JPH05153800A - Variable speed pumped-storage hydroelectric generator system - Google Patents

Variable speed pumped-storage hydroelectric generator system

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JPH05153800A
JPH05153800A JP3335999A JP33599991A JPH05153800A JP H05153800 A JPH05153800 A JP H05153800A JP 3335999 A JP3335999 A JP 3335999A JP 33599991 A JP33599991 A JP 33599991A JP H05153800 A JPH05153800 A JP H05153800A
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converter
circuit
overvoltage
excitation
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Hiroshi Yokota
浩 横田
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Abstract

PURPOSE:To operate even if a partial circuit of a secondary exciter is defective and to suppress generation of an overvoltage when a system accident occurs and/or an exciting converter is defective. CONSTITUTION:An exciting converter 6 of one group of a polyphase, or multigroup type structure is disconnected from an exciter at the time of a system trouble, the exciter is subsequently operated by an exciting converter 6 of the other group. A DC circuit is short-circuited by turning ON a gate of a thyristor of an inverter 12 at the time of a system trouble, and an overvoltage is suppressed. Further, the DC circuit is short-circuited by a protective GTO thyristor and the inverter 12 even at the time of a trouble of the converter 6, and a failure of an apparatus due to the overvoltage is prevented.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、交流励磁同期機を励
磁用変換器の制御下で運転する可変速揚水発電システム
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable speed pumped storage power generation system for operating an AC excitation synchronous machine under the control of an excitation converter.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7は従来の可変速揚水システムを示す
回路図であり、図において、1は交流励磁同期機(以
下、AESMという)50の電機子、2はAESM50
の2次コイルを持った回転子、3は回転子2に直結され
た可逆式ポンプ水車、4はシャフト、5は励磁変換器用
変圧器、6は2次コイルの励磁電流を制御するサイリス
タ駆動回路からなる励磁用変換器(以下、EXとい
う)、7はEX6の制御器である。
2. Description of the Related Art FIG. 7 is a circuit diagram showing a conventional variable speed pumping system, in which 1 is an armature of an AC excitation synchronous machine (hereinafter referred to as AESM) 50 and 2 is an AESM 50.
With a secondary coil, 3 is a reversible pump turbine directly connected to the rotor 2, 4 is a shaft, 5 is a transformer for an excitation converter, and 6 is a thyristor drive circuit for controlling the excitation current of the secondary coil. An excitation converter (hereinafter referred to as EX), 7 is an EX6 controller.

【0003】次に動作について説明する。AESM50
を可変速で運転するには、AESM50を2次励磁する
方式が通常採用され、回転数が変っても、系統周波数と
一致するようにすべり分だけ2次励磁により周波数を補
正してやれば、系統との並列運転が可能である。
Next, the operation will be described. AESM50
In order to operate at a variable speed, the method of secondary excitation of AESM50 is usually adopted, and if the frequency is corrected by the secondary excitation by the slip amount so that it matches the system frequency even if the rotation speed changes, Parallel operation is possible.

【0004】また、EX6では、交流から直接に交流を
作るサイクロコンバータ方式や一度直流に直すインバー
タとコンバータで構成する方式が使用され、ここでは、
このEX6が励磁変換器用変圧器5を介して取り込んだ
電力を、制御器7による点弧制御下で設定された電力お
よび最適回転数になるように、AESM50を運転す
る。
Further, in EX6, a cycloconverter system for directly producing an alternating current from an alternating current or a system composed of an inverter and a converter for once converting to a direct current is used.
The AESM 50 is operated so that the electric power taken in by the EX 6 via the exciter transformer 5 becomes the electric power and the optimum rotation speed set under the ignition control by the controller 7.

【0005】また、図8は従来の他の可変速揚水システ
ムを示す回路図であり、図7と同一または対応する部分
には同一符号を付して、その重複する説明を省略する。
図8において、8はEX6の出力電圧の過電圧を抑制す
る過電圧抑制用サイリスタ回路、9は上記出力電圧の過
電圧抑制用アレスタ、10は過電圧検出回路である。
FIG. 8 is a circuit diagram showing another conventional variable speed pumping system. The same or corresponding parts as those in FIG. 7 are designated by the same reference numerals and their duplicate description will be omitted.
In FIG. 8, 8 is an overvoltage suppressing thyristor circuit for suppressing an overvoltage of the output voltage of the EX6, 9 is an overvoltage suppressing arrester for the output voltage, and 10 is an overvoltage detecting circuit.

【0006】この従来例では、AESM50を可変速で
運転するには、AESM50を2次励磁する方式が通常
採用され、回転数が変っても、系統周波数と一致するよ
うにすべり分だけ2次励磁によって周波数を補正するこ
とにより、系統との並列運転を可能にする。
In this conventional example, in order to operate the AESM 50 at a variable speed, a method of secondary excitation of the AESM 50 is usually adopted, and even if the rotation speed changes, the secondary excitation is performed by a slip amount so as to match the system frequency. By correcting the frequency with, parallel operation with the system is enabled.

