JPH03251100A - 同期機の励磁装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は同期機の過励磁を抑制する過励磁制限装置を備
えた同期機の励磁装置に関する。

（従来の技術） たとえば、同期発電機の励磁装置には自動電圧調整装置
が設けられ、この自動電圧調整装置で同期発電機の端子
電圧が一定になるように制御されている。これは、同期
発電機の界磁巻線電流を加減して励磁量を制御すること
により行われる。

通常、同期発電機の定常運転時においては、この界磁巻
線電流がその定格を超えて運転されることはない。

しかし、外乱等により同期発電機の端子電圧が著しく低
下した場合には、界磁巻線電流がその定格を著しく超過
する場合がある。一般に同期発電機の界磁巻線は、適用
する規格で定めた過電流耐量に対し満足する設計はなさ
れているが、それ以上の界磁者ｇ電流が供給された場合
は、過励磁状態となり、界８巻線の温度上昇およびその
結縁物等に支障を与えるおそれがある。

したがって、励磁装置としては、自動電圧調整装置の制
御動作による界磁巻線電流を規格値以下に収める必要が
ある。このために励磁装置には過励磁制限装置が備えら
れ、界磁巻線の過電流耐量を超過するような自動電圧調
整装置の制御動作を制限している。また、過励磁制限装
置には、その制限動作を加えても界磁者ｇ電流が減少し
ない場合には自動電圧調整装置を除外する保護機能も有
している。これによって、過励磁状態とならない励磁装
置を構成している。

（発明が解決しようとする課題） ところが、従来の励磁装置では界磁巻線の過電流耐量を
固定の特性で定めているので、界磁巻線の温度がその許
容熱容量未満であったとしても自動電圧調整装置の制御
動作に制限が加えられてしまう。すなわち、実際の運転
時における界磁巻線の温度を考慮した特性となっていな
いので、許容熱容量に余裕がある場合であっても、自動
電圧調整装置による端子電圧一定制御に制限が加えられ
、自動電圧調整装置の本来の機能を最大限に発揮できる
までに至っていない。

本発明の目的は過励磁制限装置の自動電圧調整装置に対
する制限動作を極力抑制し、電力需要の増大に伴う電力
系統の電圧低下に対し、同期機の端子電圧を目標値に一
定に制御できるようにした励磁装置を得ることにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明による同期機の励磁装置は、同期機の励磁量がそ
の制限値内となるように自動電圧調整装置に与える制限
信号を算出する制限信号発生手段と、同期機の励磁量が
所定値を超過した運転状態となったときその超過した励
磁量を検出し過励磁信号として出力する過励磁検出手段
と、同期機の界磁巻線温度に基づいて界磁巻線の余裕熱
容量を算出しこの余裕熱容量に基づいて過励磁信号を補
正する過励磁信号補正手段と、この補正された過励磁信
号が継続して入力されたとき界磁巻線温度がその許容熱
容量を超えない範・囲の時間遅れをもって自動電圧調整
装置に制限信号を印加する制限信号出力手段とからなる
過励磁制限装置を備えている。

（作　用） 同期機の端子電圧が低下し、自動電圧調整装置の制御動
作により過励磁となったときは、制限信号発生手段で制
限信号を算出するとともに過励磁検出手段が動作し過励
磁信号を出力する。一方。

過励磁信号補正手段は界磁巻線温度に基づいて界磁巻線
の余裕熱容量を算出し過励磁信号に補正を加える。制限
信号出力手段はこの補正を加えた過励磁信号に基づいて
得られる所定の時点で自動電圧調整装置に制限信号を出
力する。これにより界磁巻線の許容熱容量近くまで制限
信号の出力を抑制できる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。本発
明の励磁装置１】は、同期機１２の端子電圧Ｖが基１１
！電圧Ｖｏを維持するように同期機１１の界磁巻線電流
Ｉ＋を調節する自動電圧調整装置１３と、この自動電圧
調整装置１３の制御動作に過励磁防止のための制限を加
える過励磁制限装置１４とを有している。

同期機１２の端子電圧Ｖは自動電圧調整装置１３の偏差
検出手段１５に入力され、ここで電圧設定器１６に設定
された基準電圧Ｖｏとの偏差εが算出される。

この偏差εは制限信号加算手段１７に入力され、過励磁
制限装［１４からの制限信号ε０があるときはそれが加
えられて、励磁出力指令ａとして出力増幅器１８に入力
される。そして、出力増幅器１８は励磁出力指令ａに基
づいて界磁巻線電流Ｉｆを調節するようになっている。

