JP4679418B2 - Field current control system - Google Patents
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Description
本発明は界磁電流の制御システムに関し、特に静止型のAVR(Automatic Voltage Regulator)方式の励磁装置に適用して有用なものである。 The present invention relates to a field current control system, and is particularly useful when applied to a static AVR (Automatic Voltage Regulator) type excitation device.
図5は静止型のAVR方式の励磁装置に適用する従来技術に係る界磁電流の制御システムを示すブロック線図である。同図に示すように、発電機1は界磁巻線2に供給する界磁電流で母線3に印加する系統電圧を調整する。このため、検出部4、設定器5、増幅・制御部6及び検出部7からなる制御手段Iを有しており、この制御手段Iで整流装置8の出力電圧を制御することにより前記界磁電流を調整するように構成してある。ここで、整流装置8は母線3に接続された励磁用変圧器9を介して電力を供給される。すなわち、整流装置8は系統電圧である交流電圧を電源とし、これを整流して直流電圧に変換している。なお、図中の太線は電力系統、細線は制御系統であることをそれぞれ示している。
FIG. 5 is a block diagram showing a field current control system according to the prior art applied to a static AVR exciter. As shown in the figure, the
かかる、界磁電流の制御システムは次のように動作する。
1) 検出部4により系統電圧及び電流をPT及びCTを介して検出し、設定器5へ伝送する。
2) 設定器5には、発電機1の端子電圧(系統電圧)の目標値が設定してあり、検出部4 から得られた電圧との差異を検出してこの情報を増幅・制御部6へ伝送する。
3) 検出部4は,電圧計10及び電流計11を介して界磁回路の電圧乃至電流を検出し、この情報を増幅・制御部6へ伝送する。
4) 増幅・制御部6は、設定器5及び検出部7からの情報をもとに、発電機1の端子電圧が目標値となるよう界磁巻線2に供給する励磁電流を制御する指令を整流装置8に伝送する。
5) 整流装置8は励磁用変圧器9を介して系統へつながる交流を整流して直流に変換する。このとき、増幅・制御部6から指令された値の界磁電流が界磁巻線2に供給されるよう制御を行う。
6) 以上の動作により、外乱などによって発電機1の端子電圧が変動した場合でも速やかに目標電圧となるように制御される。
Such a field current control system operates as follows.
1) The
2) The
3) The
4) The amplification /
5) The rectifier 8 rectifies the alternating current connected to the system via the
6) By the above operation, even when the terminal voltage of the
発電機の励磁系に対する系統過渡安定度の向上に関する技術としては励磁制御方式の高度化を図るもの(特許文献1参照)、界磁巻線の改造を目的とするもの(特許文献2参照)、系統電圧の変動を相殺する制御回路を設けたもの(特許文献3、特許文献4参照)等が知られている。
Technologies for improving the system transient stability with respect to the excitation system of the generator are intended to enhance the excitation control system (see Patent Document 1), and are intended to modify the field winding (see Patent Document 2). A device provided with a control circuit that cancels fluctuations in the system voltage (see
図5に示す界磁電流の制御システムでは系統電圧を電源としている結果、大きな外乱等により系統電圧が変動すると励磁用変圧器9の二次電圧である整流装置8の電源電圧が変動するため、系統電圧の変動が界磁電流を変動させ、過渡安定度を損なう要因となっていた。
In the field current control system shown in FIG. 5, as a result of using the system voltage as a power source, when the system voltage fluctuates due to a large disturbance or the like, the power source voltage of the rectifier 8 that is the secondary voltage of the
ちなみに、現在、多くの発電機で採用されている自励式励磁装置は、一般に発電所母線に接続された整流装置により直流電力を得て励磁装置の電源としているため、励磁制御方式や界磁巻線の方式に関わらず系統電圧の変動が界磁電流を変動させて過渡安定度を損なう要因となってしまう。事実、上述の特許文献3,4は系統電圧の変動の影響を制御回路により抑制する技術であるが、系統を唯一の電源としているため、大きな系統電圧の変動には対応できず、また制御遅れが存在すること等の要因により励磁回路への影響を完全に排除することはできない。
By the way, the self-excited exciter currently used in many generators generally obtains DC power from the rectifier connected to the power plant bus and uses it as the power source of the exciter. Regardless of the line method, fluctuations in the system voltage cause the field current to fluctuate and cause transient stability to be impaired. In fact, the above-mentioned
本発明は、上記従来技術に鑑み、系統事故時等に発生する大きな外乱の影響を除去して良好な過渡安定度を得ることができる界磁電流の制御システムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a field current control system that can eliminate the influence of a large disturbance that occurs in the event of a system fault or the like and obtain good transient stability.