【0007】また、EX6では、交流から直接に交流を
作るサイクロコンバータ方式が使用され、系統事故が発
生するとAESM50の2次コイルに過電圧が発生し、
この過電圧を過電圧検出回路10により検出し、この検
出結果に従って過電圧抑制用サイリスタ回路8のサイリ
スタを点弧して、その過電圧を抑制している。
Further, in EX6, a cycloconverter system for directly making alternating current from alternating current is used, and when a system fault occurs, an overvoltage occurs in the secondary coil of the AESM50,
The overvoltage is detected by the overvoltage detection circuit 10, and the thyristor of the overvoltage suppressing thyristor circuit 8 is ignited according to the detection result to suppress the overvoltage.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来の可変速揚水発電
システムは以上のように構成されているので、図7のシ
ステムでは、EX6が多相一群構成となっていることに
より、サイリスタ等を含む一部の変換器素子の故障によ
ってAESM50の運転継続が不可能になり、つまり一
素子の故障で励磁能力を失ってしまい、AESM50を
連続して停止せざるを得ないなどの問題点があった。
Since the conventional variable speed pumped storage hydropower system is configured as described above, the system of FIG. 7 includes the thyristor and the like because the EX6 has a multi-phase one-group configuration. There is a problem in that the operation of the AESM 50 cannot be continued due to a failure of some of the converter elements, that is, the failure of one element causes loss of the excitation capability, and the AESM 50 must be stopped continuously. ..

【0009】また、図8のシステムではEX6の出力側
に過電圧抑制用サイリスタ回路8や過電圧抑制用アレス
タ9などの過電圧保護装置を設けることが必要であり、
このため回路構成が複雑になり、これらの回路各部の占
有スペースも大きくなって、不経済となるなどの問題点
があった。
Further, in the system of FIG. 8, it is necessary to provide an overvoltage protection device such as an overvoltage suppressing thyristor circuit 8 and an overvoltage suppressing arrester 9 on the output side of the EX6.
As a result, the circuit configuration becomes complicated, and the space occupied by each part of these circuits becomes large, which is uneconomical.

【0010】さらに、図8のシステムにおいては、系統
側事故には対応できても、EX6の保護ができなかった
り、構成が複雑で各回路素子の占有スペースが大きくな
り、不経済になるなどの問題点があった。なお、かかる
従来の可変速揚水発電システムに類似する技術が、平成
3年電気学会全国大会,1066,9−59〜60ペー
ジおよび1070,8−247〜248に記載されてい
る。
Further, in the system shown in FIG. 8, although the system side accident can be dealt with, the EX6 cannot be protected, the structure is complicated and the occupying space of each circuit element becomes large, which is uneconomical. There was a problem. A technique similar to such a conventional variable speed pumped storage power generation system is described in 1991 National Meeting of the Institute of Electrical Engineers, pp. 1066, 9-59-60 and 1070, 8-247-248.

【0011】この請求項1の発明は上記のような問題点
を解消するためになされたもので、EXの回路方式を工
夫することで、EXの一部分の変換器素子が故障して
も、引き続きAESMの運転を実現できる可変速揚水発
電システムを得ることを目的とする。
The invention of claim 1 is to solve the above-mentioned problems, and by devising the circuit system of the EX, even if a converter element in a part of the EX fails, it continues. It is an object of the present invention to obtain a variable speed pumped storage power generation system that can realize the operation of AESM.

【0012】また、この請求項2の発明は比較的簡単か
つ小形の回路構成で過電圧保護対策することができる可
変速揚水発電システムを得ることを目的とする。
It is another object of the present invention to provide a variable speed pumped storage power generation system capable of taking measures against overvoltage with a relatively simple and small circuit structure.

【0013】さらに、この請求項3の発明は簡潔に系統
側事故に対応でき、励磁用変換器の故障に対する保護も
実現できる可変速揚水発電システムを得ることを目的と
する。
A third object of the present invention is to provide a variable speed pumped storage hydropower system capable of simply responding to a system-side accident and protecting the excitation converter from failure.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】この請求項1の発明に係
る可変速揚水発電システムは、多相多群化したEXのう
ち、故障した群のEXを上記2次側から切り離し、残る
他の正常な群の励磁用変換器により上記2次側を励磁可
能にするインバータ制御回路を設けたものである。
The variable speed pumped storage hydropower system according to the invention of claim 1 separates the EX of the failed group from the secondary side among the EXs in the multi-phase multi-group form and leaves the other EXs. An inverter control circuit is provided to enable the secondary side to be excited by a normal group of excitation transducers.

【0015】また、この請求項2に係る可変速揚水発電
システムは、EXを構成し、かつ系統電圧を直流変換す
るコンバータおよび該コンバータの出力を交流変換する
インバータと、該インバータの入力側に設けられた過電
圧検出回路とを設けて、インバータ制御回路に、該過電
圧検出回路の出力にもとづき、系統事故時に上記インバ
ータのゲートをオフにして過電圧を抑制させ、上記系統
事故の回復後に上記インバータのゲートをオフ、コンバ
ータのゲートをオンにして正常運転に復帰させ、一方、
系統事故が回復しなければユニットトリップさせるよう
にしたものである。
Further, the variable speed pumped storage hydropower system according to claim 2 is provided with a converter that constitutes an EX and an inverter that converts a system voltage into a direct current, an inverter that converts an output of the converter into an alternating current, and an input side of the inverter. And an inverter control circuit based on the output of the overvoltage detection circuit, the gate of the inverter is turned off in the event of a system fault to suppress the overvoltage, and the gate of the inverter is recovered after the system fault is recovered. Off, turn on the converter gate to restore normal operation, while
If the system accident is not recovered, the unit is tripped.

