JPH0467730A

JPH0467730A - 自動同期制御装置

Info

Publication number: JPH0467730A
Application number: JP17617190A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Noguchi; 野口　哲哉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-07-05
Filing date: 1990-07-05
Publication date: 1992-03-03

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）本発明は発電機を系統へ並入するための自動同期制御装
置に関する。

（従来の技術）第４図にこの種の自動同期装置の従来例を示す。自動同
期装置は下記に説明する自動電圧平衡装置ｌ、自動揃速
装置２、自動同期投入装置３により構成されている。

自動電圧平衡装置１系統電圧ａと発電機雷圧しの偏差を検出し、定偏差内と
なるように自動電圧調整装置（以下ＡＶＲという）内の
電圧設定器４へ増／滅パルスＣを出力する。これにより
系統電圧ａと発電機電圧すを平衡（偏差小）させる。ま
た、その電圧平衡を検出して電圧平衡信号ｄを出力する
。

自動揃速装置２系統電圧ａの周波数と発電機電圧すの周波数との偏差を
検出し、一定偏差内となる様に調速機（以下ＧＯＶとい
う）の周波数設定器５へ増／滅パルスｅを出力する。こ
れにより系統電圧ａの周波数と発電機電圧すの周波数（
回転数）を揃速（偏差小）する。また、揃速状態の検出
により揃速状態信号（周波数差制限）ｆを出力する。

自動同期投入装置３系統電圧ａと発電機電圧すどの位相差を検出し、この位
相差から遮断器の投入に必要な時間だけ前に並列遮断器
投入指令ｇを出力し、実際の遮断器投入が位相差弁Ｏと
なるようにする。尚、投入指令を出してから遮断器が実
際に投入されるまでの時間を前進時間と呼び、また、そ
の前進時間を見込んで実際の遮断器の投入が位相差畔Ｏ
でなされるように前厄て投入指令ｇを出す処理を前進時
間処理と呼ぶ。この投入指令ｇの出力は電圧平衡信号ｄ
と揃速状態信号ｆが共に成立している場合に行われる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記従来装置においては次のような問題
があった。

まず、揃速時においては、周波数の偏差が一定値以内で
あれば揃速状態信号ｆが成立するが、系統周波数年発電
機周波数の場合は位相差の変化がゆるやかなため、遮断
器投入指令ｇを出力するまでの時間が長くなる。更に、
系統周波数＝発電機周波数となると位相差の変化がなく
なり並列できなくなる。

また、揃速は偏差に応じてパルス巾変調したパルスを周
波数設定器へ印加して行うがその増／減パルスｅはハー
ド上の制約のためそのパルス巾を変化させるときの最小
可変ＯＮ時間が決まっており、それ以上の細かい制御が
できない。このため、主機の特性により遅れの大きい場
合はオーバーシュートが大きくなることがあり、無駄な
時間を要することがある。

次に前進時間処理に当たっては、各電圧の位相を検出し
、その後にそれらの差を算出しているため、各電圧の位
相検出の周波数特性が定格周波数（５０ｈ〜６０臣）十
αまで行えるようにする必要がある。これはディジタル
化を行う場合のサンプリング時間を考慮すると専用の高
速なサンプリング処理のためのＣＰＵが必要となる。

また、複数台の主機のある発電所においては。

自動同期装置を共通として設置しているため、それらの
選択、切換回路が必要であり、全台並入するまでの時間
も長くなるという問題があった。

そこで本発明は、従来の揃速装置の問題点を改善すると
ともに、ディジタル化する際の問題となる位相のサンプ
リング時間を遅くし、自動同期のための専用のＣＰＵを
必要としない自動同期制御装置を提供することを目的と
する。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）本発明は、揃速制御について周波数偏差の下限リミット
を設けると共に、主機特性の補償を設ける。また、系統
電圧と発電機電圧の位相差を位相差検出器により検出し
、系統電圧周波数と発電機電圧周波数との周波数偏差（
以下Δｆと略す）が一定値以内のときだけ前進時間算出
処理を実行するようにしたものである。

（作用）これにより、不要なオーバーシュートを無くすことがで
き、並入時間を安定させることができる。また、専用の
高速サンプリングＣＰＵを用いずに位相差検出が可能と
なり、ＧＯＶ、ＡＶＲ。