上記目的を達成する本発明の第1の態様は、
発電機の端子電圧である系統電圧に基づき出力が一定の交流電圧となるように電圧調整を行う電圧補償手段と、
前記電圧補償手段を交流電源として動作するとともに前記系統電圧が一定になるように前記発電機の界磁巻線に供給する界磁電流を制御する整流手段とを有する界磁電流の制御システムであって、
前記電圧補償手段は、電力貯蔵装置と、この電力貯蔵装置の出力である直流電圧を一定の交流電圧に変換する交直変換装置と、大きな外乱の発生に伴い前記系統電圧に基づく電流を遮断する高速遮断機とを有しており、前記交直変換装置と前記高速遮断機とをそれぞれの出力側で接続することによりこの出力側から一定の交流電圧を出力するように構成したものであることを特徴とする界磁電流の制御システムである。
The first aspect of the present invention for achieving the above object is as follows:
Voltage compensation means for adjusting the voltage so that the output becomes a constant AC voltage based on the system voltage that is the terminal voltage of the generator;
The field current control system includes a rectifier that operates with the voltage compensation unit as an AC power source and controls a field current supplied to the field winding of the generator so that the system voltage is constant. And
The voltage compensation means includes a power storage device, an AC / DC converter that converts a DC voltage that is an output of the power storage device into a constant AC voltage, and a high-speed that cuts off a current based on the system voltage when a large disturbance occurs. A circuit breaker, and the AC / DC converter and the high-speed circuit breaker are connected to each output side to output a constant AC voltage from the output side. Is a field current control system.
本態様によれば、外乱等により系統の電圧が大きく変動し、電圧補償手段の入力電圧が大きく変動してもその出力電圧は常に一定の交流電圧に調整されるので、整流手段の入力電圧が一定となる。したがって、整流手段は系統電圧が一定になるような界磁電流を常に安定的に発電機の界磁巻線に供給し続けることができる。すなわち、系統電圧の外乱等による大きな変動の影響を除去することができる。このため、より適切な界磁制御が可能となり、過渡安定度を向上させることができる。また、外乱の発生が検出された場合には速やかに高速遮断機を動作させて系統電圧を切り離し、整流手段には電力貯蔵装置の出力電圧に基づき形成した一定の交流電圧を入力することができる。 According to this aspect, the voltage of the system greatly fluctuates due to disturbance or the like , and even if the input voltage of the voltage compensation means fluctuates greatly, the output voltage is always adjusted to a constant AC voltage. It becomes constant. Therefore, the rectifying means can always continuously supply a field current with a constant system voltage to the field winding of the generator. That is, it is possible to eliminate the influence of large fluctuations due to system voltage disturbances and the like. For this reason, more appropriate field control is possible, and transient stability can be improved. In addition, when the occurrence of disturbance is detected, the high-speed circuit breaker is quickly operated to disconnect the system voltage, and a constant AC voltage formed based on the output voltage of the power storage device can be input to the rectifying means. .
この結果、整流手段には常に一定に調整された交流電圧が入力されて、系統電圧の大きな変動の界磁電流に対する影響を除去することができる。この際、外乱等の発生を検出する必要はない。外乱等が発生しても界磁電流を制御する制御手段の入力電圧は影響を受けないからである。 As a result, the AC voltage that is always adjusted to be constant is input to the rectifying means, and the influence of the large fluctuation of the system voltage on the field current can be eliminated. At this time, it is not necessary to detect the occurrence of disturbance or the like. This is because the input voltage of the control means for controlling the field current is not affected even if a disturbance or the like occurs.
本発明の第2の態様は、
第1の態様に記載する界磁電流の制御システムにおいて、
前記電力貯蔵装置の充電は前記交直変換装置の直流出力を用いて行うように構成したことを特徴とする界磁電流の制御システムである。
The second aspect of the present invention is:
In the field current control system described in the first aspect ,
In the field current control system, the power storage device is charged using a DC output of the AC / DC converter.
