JPH01291627A - 発電機用原動機保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複数台の発電機を並行運転している場合におい
て、故障した発電機用原動機を判定する発電機用原動機
保護装置に関するものである。

〔従来の技術］ 第５図は特公昭４９−１２９２４号公報に記載されてい
る従来の発電機用原動機保護装置を適用している発電シ
ステムの構成図である。発電機１，１１の電圧は夫々遮
断器４，１４を介して母線Ａに与えられており、母線Ａ
を介して負荷りに与えられている。

発電機ｌと遮断器４とを接続する回路には変流器５を設
けており、その出力を有効分電流検出器２９に与えてい
る。発電機１１と遮断器１４とを接続する回路には変流
器１５を設けており、その出力を有効分電流検出器３０
に与えている。有効分電流検出器２９及び３０の出力信
号は電力演算部３１に与えられており、電力演算部３１
の出力信号は電力比較部３２及び３３に与えられている
。また電力比較部３２．３３には前記有効分電流検出器
２９．３０の各出力信号が与えられている。電力比較部
３２の出力信号は第１論理演算部３４及び第２論理演算
部３６に与えられており、電力比較部３３の出力信号は
第１論理演算部３５及び第２演算部３７に与えられてい
る。第１論理演算部３４，３５には、変圧器６を介して
母線電圧が与えられている周波数継電器２８の出力信号
が与えられている。第１の論理演算部３４の出力信号は
発電機１を駆動する原動機２の調速機３に与えられてお
り、調速機３の下限スイッチ２４及び上限スイッチ２５
の信号が第２論理演算部３６に与えられている。

そして第２論理演算部３６の出力信号は前記遮断器４に
その開閉信号として与えられている。第１論理演算部３
５の出力信号は発電機１１を駆動する原動機１２の調速
器１３に与えられており、調速機１３の下限スイッチ２
６及び上限スイッチ２７の信号が第２論理演算部３７に
与えられている。第２論理演算部３７の出力信号は前記
遮断器１４にその開閉信号として与えられている。第６
図は第１論理演算部３４　、３５の演算動作′内容を、
第７図（１）、（ＩＩ）は第２論理演算部３６．３７の
演算動作内容を示している。第８図は電力比較部３２．
３３の特性図を、第９図は周波数継電器２８の特性図を
、第１０図は調速機３．１３の特性図を示している。

次にこの原動機保護装置の動作を説明する。先ず発電機
１，１１が、負荷りに正常に給電している場合の有効電
力及び母線周波数の制御動作を説明する。電力演算部３
１は有効分電流検出器２９．３０からの出力信号により
発電機１，１１の容量比で２分した電力に相当する出力
信号を出力する。電力比較部３２．３３は電力演算部３
１からの信号を基準として有効電流検出器２９．３０か
らの信号と比較する。

この場合、第８図の動作特性に示すように電力演算部３
１からの基準信号に比べ有効分電流検出器２９゜３０か
らの信号が小さい場合は信号Ｃ−を、反対に大きい場合
はＣ＋を有効電流検出器２９．３０する。

一方、周波数継電器２８は、第９図の動作特性により母
線周波数が予め設定された値よりも大きい場合は信号ｆ
＋を、小さい場合はｆ−を出力する。

更に第１論理演算部３４．３５で第６図に示すように、
夫々電力比較部３２．３３の信号と周波数継電器２８の
信号とを論理演算し、調速機３．１４に速度上昇又は低
下の制御指令を与えることにより、発電機１゜１１の有
効電力偏差がΔＣの範囲内に、また母線周波数が設定値
よりΔｆの範囲内になるように制御される。

次に例えば原動機２が故障してその速度が上昇を始めた
場合、原動機２は出力が増加し、その増加分だけ健全な
原動機１２は出力を減じる。発電機１の負荷電流は変流
器５で検出され有効分電流検出器２９により有効分電流
が検出される。そして原動機２は速度上昇分だけ基準有
効電力以上の負荷を担うことになり電力比較部３２の出
力は信号ｃ十となる。一方、母線周波数は第１Ｏ図の調
速機特性にしたがって増加し、周波数継電器２８は信号
ｆ＋を出力する。したがって、第１論理演算部３４は調
速機３へ速度減少制御信号を出力するが、原動機２が故
障しているために速度減少制御信号が与えられても原動
機２の速度が低下しない。それ故、逐には下限スイッチ
２４が動作し、この信号と電力比較部３２の信号Ｃ＋と
により、第７図（Ｉ）に示す第２論理演算部３６の演算
動作にしたがい、遮断器４を開路させる信号を出力し、
発電機１を並行運転から切離して原動機を保護する。