【0016】さらに、この請求項3の発明に係る可変速
揚水発電システムは、EXを構成し、かつ系統電圧を直
流変換するコンバータおよび該コンバータの出力を交流
変換するインバータと、該インバータの入力側に設けら
れた過電圧検出回路および保護用ゲートターンオフサイ
リスタとを設けて、インバータ制御回路に、上記インバ
ータの出力側の過電流の検出時または上記過電圧検出回
路による過電圧の検出時に、保護用ゲートターンオフサ
イリスタを点弧して上記コンバータの出力回路を短絡さ
せ、または/および上記インバータにおける全ブリッジ
のサイリスタを一斉点弧させて2次回路を短絡させ、事
故回復後に、上記インバータおよびコンバータを正常運
転に復帰させ、一方事故回復しなければユニットトリッ
プさせるようにしたものである。
Further, the variable speed pumped storage hydropower system according to the invention of claim 3 constitutes an EX, a converter for converting the system voltage into a DC, an inverter for converting the output of the converter into an AC, and an input side of the inverter. An overvoltage detection circuit and a protective gate turn-off thyristor provided in the inverter control circuit are provided to the inverter control circuit when an overcurrent on the output side of the inverter is detected or when an overvoltage is detected by the overvoltage detection circuit. To short-circuit the output circuit of the converter or / and to simultaneously ignite all the thyristors of all bridges in the inverter to short-circuit the secondary circuit, and after the accident recovery, restore the inverter and the converter to normal operation. On the other hand, if the accident does not recover, unit trip It is intended.

【0017】[0017]

【作用】この請求項1の発明におけるインバータ制御回
路は、多群構成のEXの一群が故障した場合には、残り
の群のEXでAESMを引き続き運転可能とした上で、
EXの制御も残りの群で制御し、残りの群で運転可能な
電力範囲内で発電制御する。
In the inverter control circuit according to the first aspect of the present invention, when one group of EXs having a multi-group structure fails, the AESMs can be continuously operated by the remaining EXs.
The EX control is also controlled by the remaining group, and power generation is controlled within the power range in which the remaining group can operate.

【0018】この請求項2の発明におけるインバータ制
御回路は、過電圧検出回路により、コンバータ出力側の
直流回路の過電圧を検出し、この検出時にインバータを
一斉点弧して、AESMの2次側を短絡させ、事故回復
までの一時的過電圧を抑制する。
In the inverter control circuit according to the second aspect of the present invention, the overvoltage detection circuit detects the overvoltage of the DC circuit on the converter output side, and when this is detected, the inverters are simultaneously fired to short-circuit the secondary side of the AESM. And suppress temporary overvoltage until the accident recovery.

【0019】この請求項3の発明におけるインバータ制
御回路は、系統側事故時、およびEXの故障時のコンバ
ータ出力側の直流回路の過電圧,過電流を検出し、この
検出結果に従って保護用ゲートターンオフサイリスタを
作動させて、上記直流回路を短絡させたり、ゲートター
ンオフインバータを一斉点弧させて、AESMの2次側
を短絡させ、これにより事故回復までの一時的過電圧,
過電流を防止する。
The inverter control circuit according to the third aspect of the present invention detects overvoltage and overcurrent of the DC circuit on the converter output side at the time of a system side accident and at the time of EX failure, and according to the detection result, the protective gate turn-off thyristor. Is activated to short-circuit the DC circuit or to simultaneously ignite the gate turn-off inverters to short-circuit the secondary side of the AESM.
Prevent overcurrent.

【0020】[0020]

【実施例】実施例1.以下、この請求項1の発明の一実
施例を図について説明する。図1において、1はAES
M50の電機子、2はAESM50の2次コイルを持っ
た回転子、3は回転子2に直結された可逆式ポンプ水
車、4はシャフト、5はEX用変換器、11はEX6を
構成するコンバータ、12はEX6を構成するインバー
タ、13は直流リンクコンデンサ、14はインバータ1
2の出力側に設けられた断路器、15はコンバータ11
の入力側に設けられた断路器、16はインバータ制御回
路である。また、これらのインバータ12およびコンバ
ータ11などを含むEX6が、3群設けられたシステム
構成となっている。
EXAMPLES Example 1. An embodiment of the invention of claim 1 will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, 1 is AES
M50 armature, 2 rotor with secondary coil of AESM50, 3 reversible pump turbine directly connected to rotor 2, 4 shaft, 5 EX converter, 11 converter constituting EX6 , 12 is an inverter constituting the EX6, 13 is a DC link capacitor, 14 is an inverter 1
A disconnector provided on the output side of 2 and a converter 11
A disconnector provided on the input side of the inverter 16 is an inverter control circuit. Further, the EX 6 including the inverter 12 and the converter 11 has a system configuration in which three groups are provided.

