JPH04200243A - 発電機の自動同期装置 - 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〕 この発明は非常用発電設備等に適用される発電機の自動
同期装置に関するものである。

〔従来技術〕

第６図は、例えば特公昭６０−３４３３４号公報に示さ
れた従来の発電機の自動同期装置を示すブロック図であ
り、２台のエンジン発電機（以下、発電機と略称）Ｇ、
Ｇｚが非常用設備としてしゃ断器ＣＢ、、ｃＢｘを経て
電源ラインＬに接続されている。その電源ラインＬには
負荷が設けられている。図において、（１）は電圧変成
器ＰＴ、。

Ｐ　Ｔ　ｔによって検出された発電機ｃｔ、ｃｔの出力
電圧にもとづいた周波数差（ビート周波数）を出力する
合成回路、（２）はその合成回路（１）のビード周波数
Δｆを検出するΔｆ判定回路、（３）はΔｆ判定回路（
２）の条件成立により同期信号Ｘを出力する同期検出回
路、（４）は発電機Ｇ、、Ｇ、のガバナモータ（５）に
上げ、又は下げ方向の制動指令を与えるリレー回路であ
る。

次に動作について説明する。まず、発電機ＧｌｌＧ２の
出力電圧は、電圧変成器ＰＴ、、ＰＴ２によって検出さ
れて合成回路（１）に入力される。また、電圧変成器Ｐ
Ｔ、が検出した電源ラインＬの電圧は基準電圧として同
様に入力される。この合成回路（１）は、発電機Ｇ、、
Ｇ２の各検出電圧により第７図（ａ）に示すような周波
数差（ビート周波数）Δｆ倍信号取り出し、その周波数
差Δｆに比例した制御パルスを零クロス点において出力
する（第６図０）））。該周波数差Δｆが同期化困難な
所定値以下であるか否かが、Δｆ判定回路（２）で判定
され、所定値以下であるときには、後述する同期化ゾー
ンに周波数を強制的に移行させる同期信号Ｘを同期検出
回路（３）から出力する。即ち、第８図に示すように周
波数差Δｆが、例えば±０．Ｉ　Ｈｚ以内の０又は０ゾ
ーンにある場合には、同期検出回路（３）から後段のリ
レー回路（４）に駆動指令を与えてガバナモータ（５）
を上げ、又は下げ方向に制御する。

そして、例えば周波数差Δｆが±０．１〜±０．２　Ｈ
ｚの同期化ゾーンＯ又はＯに移行するように強制的にシ
フトさせる。すなわち、周波数差Δｆをわずかに大又は
小になるように制御して休止域　（同期化ゾーン）に固
定する。なお、同期検出回路（３）はΔｆ判定回路（２
）の出力を監視して、両全電機ｃ、、Ｇ、の周波数信号
が位相差零で同期化される時点を予測して、しゃ断器Ｃ
Ｂ、、ＣＢ、に投入指令を与え同期並列された両全電機
Ｃ、、Ｃ２の電源ラインＬを負荷に接続する。

上述のように周波数差Δｆが同期化ゾーンＯ又はＯに移
行すればΔｆ判定回路（２）からの判定指令により、ガ
バナモータ（５）はそれ以上駆動されることもない。ま
た、しゃ断器ＣＢ、、ＣＢ２は同期検出回路（３）から
同期信号Ｘの送出を待っている。

なお、同期化ゾーンＯ又はＯの外のゾーンでは従来通り
の制御を行なう。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の発電機の自動同期装置は以上のように構成されて
いるので、周波数差Δｆの同期化ゾーンの上限における
しゃ断器の投入指令と下限におけるしゃ断器の投入指令
のタイミングが異なるため位相差零で同期化される時点
を予測することが困難であり、又、しゃ断器の形式の違
いなどによる投入動作時間が異なる場合においても同様
に位相差零での同期化される時点の予測は難かしく、最
適な同期化をはかるのに時間を要するという課題があっ
た。

又、従来の自動同期装置は、周波数差Δｆの同期化ゾー
ンとして同期化条件を設けているため、初期負荷の投入
により運転側発電機の周波数に変動が生ずる場合には、
同期化ゾーンへの移行に時間を要する。更に、複数台の
発電機の同期並列運転は、その時の同期引込み条件によ
り実投入時間が変化することから短時間の立上げが要求
される非常用発電設備などでは、その有効性を常に確保
することが困難であるなどの課題があった。

この発明は、上記のような課題を解消するためになされ
たもので、同期引込みを短時間、かつ確実にできるとと
もに、同期引込み時の周波数の動揺を極力少な（できる
発電機の自動同期装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る発電機の自動同期装置は、合成回路にお
いて各発電機の出力電圧と電源ラインの電圧とを取込ん
で周波数差を検出し、その周波数差が同期化条件を満た
さなければ周波数差指令出力回路又はキック回路から制
御パルスを出力してガバナモータを制御し、同期化条件
を満たすと、同期点投入信号出力回路から同期信号を出
力して併入発電機の選択スイッチをオンし、該当発電機
のしゃ断器及び該しゃ断器に並列の同期スイッチング回
路とを同時投入し、併入が終了すると選択スイッチをオ
フするようにしたものである。