本態様によれば交直変換装置を充電装置として機能させることにより、電力貯蔵装置の必要な充電を行うことができる。この結果、整流手段の入力電圧を常に安定して一定に維持することができる。 According to this aspect, by making the AC / DC converter function as a charging device, it is possible to perform necessary charging of the power storage device. As a result, the input voltage of the rectifying means can always be kept stable and constant.
本発明の第3の態様は、
第1の態様に記載する界磁電流の制御システムにおいて、
前記電力貯蔵装置の充電は別途設けた充電手段を用いて行うように構成したことを特徴とする界磁電流の制御システムである。
The third aspect of the present invention is:
In the field current control system described in the first aspect ,
A field current control system is characterized in that the power storage device is charged using a charging means provided separately.
本態様によれば別途設けた電源で駆動される独立した充電手段により電力貯蔵装置の必要な充電を行うことができる。この結果、第5の態様の場合よりもさらに良好に整流手段の入力電圧の安定化を図ることができる。 According to this aspect, the necessary charging of the power storage device can be performed by an independent charging unit driven by a separately provided power source. As a result, it is possible to stabilize the input voltage of the rectifying means even better than in the case of the fifth aspect.
上述の如き本発明によれば系統電圧を入力して、その電圧を調整する電圧補償手段により整流手段の交流入力電圧を一定に維持することができるので、発電機の界磁電流に対する系統電圧の変動の影響を除去することができ、より適切な界磁制御が可能となって過渡安定度を向上させることができる。 According to the present invention as described above, since the AC input voltage of the rectifying means can be maintained constant by the voltage compensating means for inputting the system voltage and adjusting the voltage, the system voltage relative to the field current of the generator can be maintained. The influence of fluctuation can be eliminated, more appropriate field control can be performed, and transient stability can be improved.
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態に係る界磁電流の制御システムを示すブロック線図である。同図に示すように、本形態に係る界磁電流の制御システムは図5に示す従来技術に係る界磁電流の制御システムに電圧補償装置12を追加したものである。他の多くの構成は図5に示す界磁電流の制御システムと同様であるので、同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
FIG. 1 is a block diagram showing a field current control system according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the field current control system according to this embodiment is obtained by adding a
図1に示すように、電圧補償装置12は励磁用変圧器9を介して発電機1の端子電圧である系統電圧を取り込んで出力が一定の交流電圧V0となるように調整するとともに、この交流電圧V0を整流装置8に入力電圧として供給する。整流装置8は電圧補償装置12で常に一定に維持される交流電圧V0を交流電源として所定の整流動作を行うとともに、増幅・制御部6の指令により系統電圧が一定になるように発電機1の界磁巻線2に供給する界磁電流を制御する。
As shown in FIG. 1, the