【0021】次に動作について説明する。まず、指令さ
れた電力,無効電力,電圧および最適回転数になるよう
にインバータ制御回路16を制御し、一方、これとは独
立して、コンバータ出力電圧およびEX6の変換力率を
1.0にするようにコンバータ11を制御する。そし
て、この発明では、大容量化するためEX6を他群化
(ここでは3群化)しているので、各EX6群間の電流
バランス制御が必要となる。
Next, the operation will be described. First, the inverter control circuit 16 is controlled so that the commanded power, reactive power, voltage, and optimum rotation speed are achieved. On the other hand, independently of this, the converter output voltage and the conversion power factor of the EX6 are set to 1.0. The converter 11 is controlled to do so. Further, in the present invention, the EX6 is divided into other groups (here, three groups) in order to increase the capacity, so that it is necessary to control the current balance between the respective EX6 groups.

【0022】そして、上記3群のEX6のうちの、例え
ば上群EX6が故障した場合には、この上群のEX6に
おける出力側および入力側の断路器14,15を開放
し、残りの中群および下群のEX6にてAESM50を
励磁する。そして、この2群のEX6において、許容さ
れる範囲の指令された電力,無効電力,電圧および最適
回転数になるようにインバータ制御回路16によりイン
バータ12を制御し、AESM50の連続運転を可能に
する。なお、この運転は発電運転でも揚水運転でも適用
可能である。
When, for example, the upper group EX6 among the above-mentioned three groups of EX6 fails, the disconnectors 14 and 15 on the output side and the input side of this upper group EX6 are opened, and the remaining middle group. And AESM50 is excited by EX6 of the lower group. Then, in the EX6 of the second group, the inverter control circuit 16 controls the inverter 12 so that the commanded power, reactive power, voltage, and optimum speed of the allowable range are achieved, thereby enabling continuous operation of the AESM 50. .. This operation can be applied to both power generation operation and pumping operation.

【0023】実施例2.なお、上記実施例ではEX6と
してインバータ12とコンバータ11で構成した強制転
流式の多相多群ゲートターンオフ(以下、GTOとい
う)形について説明したが、サイクロコンバータ方式と
してもよく、また相数が3以上で群数も2以上であれ
ば、上記実施例と同様の効果を奏する。
Example 2. In the above embodiment, the forced commutation type multi-phase multi-group gate turn-off (hereinafter referred to as GTO) type constituted by the inverter 12 and the converter 11 as the EX6 has been described, but a cycloconverter type may be used and the number of phases may be changed. If the number of groups is 3 or more and the number of groups is 2 or more, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.

【0024】この場合において、多群化の考え方も一群
の故障時に部分負荷運転とする方法や、一群余裕付の変
換器多群構成とし、一群故障では故障群を切り離した後
も、通常運転を可能とする構成とすることもできる。
In this case, the concept of multi-grouping is also based on the method of partial load operation at the time of failure of one group, or the converter multi-group configuration with one group margin so that normal operation is performed even after disconnecting the failure group in the case of one group failure. It is also possible to make it possible.

【0025】また、揚水発電所に限らず、一般のAES
Mを応用した応用プラント、例えばフライホイール発電
機によるフリッカ防止システム等に利用しても同様の効
果を奏する。
[0025] Moreover, it is not limited to pumped storage power plants
The same effect can be obtained by using M in an applied plant such as a flicker prevention system using a flywheel generator.

【0026】実施例3.次に、この請求項2の発明の一
実施例を図について説明する。図2において、1はAE
SMの電機子、2は2次コイルを持った回転子、3は可
逆式ポンプ水車、4はシャフト、5はEX用変換器で、
これらは図1に示したものと同一または相当の構成部分
である。また、6はEXで、これがコンバータ11,イ
ンバータ12,コンバータ11の出力側の直流回路に入
れた過電圧検出回路25および直流リンクコンデンサ1
7とから構成されている。18は直流回路の過電圧時
に、インバータ12における全ブリッジのGTOサイリ
スタを一斉点弧制御するインバータ制御回路である。
Example 3. Next, an embodiment of the invention of claim 2 will be described with reference to the drawings. In FIG. 2, 1 is AE
SM armature, 2 rotor with secondary coil, 3 reversible pump turbine, 4 shaft, 5 EX converter,
These are the same or equivalent components as shown in FIG. Further, 6 is an EX, which is the converter 11, the inverter 12, the overvoltage detection circuit 25 and the DC link capacitor 1 placed in the DC circuit on the output side of the converter 11.
7 and 7. Reference numeral 18 denotes an inverter control circuit for controlling simultaneous firing of all bridge GTO thyristors in the inverter 12 when the DC circuit is overvoltage.

【0027】また、図3は図2におけるインバータ12
を具体的に示す回路図であり、これが各ブリッジに入れ
たGTOサイリスタS1〜S6をダイオードD1〜D1
2とともに有し、常時は、各サイリスタS1〜S6に順
次直流を移し、交流電力に変換して、これを2次コイル
2へ供給可能にしている。
Further, FIG. 3 shows the inverter 12 in FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram specifically showing that GTO thyristors S1 to S6 placed in each bridge are connected to diodes D1 to D1.
2, and normally, direct current is sequentially transferred to each of the thyristors S1 to S6 to be converted into alternating current power, which can be supplied to the secondary coil 2.