同期機１２が定常運転状態にあるときは、制限信号ε０
は零であるから、同期機１２の端子電圧Ｖがその基準電
圧ν０になるように界磁巻線電流Ｉｆは調節される。

次に、過励磁制限装置１４は、界磁巻線電流Ｉｆおよび
界磁巻線温度Ｔを入力し、界磁巻線電流Ｉｆに基づいて
制限信号ε０を算出し、また界磁巻線温度Ｔに基づいて
自動電圧調整装Ｍ１３への制限信号ε０の出力を許可す
るものである。すなわち、界磁巻線電流Ｉｆは制限信号
発生手段１９に入力され、過励磁制限設定器２０の設定
値Ｉｆよと比較器２１で比較され、界磁巻線電流Ｉｆが
設定値Ｉｆ工より大きいとき、その偏差に応じた制限信
号ε０がダイオード２２を介して発生される。界磁巻線
電流Ｉｆが設定値Ｉｆ１より小さいときは制限信号ε０
は零である。

一方、界磁巻線電流Ｉｆは過励磁検出手段２３にも入力
され、過励磁検出用設定器２４の設定値Ｉｆ２と比較器
２５で比較される。そして、界磁巻線電流Ｉｆが設定値
Ｉｆ２より大きいとき、その偏差に応じた過励磁信号が
ダイオード２６を介して過励磁信号補正手段２７に出力
される。なお、設定値Ｉｆ２より小さいときは過励磁信
号は零である。

過励磁信号補正手段２７は、実際の界磁巻線温度Ｔを温
度測定手段２８で検出し、この検出した界磁巻線温度Ｔ
と規格で定めた最高温度との偏差で求まる余裕熱容量を
関数発生手段２９で求め、この余裕熱容量に基づいて過
励磁検出手段２３からの過励磁信号に補正を加えるもの
である。ここで、補正のために加算手段３０に印加され
る余裕熱容量は、検出した界磁巻線温度Ｔが最高温度よ
り小さいときは過励磁信号を抑制する方向に加えられる
。この−実施例では、過励磁信号が負極性で示されるの
で、余裕熱容量は正極性で印加されることになる。

過励磁信号補正手段２７で補正を加えられた過励磁信号
は、制限信号出力手段３１の反限時要素３２に入力され
、この補正が加えられた過励磁信号が継続して印加され
ると、予め定めた反限時特性で定まる時限後にオアゲー
１〜３３を介して補助リレー３４がオンする。これによ
り、制限信号発生手段１９からの制限信号ε０が自動電
圧調整装置】３の制限信号印加手段１７に加えられる。

また、−旦補助リレー３４がオンすると自己保持手段３
５にて、制限信号ＥＯが零となるまで補助リレー３４は
オン状態を維持する。また、制限信号ε０を自動電圧調
整装置１３に印加しているにもかかわらず、過励磁状態
が一定時間以上継続しているときは、励磁装置１１の異
常と判断し、除外手段３６を動作させる。除外手段３６
の反限時要素２７は、制限信号出力手段３１の反限時要
素３２より同一人力信号に対し遅く動作する反限時特性
を有する。これら反限時特性は、もともと過励磁信号が
継続して入力されたとき、界磁巻線温度Ｔがその許容熱
容量を超えない範囲の時間遅れをもって動作するように
予め定められている。本発明では補正された過励磁信号
が反限時要素３２．３７に入力されることになるので、
補正された過励磁信号が継続して入力されたとき、界磁
巻線温度Ｔがその許容熱容量を超えない範囲の時間遅れ
をもって、これら反限時要素３２．３７は動作すること
になる。

第２図はその特性図である。縦軸は反限時要素３２．３
７への入力信号の値すを示し、横軸は時限ｔを示す。ま
た、■は許容熱容量特性曲線、■は除外手段３６の反限
時要素３７の特性曲線、■は制限信号出力手段３１の反
限時要素３２の特性曲線を示す。

ぃま、時点ｔ０で補正された過励磁信号ｂ、が入力信号
として継続して入力されたとすると１時点ｔ。

で反限時要素３２が動作し、制御信号ＥＯが自動電圧調
整装置１３に印加される。そして、制限信号ｔｏを印加
したにもかかわらず、過励磁状態が継続したとすると、
時点ｔ２で反限時要素３７が動作し除外手段３６により
自動電圧調整装置１３が除外される。したがって、界磁
巻線温度Ｔが許容熱容量を超えることはない。