かかる本形態によれば、外乱等により系統の電圧が大きく変動し、電圧補償装置12の入力電圧が大きく変動してもその出力電圧は常に一定の交流電圧V0に調整されるので、整流装置8の入力電圧は一定となる。したがって、整流装置8は系統電圧が一定になるような界磁電流を常に安定的に発電機1の界磁巻線2に供給し続けることができる。
According to this embodiment, the voltage of the system greatly fluctuates due to disturbance or the like, and even if the input voltage of the
上記電圧補償装置12の具体的な構成としては種々考えられるが、その中の好適な3つの実施例について説明しておく。
Various specific configurations of the
<第1の実施例>
図2は第1の実施例に係る電圧補償装置を示すブロック線図である。同図に示すように、本実施例に係る電圧補償装置12は、交直変換装置13、電力貯蔵装置14及び交直変換装置15からなる。ここで、交直変換装置13は前記系統電圧に基づく励磁用変圧器9の出力電圧である交流電圧を直流電圧に変換する。電力貯蔵装置14は、交直変換装置13と並列に接続され、両者の出力電圧として一定の値に調整された直流電圧V1を出力する。交直変換装置15は直流電圧V1を入力電圧として交流電圧に変換することにより一定の交流電圧V0を出力する。すなわち、交直変換装置15は常に一定の直流電圧V1を入力電圧として駆動されて一定の交流電圧V0を出力する。したがって、交直変換装置15の出力電圧であり整流装置8の入力電圧である交流電圧V0は常に一定の値になる。
<First embodiment>
FIG. 2 is a block diagram showing the voltage compensator according to the first embodiment. As shown in the figure, the
本実施例によれば、系統電圧が大きく変動し、交直変換装置13の直流出力電圧が変化しようとしてもこの直流電圧の変化は電力貯蔵装置14の出力電圧で抑制され交直変換装置15に入力される直流電圧V1は常に一定の値となる。これに基づき交直変換装置15は一定の交流電圧V0を出力する。
According to the present embodiment, even if the system voltage fluctuates greatly and the DC output voltage of the AC /
この結果、整流装置8は一定に維持された交流電圧V0を入力電圧として、増幅・制御部6の制御指令のみに基づく安定的な整流動作を行うことができる。この結果、系統電圧の大きな変動の界磁電流に対する影響を除去して前記界磁電流を所定の値に安定的に制御することができる。この際、外乱等の発生を検出する必要はない。外乱等が発生しても界磁電流を制御する整流装置8の入力電圧は影響を受けないからである。
As a result, the rectifier 8 can perform a stable rectification operation based only on the control command of the amplification /
なお、前記電力貯蔵装置14は交直変換装置13の出力により必要に応じて充電するようになっている。
The
<第2の実施例>
図3は第2の実施例に係る電圧補償装置を示すブロック線図である。同図に示すように、本実施例に係る電圧補償装置12は、高速遮断機16、交直変換装置17及び電力貯蔵装置18からなる。ここで、高速遮断機16は大きな外乱の発生に伴い前記系統電圧に基づく電流を遮断する、換言すれば励磁用変圧器9と当該電圧補償装置12とを切り離すものである。一方、交直変換装置17は電力貯蔵装置18の出力である直流電圧を一定の交流電圧V0に変換する。ここで、交直変換装置17の出力側は高速遮断機16の出力側と接続してあり、この出力側から一定の交流電圧V0を出力する。
<Second embodiment>
FIG. 3 is a block diagram showing a voltage compensator according to the second embodiment. As shown in the figure, the
本実施例によれば、通常時には高速遮断機16を介して励磁用変圧器9の出力電圧である一定の交流電圧V0が整流装置8に供給される。一方、外乱の発生が検出された場合には速やかに高速遮断機16を動作させて系統電圧を切り離し、整流装置8には電力貯蔵装置18の出力電圧に基づき交直変換装置17で形成した一定の交流電圧V0を入力する。
According to the present embodiment, a constant AC voltage V 0 that is an output voltage of the
この結果、整流装置8には常に一定に調整された交流電圧V0が入力され、系統電圧の大きな変動の界磁電流に対する影響を除去することができる。 As a result, the rectifier 8 is always supplied with the AC voltage V 0 adjusted to be constant, and the influence of the large fluctuation of the system voltage on the field current can be eliminated.