一方、健全な原動機１２は原動機２の出力増加分だけそ
の出力を減少して有効負荷電流が減少するので電力比較
部３３は信号Ｃ−を出力する。また周波数継電器２８が
信号ｆ＋を出力しているから第１論理演算部３５はとも
に信号を出力せず調速機１３は停止している。したがっ
て、調速限界の上限スイッチ２７が動作せず、第２論理
演算部３７は遮断器１４を開路させる信号を出力せず発
電機１１は給電を継続する。また反対に、原動機２が故
障してその速度が減少を始めるようになった場合は前述
した動作と反対の動作をする。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の発電機の原動機保護装置によれば、調速機に調速
限界を検出する上、下限スイッチ等の別個のセンサを必
要とする。そしてこの上、下限スイッチは調速機制御系
の故障時は動作が不確実となり、故障した原動機を正し
く判定できない場合が起り得る。一方、負荷が少ない状
態で調速機の機械的故障による回転数、即ち周波数が急
激に上昇する如き状態の場合は、上限スイッチが動作す
るまでに健全な原動機で駆動されている発電機が逆電カ
ドリップすることがある。また周波数を安定させるべく
周波数を一定に制御するようにしているため、健全な原
動機側にも周波数を補正する信号を出力すると周波数が
安定し、周波数変動に基づき故障した原動機を判定し得
ない。

更に、母線負荷が大きい場合は故障した発電機の解列に
より残りの発電機が過負荷になって、同時に非重要負荷
を遮断する、所謂優先遮断が行われて非重要負荷への電
力供給が停止する。そのため予（ＩＩ機を起動させる等
して優先遮断した回路に電力を供給する作業が必要にな
るという問題がある。

本発明は前述した問題に鑑み、原動機の故障内容及び母
線の負荷状態に関係なく、確実に故障機を判定し、また
母線負荷の大、小及び周波数の増・減状態により故障機
の解列の要否を判定する発電機用原動機保護装置を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る発電機用原動機保護装置は、各発電機の有
効電力を検出する電力検出器と、母線の周波数を検出す
る周波数検出器と、前記電力検出器１周波数検出器が出
力する各信号及び前記遮断器の主接点と連動する補助接
点の動作信号が与えられる入力部と、該動作信号により
発電機が並行運転か否かを弁別して並行運転中であると
弁別した場合に前記電力検出器が検出した各発電機の有
効電力の総和と、予め設定している発電機の定格容量比
とから発電機１台当たりの基準有効電力を演算する手段
と、前記基準有効電力と前記電力検出器が検出した発電
機の有効電力との有効電力偏差を求める手段と、該有効
電力偏差と所定値とを比較し、有効電力偏差が所定値以
上と判断した場合に有効電力偏差の方向を検出する手段
と、発電機が周波数制御中である場合は周波数制御信号
の出力状態により、また発電機の周波数制御停止中であ
る場合は所定時間前からの周波数増・減状態を調べ、有
効電力偏差が所定値以上と判断した場合に、を動電力偏
差の方向と周波数の増・減状態を論理演算して故障機を
判定する手段と、母線負荷の大、小及び前記周波数の増
・減状態により当該故障機の解列の要否を判定し、解列
を要する場合は故障機を母線から解列すべき解列信号を
、解列不要の場合は警報信号を出力する手段とを備える
。

〔作　用〕

発電機の有効電力、母線周波数の各信号及び遮断器の補
助接点の動作信号を入力部に与える。演算する手段は前
記動作信号により発電機が並行運転かを弁別し、並行運
転中である場合は発電機の有効電力の総和と予め設定し
ている発電機の定格容量比とから発電機１台当たりの基
準有効電力を求める。有効電力偏差を求める手段は、基
準有効電力と発電機が負担している有効電力とから有効
電力偏差を′求める。有効電力偏差の方向を検出する手
段は有効電力偏差と所定値とを比較し、有効電力偏差が
所定値以上と判断した場合に有効電力偏差の方向を検出
する。故障機を判定する手段は、発電機が並行運転され
ており発電機の周波数制御中である場合は、周波数制御
信号の出力状態によリ、また発電機が周波数制御停止中
である場合は所定時間前からの周波数増・減状態を調べ
、有効電力偏差が所定値以上と判断した場合に、有効電
力偏差の方向と周波数の増・滅状態とを論理演算して故
障機を判定する。故障機の解列信号及び警報信号を出力
する手段は、母線負荷の大、小及び周波数の増・滅状態
により当該故障機の解列の要否を判定し、解列を要する
場合は解列信号を、解列を要しない場合は警報信号を出
力する。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面によって詳述する。

