JPH04344200A - 発電機の運転制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電源系統との並列運転
と発電機単独での負荷運転の二つの運転モードをもつ発
電機について、発電機の運転モード毎に最適な出力制御
方式を自動的に選定できる発電機の運転制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、電源系統に並列運転される発電機
の出力制御方式は電気学会発行の電気工学ハンドブック
等に記載あるように出力に速度垂下特性を持たせた制御
方式とし、系統の周波数変動時等にも発電機の安定した
運転が可能となる方式としている。

【０００３】この速度垂下率は、（無負荷時の速度−全
負荷時の速度）／（無負荷時の速度）×１００（％）で
示され、この数値が大きいほど系統との並列運転下では
発電機の安定な運転が可能となるが、発電機単独での負
荷運転下では垂下率が大きいと、負荷変動時の速度変動
が大きくなった。

【０００４】しかし、発電所等の非常用電源設備として
設けられる発電機は、停電時の非常用電源としての単独
負荷運転と設備機能確認のための電源系統との並列運転
の二つの運転モードで使用されるケースが多く、速度垂
下特性を持たせた出力制御方式を採用した場合でも速度
垂下率を大きくとる事ができず、電源系統との並列運転
時、電源系統の周波数変動が発生すると発電機の出力が
大きく変動し、発電機の運転状態によっては、発電機が
過負荷を生じたり、逆に電源系統から電力を受ける逆電
力事象を生じたりする問題があり、最悪ケースでは保護
継電器の動作によりトリップするケースもあった。

【０００５】そこで上記の問題を解決するため、発電機
の運転モードに応じた出力制御装置を運転制御装置内に
準備しておき、発電機の運転モードに合わせて自動的に
切替える事を考え、各発電機の運転モードにおいて、そ
れぞれ適切な出力制御方式が自動的に選定できる運転制
御装置として本発明を考案するに至った。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】発電機は電源系統との
並列運転下では、電源系統の周波数変動等に対しても安
定した運転が可能となるよう出力に速度垂下特性を持た
せた運転制御が望ましいが、発電機単独負荷運転下では
、負荷変動による速度変動を抑えるため、速度一定での
運転制御が望ましい。従来の発電機運転制御装置では、
出力制御装置が一種類のためどちらかの出力制御方式を
選定せざるをえず、速度垂下特性を持たせた出力制御方
式とする場合が多いが、この場合でも発電機単独運転時
の負荷変動による速度変動を極力小さく抑えるため、速
度垂下率をそれほど大きくとる事ができない。 （発電所の非常用ディーゼル発電機で通常１〜１．５％
　程度の速度垂下率を採用している。） このため、発電機を電源系統と並列して運転している場
合で電源系統に周波数変動等が発生すると、発電機の出
力が大きく変動し、発電機が低出力運転で電源系統の周
波数が高側に変化した場合では、発電機の出力が減少し
、逆電力状態となり、発電機の保護継電器が動作，発電
機トリップに至る事象、又、発電機が定格出力に近い運
転で電源系統の周波数が低側に変化した場合では発電機
が過負荷となり、過負荷トリップに至る事象等が発生す
るケースがあった。

【０００７】この問題は、発電機の運転制御装置の中に
発電機の運転モードに合わせた複数の出力制御装置をも
ち、運転モードに合わせて自動的に切替える構成とすれ
ば解消できるものであるため、発電機の運転モードに合
わせた二種類の出力制御装置を持つ発電機の運転制御装
置を考案した。

【０００８】又、電源系統との並列運転か単独運転かの
発電機の運転モードは発電機の接続される母線の電源系
統との連絡遮断器の開閉状態により判別可能なため、こ
の連絡遮断器の接点信号により制御装置内で自動的に出
力制御方式を切替える事により、いかなる場合でも運転
員の判断，操作無しに発電機を最適な出力制御方式で運
転できる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】発電機の運転制御装置と
して、出力に速度垂下特性を持たせた出力制御方式とす
る装置及び速度一定として負荷の変動に合せて燃料噴射
量等を調整する装置の技術は公知である。

【００１０】この二つの公知の技術を利用した出力制御
装置を一台の運転制御装置の中に持たせ、この出力制御
装置の切替えを発電機の運転モードに合せ、発電機の接
続される母線の電源系統との連絡遮断器の接点信号によ
り実施する事により、発電機をその運転モードに合せた
最適な出力制御方式で運転する機能は達成できる。

【００１１】

【作用】電源系統との並列運転時、発電機は出力に速度
垂下特性を持たせた出力制御方式とし、速度垂下率を大
きくして、運転する事により、電源系統にて発生しうる
数％程度の周波数変動が発生した場合にも、安定した運
転を続けることができる。

【００１２】又、発電機単独での運転時には、出力を速
度一定にて制御する出力制御方式にて運転する事により
、発電機定格出力内での負荷変動が発生した場合にも、
安定した周波数で運転できる。

【００１３】この発電機の運転モードを発電機の接続さ
れる母線と電源系統を連絡する遮断器の接点信号で判断
し、出力制御方式を切替える事により、発電機はその運
転モードに関わらず、安定した運転が可能となる。

