JPH0336920A

JPH0336920A - 回転電機地絡保護装置

Info

Publication number: JPH0336920A
Application number: JP16905189A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Suzuki; 一浩鈴木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-06-30
Filing date: 1989-06-30
Publication date: 1991-02-18

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）本発明は発電機又は調和機等の回転電機固定子巻線地絡
保護装置に関する。

（従来の技術）本発明は回転電機の中でも主として３相交流発電機を対
象とするので以下発電機として説明する。

発電機地絡保護装置は、固定子巻線の全範囲に亘って地
絡検出を行うために２つの検出要素を持っている。第１
の要素は基本波過電圧検出要素で固定子巻線の中性点近
傍を除く線路端子から約９０％を保護するものであり、
第２の要素は第３調波不足電圧検出要素で固定子巻線の
中性点から約３０％を保護するものである０以上２つの
要素により固定子巻線の１００％を地絡保護している。

第２の要素の第３調波電圧は発電機の回転子、固定子構
造及び運転状態等により発生するもので、これは発電機
回路の対地静電容量を通し中性相を経由し環流する第３
調波電流の電源となる。即ち、発電機の通常運転状態に
おいては常に中性点接地装置の両端に第３調波電圧が発
生している。一方、地絡事故時には、中性点接地装置の
両端にががる第３調波電圧が通常運転時とは変る為、地
絡保護検出が可能となる訳であるが、前述した如く、第
３調波電圧は発電機の構造や運転状態により大きさが変
化するので、試運転時に発電機の運転状態と第３調波電
圧との関係を調査し、このデータに従い保護設定値を決
めている。

（発明が解決しようとする課題）発電機に発生する第３調波電圧は、発電機の出力、力率
及び界磁電流等の発電機の運転状態により変化すること
が知られており、これら発電機の運転状態の変化に従っ
て、保護のための第３ＷＲ波電圧設定値を補正させるこ
とが望まれる。また。

第３ＷＲ波電圧設定値及び補正値は発電機の試運転時に
運転状態と第３ｉｌ波電圧との関係を調査した後でない
と決められないため、手間も増え、かつ設定及び補正の
面で裕度をもたせておくことが望まれる。

本発明の目的は第３調波電圧に影響を与える薄状態量の
変化を捕え、保護装置の内部で自動的に第３調波電圧に
対する監視レベルの変更を行ない、また、運転状態等に
関係なく常に安定した動作特性を持ち、かつ設定にあた
っての調整期間９作業の増加による工事工程への影響を
極力低減した保護装置を提供することにある。

〔発明の構成）（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明においては第１の手
段として、発電機から発生する第３調波電圧に影響を与
える薄状態量を入力する諸状態量入力手段と、この入力
された薄状態量から発電機に発生する第３調波電圧を予
測する第３調波電圧予測演算処理手段と、この予測第３
調波電圧から保護のための設定値を決める第３調波保護
用電圧値設定手段と、発電機中性点接地装置により変換
された中性相電流に対応する電圧を入力する電圧入力手
段と、この電圧入力手段により測定した電圧から第３調
波成分のみ検出する第３調波電圧検出手段と、前記第３
調波保護用電圧値設定手段により設定された保護用設定
第３調波電圧値と前記第３調波電圧検出手段により検出
された測定第３！！１］波電圧値を比較し測定第３調波
電圧値が保護用設定第３調波電圧値を超えた時又は接近
した時等の所定の条件で動作出力する比較演算手段とを
具備した発電機地絡保護装置を提供する。

また、前記目的を達成するための第２の手段としては、
発電機から発生する第３調波電圧に影響を与える薄状態
量を入力する諸状態量入力手段と、入力された薄状態量
をディジタル信号に変換するディジタル変換手段と、こ
のディジタル信号に変換された薄状態量から第３調波電
圧を算出するディジタル演算手段と、発電機中性点接地
装置により変換された中性相電流に対応する電圧を入力
する電圧入力手段と、この入力手段により測定した電圧
から第３調波分のみ検出したディジタル信号に変換する
第３調波検出変換手段と、前記電圧入力手段により入力
された電圧から基本波分のみ検出しディジタル信号に変
換する基本波検出変換手段と、前記第３調波検出変換手
段により変換された第３調波電圧ディジタル信号と前記
基本波検出変換手段により変換された基本波電圧ディジ
タル信号と前記ディジタル演算手段により算出された第
３ＷＩｉ波電圧を比較し、所定の条件で動作出力を出す
ディジタル演算比較手段とを具備した発電機地絡保護装
置を提供する。

（作　用）このように構成された第１の手段のものにおいては、発
電機の第３調波電圧に影響を与える諸状態量からその運
転状態に応じた予測第３調波電圧を算出し、この予測第
３調波電圧から保護用の設定第３調波電圧値を決定し、
この運転状態に応じた設定第３調波電圧値と測定された
測定第３調波電圧とを比較することにより地絡保護を行
っており、発電機の運転状態に応じた的確な地絡検出が
可能となる。

