期機の界磁電流を減衰させる手段とを備えたことを特徴とする同期機の励磁制御装置。 - 請求項１記載の同期機の励磁制御装置において、サイリスタ整流器への位相制御指令値を検出する手段と、前記位相制御指令値と、同期機起動時に出力すべき位相制御指令値を設定した値とを比較し、予め定められた一定時間を継続して、前記位相制御指令値がその設定した値より逸脱した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断する手段と、前記異常と判断したとき同期機の界磁電流を減衰させる手段とを備え、
前記同期機起動後の予め定められた一定時間は、電圧設定器の値を１００％以下の任意の値にしておき、前記位相制御指令値が設定した値より逸脱していない場合は、前記電圧設定器の値を１００％に切替えて起動する手段と、かつ、前記位相制御指令値が設定した値より逸脱した場合は、出力電圧又は界磁電流の異常と判断する手段と、前記異常と判断したとき同期機の界磁電流を減衰させる手段とを備えたことを特徴とする同期機の励磁制御装置。 - 請求項３記載の同期機の励磁制御装置において、界磁電圧を検出する手段と、前記出力電圧と前記界磁電圧より予め定められた位相制御指令値を予測して出力する手段と、前記位相制御指令値と前記位相制御指令予測値とを比較し、これが予め定められたその相関関係より逸脱した場合は、出力電圧又は界磁電圧の異常と判断する手段と、前記異常と判断したとき同期機の界磁電流を減衰させる手段とを備え、
前記同期機起動後に予め定められた一定時間は、電圧設定器の値を１００％以下の任意の値にしておき、前記位相制御指令値と前記位相制御指令予測値とを比較し、その相関関係から逸脱していない場合は、前記電圧設定器の値を１００％に切替えて起動する手段と、かつ、前記相関関係から逸脱した場合は、出力電圧又は界磁電圧の異常と判断する手段 と、前記異常と判断したとき同期機の界磁電流を減衰させる手段とを備えたことを特徴とする同期機の励磁制御装置。
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