〔作用〕

この発明における同期スイッチング回路は、高速の電力
用スイッチング素子により構成され、併入発電機のしゃ
断器と同時投入して電力のスインチングを行うことによ
り位相差零での同期投入を行う。又、同期化ゾーンにお
いて周波数差が著しく小さくなると、キック回路が設定
周波数差による一定時間々隔の制御パルスをガバナモー
タへ出カし、同期化の停滞をな（するように制御する。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。図中
、第６図と同一の部分は同一の符号をもって図示した第
１図において、（６）は発電機Ｇ。

が後続機となった時の０１選択スイッチ、（７）は発電
機Ｇ２が後続機の時の０２選択スイッチ、（９）は周波
数差Δｆが同期化可能な所定の範囲か否かを判定する周
波数差判定回路、（１０）は周波数差（Δｆ）信号をそ
れに比例した制御パルスに変換して同期化可能な所定の
範囲内になるように出力指令を発生する周波数差指令出
力回路、（１１）はキック回路で、周波数差判定回路（
９）からの同期化可能な周波数差　（Δｆ）信号により
動作を開始し、設定周波数差、たとえばΔｆ　＝０．１
　Ｈｚを設定値とし、ビート周期、ｌ／Δｆ＝Ｔの一定
時間間隔でガバナモータ（５）の上げ信号を発生し、同
期化可能状態における周波数差Δｆが著しく少なく、か
つ、同期化に時間がかかるような場合の回避動作を行う
。（１２）は同期点投入信号、出力　（手段）回路、（
１３）は高速の電力用スイッチング素子からなる同期ス
イッチング　（手段）回路である。

次に第２図を参照して第１図の動作について説明する。

第２図（ａ）は周波数差（ビート周波数）Δｆの電圧信
号■、により同期点Ｐ、から一定の位相差に相当する基
準電圧■、Ｈをしゃ断器投入指令点として設定し、該電
圧信号■、が同期点Ｐ、を通過する時の時間関係を示し
ている。ここで、Ｔ１は設定周波数差（たとえば、Δｆ
　＝０．２　Ｈ２）での基準電圧Ｖｓｏ（一定の位相差
）から同期点Ｐ１　（位相差電圧零）までの時間を示し
ており、Ｔ！は周波数差（Δｆ）が設定周波数差より大
きい場合の基準電圧Ｖ　１１＋から同期点Ｐ、までの時
間を示し、Ｔ。

は周波数差（Δｆ）が設定周波数差とほぼ等しい時の基
準電圧Ｖ　ＩＮから同期点Ｐ、までの時間を、またＴ４
は周波数差（Δｆ）が設定周波数差より小さい場合の基
準電圧ＶＳＨから同期点Ｐ、までの時間を、Ｔ、は設定
周波数差でのビート周波数６１以上にセットされたパル
ス制御信号の周期時間を示している。

まず、事例ＥＸ１は、同期化ができない状態、すなわち
時間Ｔ、＞Ｔ、で、第２図（ｂ）のように周波数差Δｆ
によるガバナモータ（５）への上げ、（又は下げ）信号
が出力される。

ＥＸ２は、同期化が可能な状態になったことを示し、時
間、Ｔ、＝Ｔ３となり、第２図（ｂ）の周波数差Δｆに
よる制御から、第２図（Ｃ）の設定周波数差による一定
間隔の上げ信号によるガバナモータ（５）の制御に移行
する。

またＥＸ３は、同期化が可能な状態で、時間Ｔ１〈Ｔ４
となり、第２図（ｄ）に示すように同期点Ｐ。

で同期信号Ｘを同期点投入信号出力回路（１２）が発生
する。

第３図は、周波数差（Δｆ）と制御の切り換えを図式的
に説明したもので、周波数差Δｆが、例えば、＋　０．
１　Ｈｚ〜−０，２Ｈｚの＠のゾーンにある場合には、
周波数差（Δｆ）判定回路（９）で同期化可能な判定を
し、キック回路（１１）により一定時間間隔の上げ信号
をリレー回路（４）を介してガバナモータ（５）に出力
して制御し■ゾーン方向へ移行させる。

また、第４図は周波数差の範囲と同期点への通過を説明
したもので、周波数差Δｆを一定の範囲に入るように制
御する。

また、自動同期装置は、ビル等の非常用設備として発電
機が複数台設置されてる場合には、必ず自動同期をとり
、同期並列運転を行う様に機能する。従来からこの様な
場合の同期引込み方法としては、各発電機Ｃ，，−Ｇイ
に同時に起動命令を出力し、早く電圧が確立した発電機
の片方を先行機としてしゃ断器を投入する一方、無負荷
で運転中の後続機の電圧が確立すると引続いて再発電機
を同期状態に引込む制御方法が採用されている。この時
、発電機間の周波数差Δｆが著しく少ない場合、又は完
全に周波数差Δｆが零で位相が全く合っていない場合等
には、同期完了に著しく時間を要し、同期化が困難とな
るばかりか非常用発電設備として機能を損なうことにな
る。又、初期負荷が投入された状態で発電機の電圧を正
常に立上げる必要があるような非常用発電設備では短時
間に電圧が立上がり、早期に負荷がとれるような運転が
望まれる。