【0028】次に動作について説明する。いま、系統側
で事故、例えば一線地絡,2線地絡,短絡等のいずれか
の事故が発生すると、AESM50の2次側コイル2に
は過電圧が発生する。このとき、機器の損傷を防止する
ため、これを過電圧検出回路25が検出し、インバータ
制御回路18に出力し、インバータ12を構成する全ブ
リッジのGTOサイリスタS1〜S6を一斉点弧する。
Next, the operation will be described. Now, if an accident such as a one-wire ground fault, a two-wire ground fault, or a short circuit occurs on the system side, an overvoltage occurs in the secondary coil 2 of the AESM 50. At this time, in order to prevent damage to the device, the overvoltage detection circuit 25 detects this and outputs it to the inverter control circuit 18, and all GTO thyristors S1 to S6 of all bridges constituting the inverter 12 are simultaneously ignited.

【0029】このため、このときの2次電圧により、例
えば一瞬時には、図3の点線矢印に示すごとく2次回路
が短絡されるため、AESM50は誘導機運転となり、
過電圧が抑制される。この時、コンバータ11のゲート
をオフしておき、このコンバータ11の運転を停止せて
おく。
Therefore, the secondary circuit at this time short-circuits the secondary circuit as shown by the dotted arrow in FIG. 3, for example, for an instant, so that the AESM 50 operates as an induction machine.
Overvoltage is suppressed. At this time, the gate of the converter 11 is turned off and the operation of the converter 11 is stopped.

【0030】一方、送電線のしゃ断器等の動作で系統側
の事故が除去されれば、上記インバータ制御回路18に
よりインバータ12をゲートオフし、その後、コンバー
タ11およびインバータ12をともに通常の点弧制御に
復帰させて、AESM50の運転を継続する。この場合
において、一定時間後も系統事故が継続しておれば、ユ
ニット全体の停止を行うことになる。
On the other hand, if the fault on the system side is eliminated by the operation of the breaker of the power transmission line, the inverter 12 is gated off by the inverter control circuit 18, and then both the converter 11 and the inverter 12 are normally fired. Then, the operation of the AESM50 is continued. In this case, if the system accident continues after a certain time, the whole unit will be stopped.

【0031】実施例4.なお、上記実施例ではEX6と
して強制転流式12相電圧インバータ12を用いたもの
を説明したが、12相でなくこれ以外の多相形であって
もよく、また、コンバータ11をGTO方式に限る必要
がなく、さらに、可変速揚水機に代えてAESM50の
応用品、例えばフライホイール発電機や周波数変換器等
にも利用でき、上記実施例と同様の効果を奏する。
Example 4. It should be noted that although the forced commutation type 12-phase voltage inverter 12 is used as the EX 6 in the above embodiment, it may be a multi-phase type other than 12-phase, and the converter 11 is not limited to the GTO type. It is not necessary and can be applied to an application product of the AESM50, such as a flywheel generator or a frequency converter, instead of the variable speed pumping machine, and the same effect as that of the above-described embodiment is obtained.

【0032】実施例5.図4は請求項3の発明の一実施
例を示す回路図であり、図において、11はEX6のコ
ンバータ、12はEX6のインバータ、19はインバー
タ12のサイリスタを点弧制御するインバータ制御回
路、17はコンバータ出力側の直流回路に入れた直流リ
ンクコンデンサ、25は過電圧検出回路で、これとは別
に設けた過電圧検出回路10に対して設定電圧が高くし
てある。22は過電圧検出回路10の出力により点弧制
御される保護用GTOサイリスタ、23は短絡抵抗で、
これらは互いに直列接続されて、それぞれ直流リンクコ
ンデンサ17に並列接続されている。20はインバータ
12の出力側にAESM50の2次電流検出用変換器2
1を介して接続されて過電流を検出し、この検出信号を
インバータ制御回路19に入力する過電流検出回路であ
る。
Example 5. FIG. 4 is a circuit diagram showing an embodiment of the invention of claim 3, in which 11 is an EX6 converter, 12 is an EX6 inverter, 19 is an inverter control circuit for controlling firing of a thyristor of the inverter 12, and 17 Is a DC link capacitor inserted in the DC circuit on the converter output side, 25 is an overvoltage detection circuit, and the set voltage is set higher than that of the overvoltage detection circuit 10 provided separately. 22 is a protective GTO thyristor which is controlled by the output of the overvoltage detection circuit 10; 23 is a short-circuit resistor;
These are connected in series with each other and in parallel with the DC link capacitor 17. 20 is a converter 2 for detecting the secondary current of the AESM 50 on the output side of the inverter 12.
1 is an overcurrent detection circuit that is connected via 1 to detect an overcurrent and inputs this detection signal to the inverter control circuit 19.

【0033】また、図5はインバータ12の詳細を示す
回路図であり、これが各ブリッジに入れたGTOサイリ
スタS1〜S6をダイオードD1〜D12とともに有
し、常時は、各サイリスタS1〜S6に順次直流を移
し、交流電力に変換して、これを2次コイル2へ供給可
能にしている。
FIG. 5 is a circuit diagram showing the details of the inverter 12, which has the GTO thyristors S1 to S6 put in the respective bridges together with the diodes D1 to D12. Is converted to AC power and can be supplied to the secondary coil 2.