また、第２の手段のものにおいては、各比較量をディジ
タル信号によって演算比較処理させるので、演算処理が
容易になるという作用効果が第１の手段に加えられる。

（実施例）実施例１以下、本発明の第工の実施例について、第１図を参照し
て説明する。尚、手段を回路として説明するが１回路以
外の手段があればそれに置き換えても良い。

発電機（１）の固定子巻線の中性点は断路器（２）と、
中性点接地変圧器■を介して大地（Ｅ）に接地される。

中性点接地変圧器（３）の２次側には中性点接地抵抗■
を接続する。■は発電機■の界磁巻線、０は主変圧器で
あって、遮断器０を介して送電系統■に接続される０発
電機■の出力側から計器用変圧器０．変流器（１０）に
よって出力電圧と出力電流を測定し、界磁巻線■の電流
を変流器（１１）によって測定し、それぞれ別に諸状態
量入力回路（１２Ａ）。

（１２Ｂ）、　（１２Ｃ）に入力する。これらの諸状態
量入力を予測演算処理回路（１３）に入力し、予測演算
処理回路（１３）は入力された発電機電流、電圧から発
電機（１）の出力、力率等を算出し、また、入力された
界磁電流と合わせて予測第３調波電圧を算出する。

予測第３調波電圧は、保護用電圧値設定回路（１４）に
入力され、その発電機の運転状態における保護用設定第
３調波電圧値を決定する。

発電機回路の対地静電容量を通し、中性相を環流する中
性相電流は中性点接地変圧器■及び中性点接地抵抗■に
より電圧に換算され電圧入力回路（１５）に入力させ１
次に第３調波検出回路（１６）に入力する。第３調波検
出回路（１６）により検出された測定第３調波電圧は比
較演算回路（１７）へ入力され、保護用電圧値設定回路
（１４）の保護用設定第３調波電圧と比較され、測定第
３調波電圧が設定第３調波電圧を超えるか又は接近した
とき等の所定の条件で外部の出力回路（１８）へ地籍検
出の出力を出すように構成される。

次に、上記構成における作用を説明する。

発電機（１）の第３Ｗ１４波電圧は、発電機固定子巻線
の配置２回転子スロットの形状及び磁気回路の飽和等の
発電機構造、特性によるもの、または界磁電流に含まれ
る高調波部によるもの等により電圧波形が歪むことによ
り発生するものである。従って５発電機の電圧波形の歪
の大きさを変える発電機出力、力率、界磁電流、界磁電
流の高調波部及び自動電圧調整装置（図示せず）のフォ
ーシング等を検出することにより、発電機の運転状態に
応じた予測第３調波電圧を算出し、保護用設定第３調波
電圧を設定でき、的確な発電機地絡保護が可能となる。

実施例２第２図は第２の実施例であって実施例１に故障点検出回
路（１９）を追加したものである。

この検出回路（１９）は比較演算回路（１７）　、予測
演算回路（１３）に接続され、地絡故障時に測定第３調
波電圧、予測第３調波電圧から地絡点を算出できるもの
である。

実施例３次に本発明の第２の手段による実施例について、第３図
を参照して説明する。この実施例３は演算をディジタル
に行うことが特徴であって、実施例１の演算を限定した
ものである。従って第１図と同一部分には同一符号を付
して説明を省略する。

発電機（１）の電圧を計器用変圧器■によって検出し、
　その検出電圧を諸状態量入力回路（１２Ａ）に入力し
、　さらにディジタル変換回路（２３Ａ）によりディジ
タル信号化され、ディジタル演算回路（２４）に入力す
る。同様にして、発電機（１）の電流を変流器（１０）
によって検出し、その検出電流を諸状態量入力回路（１
２Ｂ）に入力し、　さらにディジタル変換器（２３Ｂ）
によりディジタル信号化され、ディジタル演算回路（２
４）に入力する。又、同様にして、界磁巻線■の電流を
変流器（１１）によって検出し、その検出電流を諸状態
量入力回路（１２Ｃ）に入力し、さらにディジタル変換
回路（２３Ｃ）によりディジタル信号化され、ディジタ
ル演算回路（２４）に入力する。

ディジタル演算回路（２４）では、入力された発電機の
電流、電圧から出力、力率を算出し、入力された界磁電
流と合わせて第３ｉｉ波電圧を算出する。

第３調波電圧の算出方法としては試運転時に、これらの
関係を求めることにより、関係式をディジタル演算回路
（ｚ４）にメモリーさせ算出時に使用する。

中性相電流は中性点接地変圧器■及び中性点接地抵抗■
により、電圧に換算され、電圧入力回路（１５）に入力
され、次に第３調波検出変換回路（２６）及び基本波検
出変換回路（２７）に入力され、第３調波、基本波のデ
ィジタル信号となり、ディジタル演算比較回路（２８）
へ入力され、ディジタル演算回路（２４）の出力である
第３調波電圧と比較され、所定の条件により地絡検出の
出力を出すように構成する。