シーケンス制御等に通常使用しているＣＰＵを用いた一
体形制御装置において処理可能となる。

（実施例）以下、本願発明を図面に示す実施例を参照して説明する
。

第１図は、ＧＯＶ、ＡＶＲ，主機のシーケンス制御およ
び自動同期制御装置を１つのＣＰＵで実行可能とした一
体形制御装置に適用した場合の本発明の一実施例を示す
自動同期制御装置の構成図である。

本実施例の自動同期制御装置は、系統電圧ａをデジタル
信号に変換する電圧トランスデユーサ１１、発電機電圧
すをデジタル信号に変換する電圧トランスデ二一す１２
、系統電圧ａの周波数をデジタル信号に変換する周波数
トランスデユーサ１３、発電機電圧すの周波数をデジタ
ル信号に変換する周波数トランスデユーサ１４、系統電
圧ａと発電機電圧すの位相差を検出してデジタル信号に
変換する位相差検出器１５、および、マイコン構成の一
体形制御装置１６からなる。

その一体形制御装置１６は、前記電圧トランスデユーサ
１１．１２からのデジタル電圧信号Ｓ１、Ｓ２の偏差を
求める比較手段１７、前記周波数トランスデユーサ１３
．１４のデジタル周波数信号Ｓ３、Ｓ４の偏差を求める
比較手段１８を備えている。

また、系統電圧ａに発電機電圧すを平衡させるため、前
記デジタル電圧偏差信号Ｓ６に応じて発電機電圧すを増
減するための信号Ｓ６をＡＶＨの電圧設定手段４４へ出
力する電圧平衡手段１９、前記デジタル電圧偏差信号Ｓ
６が許容値以内のとき電圧偏差小信号Ｓ、を出力する電
圧偏差小検出手段２０を備えている。

また、前記デジタル周波数偏差信号Ｓ７をある一定値以
内にするようにＧＯＶの周波数設定手段５５へ発電機電
圧すの周波数を増減するための信号Ｓ工。を出力すると
共に、下記前進時間算出処理手段２３へΔｆ即ちディジ
タル周波数偏差信号Ｓ７が下限以上で上限以下のとき揃
速状態信号Ｓ１□を出力する揃速手段２１を備えている
。

また、前記デジタル周波数偏差信号Ｓ７がある一定値以
内のとき信号Ｓ１□を出力する周波数偏差小検出手段２
２、後に詳述するように前記系統電圧ａと発電機電圧す
のデジタル位相差信号Ｓ、と前記デジタル周波数偏差信
号Ｓ７と揃速信号Ｓ工２とによって信号Ｓ工、を出力す
る前進時間算出処理手段２３、デジタル位相差信号Ｓ、
がある一定値以内のとき信号Ｓ□、を出力する位相差小
検出手段２４、前記信号Ｓ９、Ｓ工０、Ｓ□３、Ｓ工、
がすべで入力されているときに並列遮断器投入指令信号
Ｓ□、を出力する論理積手段２５を備えている。

以上の構成で、電圧平衡手段Ｉ９は、系等電圧ａと発電
機電圧すとの電圧偏差をある一定値以内にするために、
電圧偏差信号ＳＧに応した電圧増減信号Ｓ６を出力して
、ＡＶＲの電圧設定手段４４の発電機電圧設定値を変え
る。これによって前記電圧偏差が許容範囲内になったと
き電圧偏差小検出手段２０は電圧偏差小信号Ｓ、を出力
する。

また、揃速手段２１は系統電圧ａと発電機電圧すとのΔ
ｆをある一定値以内にするために、周波数偏差信号Ｓ７
に応じたΔｆ増減信号Ｓ工。を出力してＧＯＶの周波数
設定手段５５の周波数設定値を変え、発電機電圧すの周
波数を増減する。このとき揃速手段２１が行う処理を第
２図で説明する。