なお、補正を加えないでそのまま過励磁信号ｂ２が入力
信号として入力されたときは、反限時要素３２および反
限時要素３７は時点ｔ□′および時点ｔ２１で動作する
。したがって、本発明により過励磁信号に対し余裕熱容
量に基づき補正を加えると、時間（１１−１０′）だけ
自動電圧調整装置１３に制限信号ＥＯを加える時限が遅
くなる。つまり、自動電圧調整装置１３に制限信号ε０
を加えることを抑制できる。また、自動電圧調整装置１
３を除外する時限も時間Ｄｚ−ｔｚ’　）だけ遅くなる
。

第２図は反限時要素３２．３７に直接入力される入力信
号についての特性を示すものであるが、界磁巻線電流Ｉ
ｆに対しての反限時要素３２．３７および許容熱容量の
特性は、第３図に示すようになる。ここで、Ｉ’　、Ｉ
Ｉ’　、ＩＩＩ’は過励磁信号補正手段２７で補正を加
えない場合の特性曲線である。

過励磁検出手段２３における過励磁検出用設定器２４の
設定値Ｉｆ２は、制限信号発生手段１９における過励磁
制限設定器２０の設定値Ｉｆユより大きめの値が設定さ
れる。これは過励磁検出手段２３が過励磁を検出したと
き確実に制限信号ｔｏを出力できるようにしておくため
である。したがって、界磁巻線電流Ｉｆが過励磁制限設
定器２０の設定値Ｉｆ工を超えたとしても、過励磁検出
用設定器２４の設定値Ｉｆ２を超えない限りは、制限信
号ＥＯが算出されるだけで過励磁検出手段２３は動作し
ない。

いま時点ｔ。で界磁巻線電流Ｉｆが設定値Ｉｆ２を超え
たＩｆ’　となったとすると、前述の場合と同様に時点
ｔ□で過励磁検出手段２３が動作することになり、補正
を加えない場合より時間（ｔニーｔ、′）だけ遅く動作
することになる。除外手段３６の場合も時間（ｔ２−ｔ
２’　）だけ遅く動作することになる。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば同期機の端子電圧が
低下し、自動電圧調整装置の制御動作により過励磁とな
ったときは、その励磁量およびそのときの実際の界磁巻
線温度に基づいて界磁巻線温度が許容熱容量を超えない
範囲の時間遅れをもって自動電圧調整装置に制限信号を
加えるので、自動電圧調整装置に制限信号が加えられる
ことは極力さけることができる。すなわち、界磁巻線の
許容熱容量のぎりぎりまで過励磁を許容することになる
ので、自動電圧調整装置の制御動作を十分発揮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本発明の制限信号出力手段および除外手段の特性を示す
特性図、第３図は界磁巻線電流に対する制限信号出力手
段および除外手段の特性を示す特性図である。 １１・・・励磁装置、１２・・・同期機、１３・・・自
動電圧調整装置、１４・・・過励磁制限装置、１５・・
・偏差検出手段、１６・・・電圧設定器、１７・・・制
限信号加算手段、１８・・・出力増幅器、１９・・・制
限信号発生手段、２０・・・過励磁制限設定器、　２１
．２５・・・比較器、２２．２６・・ダイオード、２３
・・・過励磁検出手段、２４・・・過励磁検出用設定器
。 ２７・・・過励磁信号補正手段、２８・・・温度測定手
段、２９・・関数発生手段、３０・・・加算手段、３１
・・制限信号出力手段、３２，３７・・・反限時要素、
３３・・オアゲート、３４・・・補助リレー、３５・・
・自己保持手段、３６・・除外手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 同期機の端子電圧を一定に制御する自動電圧調整装置と
   、前記同期機が過励磁状態にならないように前記自動電
   圧調整装置に制限を加える過励磁制限装置とを具備した
   同期機の励磁装置において、前記同期機の励磁量がその
   制限値内となるように前記自動電圧調整装置に与える制
   限信号を算出する制限信号発生手段と、前記同期機の励
   磁量が所定値を超過した運転状態となったときその超過
   した励磁量を検出し過励磁信号として出力する過励磁検
   出手段と、前記同期機の界磁巻線温度に基づいて界磁巻
   線の余裕熱容量を算出しこの余裕熱容量に基づいて前記
   過励磁信号を補正する過励磁信号補正手段と、この補正
   された過励磁信号が継続して入力されたとき前記界磁巻
   線温度がその許容熱容量を超えない範囲の時間遅れをも
   って前記自動電圧調整装置に前記制限信号を印加する制
   限信号出力手段とからなる過励磁制限装置を備えたこと
   を特徴とする同期機の励磁装置。