【0034】次に動作について、図6のフローチャート
に沿って説明する。いま、系統側で事故、例えば1線地
絡,2線地絡,短絡等のいずれかの事故が発生すると、
AESM50の2次側に過電圧や過電流が発生する。ま
た、EX6の故障によってもコンバータ11とインバー
タ12との間の直流回路の電圧が上昇し、過電圧とな
る。
Next, the operation will be described with reference to the flowchart of FIG. Now, if an accident such as a one-line ground fault, a two-line ground fault, or a short circuit occurs on the system side,
Overvoltage or overcurrent occurs on the secondary side of the AESM 50. Further, the voltage of the DC circuit between the converter 11 and the inverter 12 also rises due to the failure of the EX6, resulting in an overvoltage.

【0035】そこで、かかる電圧,電流の異常から機器
の損傷を防止するため、この過電圧をコンバータ11の
出力側で過電圧検出回路10により検出し、この検出信
号により保護用GTOサイリスタ22を点弧し(ステッ
プST1)、短絡抵抗23を通して各直流リンクコンデ
ンサ17を短絡する。
Therefore, in order to prevent the equipment from being damaged due to such abnormalities in voltage and current, this overvoltage is detected by the overvoltage detection circuit 10 at the output side of the converter 11, and the protection GTO thyristor 22 is ignited by this detection signal. (Step ST1), each DC link capacitor 17 is short-circuited through the short-circuit resistor 23.

【0036】次に、この短絡によりコンバータ11出力
側の直流電圧が上記過電圧検出回路10の所定の低設定
レベル以下になったか否かを判断して(ステップST
2)、以下になった場合には、保護用GTOサイリスタ
をゲートオフにする(ステップST3)。
Next, it is judged whether or not the DC voltage on the output side of the converter 11 has become lower than a predetermined low set level of the overvoltage detection circuit 10 due to this short circuit (step ST
2) If the following occurs, the protective GTO thyristor is gated off (step ST3).

【0037】また、このとき、低設定レベル以下となら
ない場合には、一定時限後になってもAESM電圧が正
常に回復したか否かを判定し(ステップST4)、回復
しない場合にはユニットトリップとし(ステップST
5)、回復した場合には保護用GTOサイリスタがゲー
トオフとなったことを条件に、コンバータ11およびイ
ンバータ12をそれぞれゲートオンにして(ステップS
T6,ST7)、正常運転に戻ることになる(ステップ
ST8)。
At this time, if it does not fall below the low set level, it is judged whether or not the AESM voltage has normally recovered even after a fixed time period (step ST4). (Step ST
5) If recovered, the converter 11 and the inverter 12 are each turned on (step S) on condition that the protective GTO thyristor is turned off.
(T6, ST7), the normal operation is restored (step ST8).

【0038】一方、上記インバータ12の出力が過電流
になったと、過電流検出回路20により検出された場合
には、インバータ制御回路19はインバータ12および
コンバータ11をゲートオフにする(ステップST
9)。次に、このゲートオフによって、過電圧検出回路
25は所定の高設定レベルを超える過電圧が発生したか
否かを判定し(ステップST10)、超えると判定され
た場合には、インバータ12をゲートオンし(ステップ
ST11)、超えないと判定された場合にはステップS
T4に移行する。
On the other hand, when it is detected by the overcurrent detection circuit 20 that the output of the inverter 12 becomes an overcurrent, the inverter control circuit 19 turns off the inverter 12 and the converter 11 (step ST
9). Next, due to this gate-off, the overvoltage detection circuit 25 determines whether or not an overvoltage exceeding a predetermined high set level has occurred (step ST10), and if it is determined to exceed, the inverter 12 is gated on (step ST10). ST11), if it is determined not to exceed, step S
Move to T4.

【0039】そして、ステップST11でインバータ1
2における全ブリッジがゲートオンとなることにより、
図5の点線矢印に示すように、2次回路が短絡され、A
ESMの2次回路も短絡され、誘導電動機の動作となっ
て上記過電圧が抑制される。このとき、コンバータ11
はゲートオフとなり、このコンバータ11の運転が停止
される。
Then, in step ST11, the inverter 1
With all bridges in 2 being gated on,
As shown by the dotted arrow in FIG. 5, the secondary circuit is short-circuited and
The secondary circuit of the ESM is also short-circuited, and the induction motor operates to suppress the overvoltage. At this time, the converter 11
Turns off the gate, and the operation of the converter 11 is stopped.

【0040】一方、送電線遮断器などの動作で系統側の
事故等が除去され、上記過電流および低設定電圧以下へ
の復帰がなされると(ステップST12)、インバータ
制御回路19は過電流検出回路20および過電圧検出回
路25の出力にもとづき、インバータ12をゲートオフ
(ステップST13)、コンバータ11,インバータ1
2を通常の点弧制御に復帰させて(ステップST6,S
T7)、AESM50の平常運転に戻ることになる(ス
テップST8)。
On the other hand, when an accident or the like on the system side is eliminated by the operation of the transmission line breaker or the like and the above-mentioned overcurrent and the return to the low set voltage or less are made (step ST12), the inverter control circuit 19 detects the overcurrent. Based on the outputs of the circuit 20 and the overvoltage detection circuit 25, the inverter 12 is gated off (step ST13), the converter 11 and the inverter 1 are turned on.
2 to normal ignition control (steps ST6, S
T7), and the normal operation of the AESM50 is returned (step ST8).