第２図に示すように、揃速手段２１は、主機の送れが大
きいときにそのオーバシュートを小さくするように補償
信号を発生する主機特性補償手段２６、Δｆ信号Ｓ７と
主機特性補償信号Ｓ□、を加算する加算手段２７、Δｆ
の符号を判定する絶対値検出手段２８、Δｆの上限、下
限を検出する周波数上限リミット検出手段２９および周
波数下限リミット検出手段３０、周波数上限信号Ｓ　ｚ
ｏと周波数下限信号Ｓ２□が同時に入力されたときに信
号Ｓ工２を出力する論理積手段３１、信号反転手段３２
、スイッチ手段３３Ａ。

３３Ｂ　、　３４Ａ　、　３４Ｂを備えている。

この構成で、揃速手段２１は、Δｆ信号Ｓ７により主機
の揃速を行うが、主機の送れが大きい場合は主機特性補
償手段２６によりオーバーシュートを小さくする様に補
償信号Ｓ□、を発生し、Δｆ信号Ｓ７に補償信号Ｓ　１
５を加算して、周波数偏差信号Ｓ工。

を求めこれにより揃速を行う。この周波数偏差信号Ｓ□
６が正であるか、負であるかをΔｆ絶対値検出手段２８
により行い、その絶対値１Δｆ１信号Ｓ　１７を出力す
るとともに偏差が負の場合はΔｆマイナス信号Ｓ□、を
出力してスイッチ手段３４Ａ　、　３４Ｂを図示反対方
向に切り換える。そのｌΔｆ１信号Ｓ信号Ｓ上７以上で
あればΔｆ上限リミット検出手段２９から上限オーバ信
号Ｓ工、を出力し、下限以下であればΔｆ下限リミット
検出手段３０から下限以下信号Ｓ２゜を出力する。ここ
で、周波数の偏差が下限以上で上限以下であれば論理積
手段３１により揃速状態信号Ｓ１□を検出し、スイッチ
手段３３Ａ　、　３３Ｂを図示反対方向に切り換える。

これにより、この揃速状態ではΔｆ増／減信号Ｓ工。を
０とし現状を維持する。また、揃速状態でない場合は１
Δｆ１信号Ｓ１□をΔｆ増／減信号Ｓ　１０として用い
、揃速状態を確保する。尚、Δｆマイナス検出時は減少
のため１Δｆ＋信号Ｓ　１７を負とするために、スイッ
チ手段３４Ａ。

３４Ｂを切り換えて、−１をかけている。

これによってΔｆが許容範囲内になったとき、周波数偏
差小検出手段２２は周波数偏差小信号Ｓ工□を出力する
。

また、この揃速状態において前進時間処理を行うため、
前進時間算出処理手段２３は、位相差信号Ｓ、とΔｆ信
号Ｓ７の入力により以下の処理を行い、投入信号Ｓ　１
３を出力する。これを第３図で説明する。

第３図に示すように、前進時間算出処理手段２３は、前
進時間とΔｆ信号Ｓ７からΔｆに応じた前進角目標値Ｓ
　２４を求めることにより、前進時間を対応する位相差
に変換する前進角目標値算出手段３５、減算手段３６、
位相差信号Ｓ、が前進角目標値５２４の前後許容範囲内
にあることを検出する前進角差圧範囲内検出手段３７お
よび前進角差圧範囲内検出手段３８、論理和手段３９、
スイッチ手段４０を備えている。

以上の構成で、Δｆが許容範囲内になった状態を示す揃
速状態信号Ｓ工２が入力されたときのみ周波数偏差信号
Ｓ７がスイッチ手段４０を介して前進角目標値算出手段
３５に入力される。これによって予め実験などで求めら
れた固定の前進時間Ｓ　２）とΔｆにより、前進角目標
値Ｓ２４を下記（１）式により算出する。

５２４＝３６０’　ＸＴ／（Δｆ）・・・・・・（１）
ここで、Ｓ　２４・・前進角目標値、Ｔ・・前進時間、
Δｆ・・・周波数偏差値。

この前進角目標値Ｓ　２４と、系統電圧ａと発電機電圧
すの位相差Ｓ７との前進角差Ｓ　２５を減算手段３６で
求め、この前進角差が一定範囲内で正偏差時は前記正範
囲内検出手段３７より投入信号３２Ｇが、負の場合は前
記負範囲内検出手段３８より投入信号Ｓ　２７が出力さ
れる。これら投入信号Ｓ２６又はＳ２□は論理和手段３
９により、投入信号Ｓ□、として論理積手段２５に出力
される。