第１図は本発明に係る発電機の原動機保護装置を適用し
た発電システムの構成図である。

原動機２で駆動される発電機ｌの電圧は遮断器４を介し
て母線Ａに与えられており、原動機１２で駆動される発
電ａｌｌの電圧は遮断器１４を介して母線Ａに与えられ
、母線Ａを介して負荷りに与えられている。発電機上と
遮断２Ｓ４とを接続する回路には変流器５を設けており
、その回路の電圧及び電流即ち、発電機１の電圧、電流
は電力検出器１６に与えられ、発電ａ１の有効電力を検
出した出力信号と遮断器４の補助接点８の開閉信号とを
入力部２０に与えている。

発電機１１と遮断器１４とを接続する回路には変流器１
５を設けており、その回路の電圧及び電流即ち、発電機
１１の電圧、電流は電力検出器１７に与えられ、発電機
１１の有効電力を検出した出力信号と遮断器１４の補助
接点９の開閉信号とを入力部２０に与えている。また母
線Ａの電圧を変圧器６を介して周波数検出器７に与えて
おり、その出力信号を入力部２０に与えている。入力部
２０の出力信号は演算部１９に与えられており、演算部
１９が演算した出力信号は出力部２１に与えられている
。出力部２１は出力信号は前記原動機２，１２の夫々の
調速機３．１３、遮断器４．１４のトリップコイル２２
．２３及び警報装置２４に与えられている。

第２図は故障判定部の判定手順を示すフローチャートで
あり、第３図はそのサブルーチンである。

先ず演算部１９は、入力部２０に与えられた遮断器４゜
１４の補助接点８．９の開閉動作信号から発電６１゜１
４の補助接点８．９の開閉動作信号から発電機１゜１１
が並行運転か否かを判断する。（Ｓｌ）。

並行運転状態であれば、母線の周波数を一定になすべく
、しかも各発電機１．１１の有効電力の分担を一定比率
にするように一定周期毎に論理演算して、各原動機２．
１２の調速機３．１３に出力部２１から信号を与える。

このときの調速機３，１３に与える信号は、実際に発電
機が分担している有効電力が一定比率より大きいときは
発電機１又は１１に周波数下げの信号を、また有効電力
が一定比率より小さいときは、発電機１又は１１に周波
数上げの信号を出力する。これにより実際に負担する有
効電力が夫々の発電機の容量比に配分される。

更に、母線Ａの周波数が所定値より低下又は上昇すると
一時的に有効電力制御を中断して周波数を一定にする制
御うけい、基準値より周波数が高いときは発電機ｌ、１
１に周波数下げの信号を、基準値より周波数が低いとき
は周波数上げの信号を出力する。

ところで、運転中に原動機２が故障して、原動機の速度
が上昇を始めた場合は、原動機２は出力を増加し、その
増加分だけ原動機１２の出力が減少することになって、
発電機１．１１の周波数が大幅に変動した場合には、母
線の周波数の増・滅をチエツクする第３図のサブルーチ
ンにおいて、周波数制御状態か否かが判断される（Ｓ２
）。周波数制御中である場合は母線周波数を上昇させる
べき調速機への「増」信号出力中か否かを判断しくＳ３
）、「増」信号の場合は周波数がｒ減」とみるフラグを
セットしくＳ４）、「減」信号出力中の場合は周波数が
「増」とみるフラグをセットする（Ｓ５）。