なお、前記電力貯蔵装置18は交直変換装置17の出力により必要に応じて充電するようになっている。
The
<第3の実施例>
図4は第3の実施例に係る電圧補償装置を示すブロック線図である。同図に示すように、本実施例に係る電圧補償装置12は、直列変圧器19、交直変換装置20、電力貯蔵装置21及び制御部22からなる。ここで、直列変圧器19は、一次側巻線の入力側に前記系統電圧に対応する励磁用変圧器9の二次側が接続されており、この直列変圧器19の一次側巻線の出力側が出力する交流電圧V0が整流装置8の入力側に印加されるように構成したものである。
<Third embodiment>
FIG. 4 is a block diagram showing a voltage compensator according to the third embodiment. As shown in the figure, the
交直変換装置20は電力貯蔵装置21の出力である直流電圧を交流電圧に変換して直列変圧器19の二次側巻線に印加する。ここで、直列変圧器19の入力側には電圧計23が配設してあり、この電圧計23で入力側の交流電圧V2を検出するようになっている。制御部22は電圧計23が検出した電圧情報と予め設定された設定電圧値とを比較して両者の差に応じた出力電圧V3を交直変換装置20が出力するようにこの交直変換装置20を制御する。ここで、前記設定電圧値は当該電圧補償装置12の出力である交流電圧V0に対応させて設定してある。この結果、直列変圧器19の入力側の電圧が変動した場合には、この変動分を抑制するように交直変換装置20の出力電圧V3が直列変圧器19の二次側巻線に印加され、これに対応する電圧が一次側巻線に重畳される。
The AC /
かかる本形態によれば、系統電圧に基づく直列変圧器19の入力側の交流電圧V2の変化を補完するように、電力貯蔵装置21の出力電圧に基づき調整した交直変換装置20の出力電圧V3を一次側巻線に重畳して、この直列変圧器19の出力である交流電圧V0を一定にする。
According to the present embodiment, to complement the input change of the AC voltage V 2 of the
この結果、整流装置8には常に一定に調整された交流電圧V0が入力されて、系統電圧の大きな変動の界磁電流に対する影響を除去することができる。この際、外乱等の発生を検出する必要はない。外乱等が発生しても界磁電流を制御する整流装置8の入力である交流電圧V0は影響を受けないからである。 As a result, the rectifier 8 is always supplied with the AC voltage V 0 adjusted to be constant, and the influence of the large fluctuation of the system voltage on the field current can be removed. At this time, it is not necessary to detect the occurrence of disturbance or the like. This is because the AC voltage V 0 that is the input of the rectifier 8 that controls the field current is not affected even if a disturbance or the like occurs.
<他の実施例>
上記各実施例における電力貯蔵装置14,18,21は最も一般的にはバッテリーで構成することができるが、これに限るものではない。例えばキャパシタ、特に電気二重層キャパシタで好適に構成することができる。キャパシタの場合、駆動のための電力を必要としないため、この点でも好適である。
<Other embodiments>
The
また、電力貯蔵装置14,18,21の充電は外部の電源に接続された充電装置を用いて行うようにしても良い。
The
本発明は電力の供給乃至電力の供給系統の保守等を行う産業分野で利用することができる。 The present invention can be used in an industrial field in which power supply or maintenance of a power supply system is performed.
I 制御手段
1 発電機
2 界磁巻線
3 母線
8 整流装置
10 電圧計
11 電流計
12 電圧補償装置
13,15,17,20 交直変換装置
14,18,21 電力貯蔵装置
16 高速遮断器
19 直列変圧器
I control means 1 generator 2 field winding 3 bus 8
Claims (3)
前記電圧補償手段を交流電源として動作するとともに前記系統電圧が一定になるように前記発電機の界磁巻線に供給する界磁電流を制御する整流手段とを有する界磁電流の制御システムであって、
前記電圧補償手段は、電力貯蔵装置と、この電力貯蔵装置の出力である直流電圧を一定の交流電圧に変換する交直変換装置と、大きな外乱の発生に伴い前記系統電圧に基づく電流を遮断する高速遮断機とを有しており、前記交直変換装置と前記高速遮断機とをそれぞれの出力側で接続することによりこの出力側から一定の交流電圧を出力するように構成したものであることを特徴とする界磁電流の制御システム。 Voltage compensation means for adjusting the voltage so that the output becomes a constant AC voltage based on the system voltage that is the terminal voltage of the generator;
The field current control system includes a rectifier that operates with the voltage compensation unit as an AC power source and controls a field current supplied to the field winding of the generator so that the system voltage is constant. And
The voltage compensation means includes a power storage device, an AC / DC converter that converts a DC voltage that is an output of the power storage device into a constant AC voltage, and a high-speed that cuts off a current based on the system voltage when a large disturbance occurs. A circuit breaker, and the AC / DC converter and the high-speed circuit breaker are connected to each output side to output a constant AC voltage from the output side. A field current control system.
前記電力貯蔵装置の充電は前記交直変換装置の直流出力を用いて行うように構成したことを特徴とする界磁電流の制御システム。 The field current control system according to claim 1 ,
A field current control system characterized in that charging of the power storage device is performed using a DC output of the AC / DC converter.
前記電力貯蔵装置の充電は別途設けた充電手段を用いて行うように構成したことを特徴とする界磁電流の制御システム。 The field current control system according to claim 1 ,
A field current control system characterized in that charging of the power storage device is performed using a charging means provided separately.
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