また、位相差が許容範囲内になったときには、位相差小
検出手段２４により位相差小信号Ｓ工、が出力される。

以上の電圧偏差小信号Ｓ３、周波数偏差小信号Ｓ□□、
投入信号Ｓ工３、位相差小信号Ｓ工、が全で揃ったとき
に論理積手段２５より、並列遮断器投入指令信号Ｓ□５
が出力され、並列遮断器投入が行われる。

このような揃速制御を行うことにより、Δｆが下限値（
例としてΔｆＬとする）以上となるため、位相変化の周
期が最長でも１／ΔｆＬ（秒）であり、従来具られるよ
うなΔｆ弁Ｏ時の位相変化の周期より短くすることがで
きる。また、主機特性の遅れが大きいものは主機特性補
償を調整することにより、不要なオーバーシュート・を
防ぎ安定した揃速か可能となる。

また１位相差を位相差検出器により検出し揃速状態のと
きのみ前進時間算出処理を行っているので、位相差のサ
ンプリング時間を遅くし通常使用しているＣＰＵにおい
て処理可能となる（例としてΔｆ二１／８Ｈ：：とする
とＬｏｏｍｓのサンプリングで３６０’　Ｘｏ、１／１
／１／８＝４．５°の分解能が得られる）。

尚、上記実施例における主機特性補償は削除して、Δｆ
のみで揃速を行うようにしても良い。

また、Ｇ○■設定器５への増／滅信号をパルス幅可変の
信号としても良いことは言う迄もない。

また、以上に述へた機能は一体形制御装置内で簡単に実
現可能であり、これにより主機１台に１つの自動同期機
能が実現されることになる。従って、今まで複数台の主
機の場合必要だった共通部である自動同期機能の切り換
えが不必要となると共に、各号機毎に専用の調整ができ
ることになることから、全台並入時間を大幅に短縮する
ことができるようになる。

［発明の効果］以上説明したように本願発明によれば、揃速制御におい
てΔｆが下限以上であり上限以下であることを保持する
ようにしたので、遮断機投入時間を短縮することができ
る。また、揃速は揃速状態のときのみ前進時間算出処理
を行ってΔｆから前進角目標値を求める一方１位相差検
出器を設けて系統電圧と発電機電圧との位相差を監視し
、この位相差が前記前進角目標値に一致したとき遮断機
投入指令を出すようにしたので、低速サンプリングでも
高い分解能が得られ前進時間を高精度に求めて並入を安
定化させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である自動同期制御装置のブ
ロック構成図、第２図は揃速制御手段の詳細ブロック図
、第３図は揃速時間算出処理手段の詳細ブロック図、第
４図は従来の自動同期制御装置のブロック図である。ａ・・系統電圧、ｂ・・発電機電圧、１９・・電圧平衡
手段、２１・・揃速手段、２４・・・前進時間算出処理
手段、Ｓ　ｘｓ・投入指令、Δｆ・・・周波数偏差。代理人　弁理士　　紋　１）　誠

Claims

【特許請求の範囲】

（１）系統に発電機を同期並入するため、系統の電圧、
周波数に合わせて発電機の電圧、周波数を制御し、前進
時間を見込んで遮断機投入指令を出力する自動同期制御
装置において、系統電圧と発電機電圧との位相差を検出
する位相差検出器を備えると共に、系統電圧と発電機電
圧との周波数偏差を許容周波数偏差の上下限値以内に保
つ揃速手段と、前記前進時間と前記周波数偏差から前進
時間を位相差に変換した前進角目標値を算出して前記位
相差と比較し許容範囲内のとき信号を出力する前進時間
算出処理手段と、この前進時間算出手段から出力される
信号に応じて遮断機投入指令を出力する論理積手段とを
備えることを特徴とする自動同期制御装置。
（２）前記自動同期制御装置を一体形制御装置に組み込
むと共に、前記揃速手段に主機の特性を補償する手段を
設けたことを特徴とする請求項１記載の自動同期制御装
置。