まず、同期点投入信号出力回路（１２）は、対象発電機
Ｇ＋（又は　（Ｇ　ｚ））の確立を待って選択スイッチ
（６）（又は（７））をオンし、しゃ断器ＣＢ、（又は
ＣＢ、）と同期スイッチング回路（１３）とを同時投入
する。併入が終了すると同期点投入信号出力回路（１２
）は０１遺択スイツチ（６）（又は（７））をオフにし
て次の後続機併入に備える。例えば、具体的に第１図の
場合には次の順序で併入動作をする。まず、緊急事態が
発生すると全発電機は一斉に起動指令を受けて発電を開
始する。各発電機の出力電圧は、夫々検出され、その出
力電圧が早く確立した発電機を先行機とする。例えば、
発電機Ｇ、が先行機とすれば、直ちにしゃ断器ＣＢ、を
投入する。発電機Ｇ、すなわち、先行機が運転を開始す
ると、続いて後続機が同期併入を開始し、Ｇ２選択スイ
ッチ（７）が閉となる。同期投入条件（例えば、設定周
波数差内、電圧規定値３周波数規定値など）の成立によ
り発電機Ｇ２の出力が投入動作に入ると同期点投入信号
出力回路（１２）から同期スイッチング回路（１３）に
対し投入指令（導通信号）を出力すると共に、しゃ断器
ＣＢ　ｔへも投入信号が出力される。しゃ断器ＣＢ、の
投入完了により６２遺択スイツチ（７）は開指令を受け
、後続機の同期併入動作を終了する。発電機が３台以上
ある時には、次の後続機を選択スイッチで選び、同期併
入動作を繰り返す。また、しゃ断器の投入時間が異なる
複数台の発電機を同期併入する場合があるが、このよう
な時に従来は周波数差Δｆが所定値内に入った発電機の
同期点からの投入時間分に相当する位相角を予測してし
ゃ断器の投入指令を出力している（第５図（ａ）参照）
。例えば、投入時間がばらつくような場合には第５図（
ｂ）に示すように投入時間の長いしゃ断器に合せてタイ
マ時間で時間調整している。しかし、同期スイッチング
回路（１３）を用いるとタイマによる調整や、同期点を
予測して投入指令を出すことがなくなるため正確な併入
ができる。

なお、上記実施例では、発電機が２台の場合を例にして
説明したが３台以上であっても良く、上記実施例と同様
の効果を奏する。

また、上記実施例ではしゃ断器の場合について説明した
が他の開閉装置であっても良く、上記実施例と同様の効
果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、しゃ断器と並列に電力
用スイッチング素子からなる同期スイッチング回路を設
け、併入発電機を選択スイッチにより選択して複数の発
電機の同期化ができるように構成したので、投入時間の
異なるしゃ断器が採用されていても確実に同期化ができ
て同期完了までの時間を大幅に短縮できると共に、起動
から同期併入までを短時間で行うことが要求される非常
用発電設備等に適用して実用性の高いものが得られる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による発電機の自動同期装
置のブロック図、第２図はこの発明の一実施例による周
波数差信号とそれに対応した制御パルス、および投入信
号を示す波形図、第３図はこの発明の一実施例による周
波数差Δｆと制御の切り換えを示した説明図、第４図は
周波数差の範囲と同期点への通過を示した説明図、第５
図はしゃ断器投入指令と同期併入の関係を示した説明図
、第６図は従来の発電機の自動同期装置のブロック図、
第７図は従来の周波数差信号とそれに対応した制御パル
スを示す波形図、第８図は従来の周波数差Δｆを同期化
ゾーンへ移行させる場合の説明図である。 図において、　（１）は合成回路、　（５）はガバナモ
ータ、　（６）はＧ１選択スイッチ、　（７）はＧ２選
択スイッチ、　（９）は周波数差　（Δｆ）判定回路、
（１０）は周波数差指令出力回路、（１１）はキック回
路、（１２）は同期点投入信号出力回路、り１３）は同
期スイッチング回路である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 第２ＷＪ 第４図 （ａ） しゃ断器才史入ｊ１令 （ｂ） 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数台の発電機の出力電圧及び電源ラインの電圧を合成
   回路に入力して周波数差信号を取り出し、その周波数差
   を周波数差判定手段で判定して同期併入する発電機の自
   動同期装置において、前記周波数差が同期化可能範囲に
   移行するように制御パルスを発生する周波数差指令出力
   回路と、前記周波数差が所定値より小さいと制御パルス
   をガバナモータに出力するキック回路と、前記周波数差
   指令出力回路が併入信号を出力すると同期信号を出力し
   て該当発電機の選択スイッチをオンし、併入終了でオフ
   する同期投入信号出力回路と、前記選択スイッチがオン
   した後に同時投入されるしゃ断器及び該しゃ断器と並列
   接続の同期スイッチング回路とを備えたことを特徴とす
   る発電機の自動同期装置。