【0041】実施例6.なお、上記実施例ではEX6と
して強制転流式12相電圧インバータ12について説明
したが、12相でなくこれ以外の多相形であってもよ
く、また、コンバータ11はGTO方式に限る必要がな
く、さらに可変速揚水機に代えてAESM50の応用
品、例えばフライホイール発電機や周波数変換器等でも
利用でき、上記実施例と同様の効果を奏する。
Example 6. In addition, although the forced commutation type 12-phase voltage inverter 12 is described as the EX 6 in the above embodiment, the multi-phase type other than this may be used instead of 12 phases, and the converter 11 is not limited to the GTO method. Further, instead of the variable speed pumping machine, an application product of the AESM50, such as a flywheel generator or a frequency converter, can be used, and the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上のように、この請求項1の発明によ
れば、多相多群化したEXのうち、故障した群のEXを
上記2次側から切り離し、残る他の正常な群の励磁用変
換器により上記2次側を励磁可能にするインバータ制御
回路を設けたので、稼動率の高い可変速揚水発電を実現
できるものが得られる効果がある。
As described above, according to the first aspect of the present invention, among the EXs that are polyphase-multigrouped, the EX of the failed group is separated from the secondary side, and the remaining normal groups are separated. Since the inverter control circuit that makes it possible to excite the secondary side by the excitation converter is provided, it is possible to obtain a variable speed pumped storage power generation with a high operating rate.

【0043】また、この請求項2の発明によれば、EX
を構成し、かつ系統電圧を直流変換するコンバータおよ
び該コンバータの出力を交流変換するインバータと、該
インバータの入力側に設けられた過電圧検出回路とを設
けて、インバータ制御回路に、該過電圧検出回路の出力
にもとづき、系統事故時に上記インバータのゲートをオ
フにして過電圧を抑制させ、上記系統事故の回復後に上
記インバータのゲートをオフ、コンバータのゲートをオ
ンにして正常運転に復帰させ、一方、系統事故が回復し
なければユニットトリップさせるように構成したので、
回路構成が簡潔となり、回路各部の占有スペースを抑え
ることができ、従って、経済的にAESMを運転制御で
きるものを得られる効果がある。
Further, according to the invention of claim 2, EX
And an inverter for converting the system voltage into a direct current and an inverter for converting the output of the converter into an alternating current, and an overvoltage detection circuit provided on the input side of the inverter, and the inverter control circuit is provided with the overvoltage detection circuit. Based on the output of the system, in the event of a system fault, the inverter gate is turned off to suppress overvoltage, and after recovery from the system fault, the inverter gate is turned off and the converter gate is turned on to restore normal operation. Since I configured it to trip the unit if the accident does not recover,
There is an effect that the circuit configuration becomes simple and the space occupied by each part of the circuit can be suppressed, so that the one that can economically control the operation of the AESM can be obtained.

【0044】さらに、この請求項3の発明によれば、E
Xを構成し、かつ系統電圧を直流変換するコンバータお
よび該コンバータの出力を交流変換するインバータと、
該インバータの入力側に設けられた過電圧検出回路およ
び保護用ゲートターンオフサイリスタとを設けて、イン
バータ制御回路に、上記インバータの出力側の過電流の
検出時または上記過電圧検出回路による過電圧の検出時
に、保護用GTOサイリスタを点弧して上記コンバータ
の出力回路を短絡させ、または/および上記インバータ
における全ブリッジのサイリスタを一斉点弧させて2次
回路を短絡させ、事故回復後に、上記インバータおよび
コンバータを正常運転に復帰させ、一方事故回復しなけ
ればユニットトリップさせるように構成したので、系統
事故のみならずEXの故障にも対応でき、しかも回路構
成が簡潔で、経済的にAESMを運転制御できるものが
得られる効果がある。
Further, according to the invention of claim 3, E
A converter that constitutes X and that converts the system voltage into direct current; and an inverter that converts the output of the converter into alternating current;
By providing an overvoltage detection circuit and a protective gate turn-off thyristor provided on the input side of the inverter, the inverter control circuit, when detecting an overcurrent on the output side of the inverter or when detecting an overvoltage by the overvoltage detection circuit, The protective GTO thyristor is ignited to short-circuit the output circuit of the converter, and / or the thyristors of all bridges in the inverter are simultaneously ignited to short-circuit the secondary circuit. Since it is configured to return to normal operation and unit trip if the accident does not recover, it can handle not only a system accident but also an EX failure, and the circuit configuration is simple and the AESM can be economically controlled. There is an effect that can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この請求項1の発明の一実施例による可変速揚
水発電システムを示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a variable speed pumped storage hydropower system according to an embodiment of the present invention.

【図2】この請求項2の発明の一実施例による可変速揚
水発電システムを示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a variable speed pumped storage hydropower system according to an embodiment of the present invention.

【図3】図2におけるインバータの詳細を示す回路図で
ある。
FIG. 3 is a circuit diagram showing details of the inverter in FIG.

【図4】この請求項3の発明の一実施例による可変速揚
水発電システムを示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a variable speed pumped storage hydropower system according to an embodiment of the present invention.

【図5】図4におけるインバータの詳細を示す回路図で
ある。
5 is a circuit diagram showing details of the inverter in FIG.

【図6】図4における可変速揚水発電システムの動作の
流れを示すフローチャート図である。
FIG. 6 is a flowchart showing an operation flow of the variable speed pumped storage power generation system in FIG.