またステップ（Ｓ２）において周波数制御状態でない場
合は、母線周波数が所定時間も１秒前の周波数より設定
値ΔＦ１以上変化したか否かを判断しくＳ６）、変化し
ていれば周波数が上昇か否かを判断しくＳ７）、下降の
場合は周波数を「減」とみるフラグをセントしくＳ４）
、上昇の場合は周波数を「増」とみるフラグをセットす
る（Ｓ５）。また前記ステップ（Ｓ６）にて母線周波数
が設定値ΔＦ１以内の変化である場合は周波数増・減フ
ラグをともにリセットする（Ｓ８）。そしてこのような
サブルーチンを終了した後は第２図のフローに戻り、周
波数「増」のフラグ又は「減」のフラグがセットされて
いると（Ｓ９）、有効電力（ＫＷ）分担が不平衡か否か
を判断する（ＳＩＯ）。有効電力の分担が不平衡であれ
ばｔ１秒前に比して増加したか否かを判断しく５ｌｌ）
　、増加している場合はその増加量が所定値以上か否か
を判断する（Ｓ１２）。そしてその増加量が設定値以上
の場合は故障の原動機を判定する（５１３）。この場合
の判定内容は重大な故障を意味し直ちに故障の判定を行
う。増加量が所定値以下の場合はその増加状態かも２秒
（１，≦ｂ）を経過した後に（Ｓ１４）故障の原動機を
判定する（５１３）。そして故障すべき原動機の判定は
第４図に示す演算動作内容により行う。即ち、周波数「
滅」フラグセットでは、有効電力と基準有効電力との有
効電力偏差−ΔＫＷが（−）方向、つまり有効電力分担
が減少方向を示している方の発電機を故障と判定する。

また周波数「増」フラグセットでは、有効電力偏差ΔＫ
Ｗが（＋）方向、つまり有効電力分担が多い方、あるい
は時間ｔ２秒間有効分担が増加方向（＋）にある方の発
電機の原動機を故障と判定する。

そして発電機を直ちに解列するか警報を発して次の操作
を待つかどうかの判定を行う。

母線負荷が設定値以上か否かを判断しく５１５）、母線
負荷が設定値以上であって、周波数「増」フラグがセッ
トされており（Ｓ１６）、シかも母線周波数が設定値Δ
Ｆ２（ΔＦｌ＜ΔＦ２）を超えている場合は（Ｓ１７）
　、直ちに故障機の解列の処理を行う（Ｓ１Ｂ）。即ち
出力部２１は故障機と連結された発電機を母線Ａに接続
している遮断器のトリップコイル２２又は２３に解列信
号を与えて遮断動作させ、故障機を解列し、負荷りには
健全機から電力を供給する。また母線負荷が設定値以上
で（Ｓ１５）　、周波数「減」フラグがセットされてい
る場合（Ｓ２０）、又は母線負荷が設定値以上で（Ｓ１
５）　、周波数「増」フラグがセットされ（Ｓ１６）　
、Ｌかも母線周波数が設定値ΔＦ２以内の場合（Ｓ１７
）は、故障機の警報の処理（Ｓ１９）を行い、即ち出力
部２１は警報袋Ｗ２４へ警報信号を出力して故障を報知
することになる。

なお、ステップ（Ｓ８）において周波数増・減フラグを
セットした場合、つまり母線周波数の変化がΔＦ１以下
の変化である場合は原動機が正常であるとしてステップ
（ＳＩＯ）以降の判断を行わず、原動機の故障を判定し
ない。それ故、原動機が正常状態にあって調速系のハン
チング等により原動機の回転数が若干変動した場合に、
故障が誤って判定されることがない。

このように故障した原動機を判定する場合には、母線周
波数の増・液状態を確認した後に、各発電機の実際の有
効電力偏差の方向とその値が所定値以上にあるかを判断
して決定するから、上、下限スイッチが不要であり、ま
たそれらのスイッチの動作に起因して誤判定することな
く迅速に故障機を判定できる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によれば並行運転している
発電機の原動機の速度が異常となる原動機の故障が生じ
た場合には、母線周波数が増加又は減少の状態にあるこ
とを確認した後に、基準有効電力と発電機の有効電力と
の有効電力偏差が所定値以上と判断した場合に、有効電
力偏差と周波数の増・液状態とを論理演算して故障機を
判定するから、従来のような上、下限スイッチをし必要
とせず、それらのスイッチの動作に起因する誤判定もな
く、また定周波数制御により母線周波数の変動が小さい
場合でも、迅速、性格に故障した原動機を判定できる。