【００１４】又、発電機の運転モードの判断条件は、連
絡遮断器の接点信号以外にも、モードスイッチ，発電機
が接続される母線の電圧状態等を判断条件とする事は可
能だが、いずれも運転員の判断，操作が必要、又、母線
と系統との連けい状態を直接的に判断する条件で無い等
の理由により、この判断条件としては母線と系統との連
けい状況の直接的な接続点である連絡遮断器の接点信号
とした。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図３によ
り説明する。

【００１６】図１は電源系統との並列運転と単独での負
荷運転との二つの運転モードを持つ発電機の電源構成と
発電機の運転制御装置の概略図である。

【００１７】母線２とこれに接続される負荷３は通常時
電源系統１及び電源系統１と発電機７の並列運転により
運転される。又、電源系統１の停電等の非常時には発電
機７が始動し、発電機７単独で母線２及び負荷３を運転
する。

【００１８】この様な系統で発電機７及び発電機駆動機
８は二種類の出力制御装置を持つ運転制御装置１０の出
力制御信号で運転される。

【００１９】図２は運転制御装置１０の中に設けられた
出力制御装置１１の制御特性図であり、図３は出力制御
装置１２の制御特性図である。

【００２０】又、出力制御装置１１，１２の速度垂下率
Ｄの計算式はそれぞれ（ｒ１−ｒ２）／ｒ１×１００，
０　である。

【００２１】発電機７が電源系統１と並列運転時は電源
系統１と母線２の連絡遮断器４は必ず閉状態であり、発
電機７の単独運転時は必ず開状態であるため、連絡遮断
器４のａ接点１３，ｂ接点１４を運転制御装置１０に取
り込み、この接点信号で出力制御装置１１と出力制御装
置１２の切替えを実施する。

【００２２】すなわち、電源系統１との並列運転時は連
絡遮断器４の閉信号によりａ接点１３がオンし、ｂ接点
１４がオフするため発電機７及び発電機駆動機８は図２
に示す制御特性を持つ出力制御装置１１で運転され、速
度垂下特性を持った運転特性により、電源系統１に同期
した速度で安定に運転される。

【００２３】従って、万一電源系統で周波数（速度）変
動が発生した場合にも、発電機７は図２に示す特性上で
電源系統１との負荷配分が変化し、そのまま電源系統１
の周波数に追従して運転が継続できる。

【００２４】電源系統１と発電機７の負荷配分を変更す
る場合には出力制御装置１１の設定速度を変更する事に
より、図２に示す特性を図２上で上下させる形で負荷配
分の変更が可能である。

【００２５】又、発電機７の単独負荷運転時には連絡遮
断器４の開信号でａ接点１３がオフし、ｂ接点１４がオ
ンする事により出力制御装置を切替えて出力制御装置１
２側で運転する。

【００２６】出力制御装置１２の制御特性は図３に示す
通りであり、あらかじめ設定した設定速度で発電機７の
出力に関わりなく、速度一定で運転できる。

【００２７】出力制御装置１２での運転時、発電機７の
負荷が変動した場合には、負荷の変動による発電機７及
び発電機駆動機８の速度変動を速度センサ９で検出し、
この信号で出力制御装置１２を動作させ、燃料噴射量等
を調整し、発電機７及び発電機駆動機８の速度を元の設
定速度に戻すように制御する。

【００２８】この制御により、発電機７の単独運転下で
の負荷変動時にも速度変動の小さい発電機７の運転制御
が可能となる。

【００２９】この動作により発電機７を電源系統１との
並列運転時、単独負荷運転時にそれぞれ適切な制御特性
を持つ出力制御装置で運転する事が可能となり、発電機
７を運転状態に関わりなく最適な制御特性で運転する事
ができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、電源系統との並列運転
及び単独での負荷運転の二つ運転モードを持つ発電機で
、それぞれの運転モードで最適な出力制御特性を持つ制
御装置を自動的に選定して運転する事が可能となり、負
荷に安定した良質の電源を連続して供給することができ
る。

【００３１】これにより、電源の信頼度の向上が図れる
他、ひいては負荷及び電源系統の合理化，経済性の向上
を図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の発電機の接続される電源系
統と制御装置の系統図。

【図２】出力制御装置Ａの制御特性図。

【図３】出力制御装置Ｂの制御特性図。

【符号の説明】

１…電源系統、２…母線、３…負荷、４…電源系統との
連絡遮断器、５…発電機受電遮断器、６…負荷用遮断器
、７…発電機、８…発電機駆動機、９…速度センサー、
１０…運転制御装置、１１…出力制御装置Ａ、１２…出
力制御装置Ｂ、１３…連絡遮断器のａ接点、１４…連絡
遮断器のｂ接点。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電源系統との並列運転と発電機単独での負
   荷運転の二つのモードで運転される発電機において、並
   列運転時には出力に速度垂下特性を持たせた制御方式と
   し、発電機単独での負荷運転時は、負荷変動による速度
   変動を抑えるため、速度一定での出力制御方式とする二
   つの出力制御方式を設けたことを特徴とする発電機の運
   転制御装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記発電機の出力制御
   方式は、前記発電機の運転モードにより選定され、前記
   発電機が系統並列運転か単独負荷運転かの発電機の運転
   モードは、前記発電機が接続される母線の系統との連絡
   遮断器の開閉状態で判断できるため、前記連絡遮断器の
   閉信号で発電機出力制御方式を制御装置内で自動的に切
   替えることを特徴とする発電機の運転制御装置。