次に上記構成における作用を説明する。

第３調波電圧は、発電機固定子巻線の配置９回転子スロ
ットの配置、形状及び磁気回路の飽和度等の発電機構造
によるもの、または界磁電流に含まれる高調波分による
もの等により、電圧波形が歪むことにより発生するもの
である。従って、磁気回路の飽和に影響を与える発電機
出力、力率及び界磁電流等及び界磁電流の高調波分を検
出すること等により第３Ｉｌ波電圧の算出ができる。そ
して演算をディジタルで行うので、演算処理が容易にな
ると共に、的確な発電機地絡検出が可能となり、地絡保
護を容易にする。

実施例４第４図は第４の実施例であって、実施例３に故障点検出
回路（１９）を追加したものである。

この検出回路（１９）は、演算比較回路（２８）に接続
されており、地線故障時に故障点を算出できるものであ
る。

〔発明の効果〕

本発明は上述のとおり構成されているので、次に記載す
る効果を奏する。

請求項（１）の回転電機地絡保護装置においては、回転
電機の運転状態に応じた予測第３調波電圧を算出し、監
視レベルの変更を行い、保護用設定第３調波を設定でき
、工事工程の影響を低減した的確な回転電機地絡保護が
可能となる。

請求項■の回転電機地絡保護装置においては。

演算をディジタルで行うので、演算処理が容易になると
共に、的確な回転電機地絡検出が可能となり、地絡保護
を容易にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の回転電機地絡保護装置の第１の実施例
を示すブロック図、第２図は第２の実施例の要部を示す
ブロック図、第３図は第３の実施例を示すブロック図、
第４図は第４の実施例の要部を示すブロック図である。１・・・回転電機である発電機、９・・・薄状態量の入力手段の一つである計器用変圧器
、ＩＯ・・・薄状態量の入力手段の一つである変流器、１
１・・・薄状態量の入力手段の一つである界磁用変流器
、１２Ａ、　１２Ｂ、　１２Ｇ・・・諸状態量入力回路、
１３・・・第３調波予測演算処理回路、１４・・・第３
調波保護用電圧値設定回路、１５・・・中性相電流に対
応する電圧を入力する電圧入力回路。１６・・・第３調波電圧検出回路、１７・・・比較演算回路。２３Ａ、　２３Ｂ、　２３Ｇ・・・ディジタル変換回路
、２４・・・ディジタル演算回路。２６・・・第３°調波検出変換回路、２７・・・基本波検出変換回路、２８・・・ディジタル演算比較回路。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）回転電機から発生する第３調波電圧に影響を与え
る諸状態量を入力する諸状態量入力手段と、この入力さ
れた諸状態量から回転電機に発生する第３調波電圧を予
測する第３調波電圧予測演算処理手段と、この予測第３
調波電圧から保護のための設定値を決める第３調波保護
用電圧値設定手段と、回転電機中性点接地装置により変
換された中性相電流に対応する電圧を入力する電圧入力
手段と、この電圧入力手段により測定した電圧から第３
調波成分のみ検出する第３調波電圧検出手段と、前記第
３調波保護用電圧値設定手段により設定された保護用設
定第３調波電圧値と前記第３調波電圧検出手段により検
出された測定第３調波電圧値を比較し、測定第３調波電
圧値が保護用設定第３調波電圧値を超えた時または接近
した時等の所定の条件で動作出力する比較演算手段とを
具備した回転電機地絡保護装置。
（２）回転電機から発生する第３調波電圧に影響を与え
る諸状態量を入力する諸状態量入力手段と、この入力さ
れた諸状態量をディジタル信号に変換するディジタル変
換手段と、このディジタル信号に変換された諸状態量か
ら第３調波電圧を算出するディジタル演算手段と、回転
電機中性点接地装置により変換された中性相電流に対応
する電圧を入力する電圧入力手段と、この入力手段によ
り測定した電圧から第３調波成分のみ検出しディジタル
信号に変換する第３調波検出変換手段と、前記電圧入力
手段により入力された電圧から基本波分のみ検出し、デ
ィジタル信号に変換する基本波検出変換手段と、前記第
３調波検出変換手段により変換された第３調波電圧ディ
ジタル信号と前記基本波検出変換手段により変換された
基本波電圧ディジタル信号と前記ディジタル演算手段に
より算出された第３調波電圧を比較し所定の条件で動作
出力を出すディジタル演算比較手段とを具備した回転電
機地絡保護装置。