また健全側の発電機の誤った逆電カドリップ又は過電流
トリップが解消する。

したがって、本発明は複数の発電機を並行運転する発電
システムの信頼性を高め得るとともに、故障機判定後に
発電機の解列の要否の判断が加わり発電システムの運用
に柔軟性を与え得る等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る発電機の原動機保護装置を適用し
た発電システムの構成図、第２図は故障判定部の判定手
順を示すフローチャート、第３図はそのサブルーチン、
第４図は故障した原動機を判定する論理表、第５図は従
来の発電機の原動機保護装置を適用した発電システムの
構成図、第６図は第１論理演算部の演算動作内容図、第
７、図（Ｉ）、　（ＩＩ）は第２論理演算部の演算動作
内容図、第８図は電力比較部の特性図、第９図は周波数
継電器の特性図、第１０図は調速機の特性図である。 １・・・発電機　　２・・・原動機　　３・・・調速機
４・・・遮断器　７・・・周波数検出器　８・・・補助
接点９・・・補助接点　　１１・・・発電機　　１２・
・・原動機　−１３・・・調速機　１４・・・遮断器　
１６．１７・・・電力検出器１９・・・演算部　　　２
０・・・入力部　　２１・・・出力部２２、２３・・・
トリップコイル　　　　２４・・・警報装置なお、図中
、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人　　　大　　岩　　増　　雄 １２”　７や動磯 第　Ｉ　　Ｉ 捧　３　記 菓　　４　　コ （Ｌ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　（ＴＬ＋見　７　　閏 有灼ＱＲＪ　　　　　　　　　ｆＪ壕り釘岐第　８　！
　　　　　　　　　　纂　９　口ｆ＋ 募　〕Ｏ刀 手続補正書（自発） １、事件の表示　　　特願昭６３−１１８□５□号２、
発明の名称 発電機用原動機保護装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 代表者　志　岐　守　哉 ４、代理人 （連絡先０３（２］３）３４２］持許部）　　゛−−’
、、、、’、、！５、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 ６、補正の内容 （１）明細書の第５頁第１１行目に「Ｃ＋を有効電流検
出器２９．３０する。」とあるのを「Ｃ＋を出力する。 」と訂正する。 （２）明細書の第５頁第１７行目に「調速機３，１４に
」とあるのを「調速機３，１３に」と訂正する。 （３）明細書の第８頁第１１行目から第１２行目に「必
要になるという問題がある。」の次に「なお、原動機の
特性として、負荷制限等の機構により回転数が上昇する
故障（電気的又は機械的）が発生しても定格容量の１２
０％位までの過負荷になる。し７たがって、母線負荷が
大きい場合は、母線周波数が大幅に変動し、あるいは健
全な発゛電機が逆電力等により誤ってトリップすること
はない。また電気的故障により回転数が低下する等の故
障においても同様である。このような場合は、直ちに故
障した発電機を解列しなくても重大な故障には至らず、
予備機を追加起動する等の措置をした後に故障機を解列
することになる。」を追加する。 （４）明細書の第１２頁第１３行目に「出力部２１は」
とあるのを「出力部２１の」と訂正する。 （５）明細書の第１３頁第１行目に「１４の補助接点８
゜９の開閉動作信号から発電機１．」を削除する。 （５）明細書の第１３頁第１６行目に「制御う行い、」
とあるのを「制御を行い、」と訂正する。 （７）明細書の第１８頁第８行目に「性格に」とあるの
を「正確に」と訂正する。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、遮断器を介して母線に接続しており、並行運転して
   いる複数の発電機用原動機に速度異常の故障が生じた場
   合に、その原動機を判定して保護する発電機用原動機保
   護装置において、 各発電機の有効電力を検出する電力検出器 と、母線の周波数を検出する周波数検出器と、前記電力
   検出器、周波数検出器が出力する各信号及び前記遮断器
   の主接点と連動する補助接点の動作信号が与えられる入
   力部と、該動作信号により発電機が並行運転か否かを弁
   別して並行運転中であると弁別した場合に、前記電力検
   出器が検出した各発電機の有効電力の総和と予め設定し
   ている発電機の定格容量比とから発電機１台当たりの基
   準有効電力を演算する手段と、前記基準有効電力と前記
   電力検出器が検出した発電機の有効電力との有効電力偏
   差を求める手段と、該有効電力偏差と所定値とを比較し
   、有効電力偏差が所定値以上と判断した場合に有効電力
   偏差の方向を検出する手段と、発電機が周波数制御中で
   ある場合は周波数制御信号の出力状態により、また周波
   数制御停止中である場合は所定時間前からの周波数増・
   減状態を調べ、有効電力偏差が所定値以上と判断した場
   合に有効電力偏差の方向と周波数の増・減状態とを論理
   演算して故障機を判定する手段と、母線負荷の大小及び
   前記周波数増・減状態により当該故障機の解列の要否を
   判定し、解列を要する場合は故障機を母線から解列すべ
   き解列信号を、解列不要の場合は警報信号を出力する手
   段とを備えていることを特徴とする発電機用原動機保護
   装置。