【図7】従来の可変速揚水発電システムを示すブロック
図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a conventional variable speed pumped storage hydropower system.

【図8】可変速揚水発電システムの他の従来例を示すブ
ロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing another conventional example of a variable speed pumped storage hydropower system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6 EX(励磁用変換器) 11 コンバータ 12 インバータ 10 過電圧検出回路 16,18,19 インバータ制御回路 22 保護用GTOサイリスタ(保護用ゲートターンオ
フサイリスタ) 25 過電圧検出回路 50 AESM(交流励磁同期機) S1〜S6 サイリスタ
6 EX (excitation converter) 11 converter 12 inverter 10 overvoltage detection circuit 16, 18, 19 inverter control circuit 22 protection GTO thyristor (protection gate turn-off thyristor) 25 overvoltage detection circuit 50 AESM (AC excitation synchronous machine) S1 S6 thyristor

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 可逆式ポンプ水車に直結された交流励磁
同期機を、これの2次側を励磁用変換器により制御する
ことにより可変速運転する可変速揚水発電システムにお
いて、多相多群化した上記励磁用変換器のうち、故障し
た群の励磁用変換器を上記2次側から切り離し、残る他
の正常な群の励磁用変換器により上記2次側を励磁可能
にするインバータ制御回路を設けたことを特徴とする可
変速揚水発電システム。
1. A variable-speed pumped storage power generation system in which variable-speed pumped-storage power generation system performs variable-speed operation by controlling the secondary side of an AC excitation synchronous machine directly connected to a reversible pump turbine by a excitation converter. Among the above-mentioned excitation converters, an inverter control circuit that separates the excitation converter of the faulty group from the secondary side, and makes it possible to excite the secondary side by the remaining excitation transducers of the normal group. A variable speed pumped storage power generation system characterized by being provided.
【請求項2】 可逆式ポンプ水車に直結された交流励磁
同期機を、これの2次側を励磁用変換器により制御する
ことにより可変速運転する可変速揚水発電システムにお
いて、上記励磁用変換器を構成し、かつ系統電圧を直流
変換するコンバータおよび該コンバータの出力を交流変
換するインバータと、上記インバータの入力側に設けら
れた過電圧検出回路と、該過電圧検出回路の出力にもと
づき、系統事故時に上記インバータのゲートをオフにし
て過電圧を抑制し、上記系統事故の回復後に上記インバ
ータのゲートをオフ、コンバータのゲートをオンにして
正常運転に復帰させ、系統事故が回復しなければユニッ
トトリップさせるインバータ制御回路とを設けたことを
特徴とする可変速揚水発電システム。
2. A variable speed pumped-storage power generation system in which a secondary side of an AC excitation synchronous machine directly connected to a reversible pump turbine is controlled at a variable speed by controlling the secondary side of the AC excitation synchronous machine. And a converter for converting the system voltage to a direct current and an inverter for converting the output of the converter to an alternating current, an overvoltage detection circuit provided on the input side of the inverter, and an output of the overvoltage detection circuit based on the output. An inverter that turns off the gate of the inverter to suppress overvoltage, turns off the gate of the inverter and turns on the gate of the converter to restore normal operation after recovery of the system fault, and causes a unit trip if the system fault does not recover A variable speed pumped storage power generation system, which is provided with a control circuit.
【請求項3】 可逆式ポンプ水車に直結された交流励磁
同期機を、これの2次側を励磁用変換器により制御する
ことにより可変速運転する可変速揚水発電システムにお
いて、上記励磁用変換器を構成し、かつ系統電圧を直流
変換するコンバータおよび該コンバータの出力を交流変
換するインバータと、上記インバータの入力側に設けら
れた過電圧検出回路および保護用ゲートターンオフサイ
リスタと、上記インバータの出力側の過電流の検出時ま
たは上記過電圧検出回路による過電圧の検出時に、上記
保護用ゲートターンオフサイリスタを点弧して上記コン
バータの出力回路を短絡させ、または/および上記イン
バータにおける全ブリッジのサイリスタを一斉点弧させ
て2次回路を短絡させ、事故回復後に、上記インバータ
およびコンバータを正常運転に復帰させ、事故回復しな
ければユニットトリップさせるインバータ制御回路を設
けたことを特徴とする可変速揚水発電システム。
3. A variable speed pumped-storage power generation system which operates at a variable speed by controlling the secondary side of an AC excitation synchronous machine directly connected to a reversible pump turbine by means of an excitation converter. And an inverter for converting the system voltage into a direct current and an inverter for converting the output of the converter into an alternating current, an overvoltage detection circuit and a protective gate turn-off thyristor provided on the input side of the inverter, and an output side of the inverter. When an overcurrent is detected or when an overvoltage is detected by the overvoltage detection circuit, the protection gate turn-off thyristor is ignited to short-circuit the output circuit of the converter, and / or the thyristors of all bridges in the inverter are simultaneously ignited. Then, the secondary circuit is short-circuited, and after the accident recovery, the inverter and converter are A variable-speed pumped storage hydropower system, which is equipped with an inverter control circuit that returns to normal operation and trips the unit if an accident does not recover.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020065437A (en) * 2019-12-24 2020-04-23 株式会社東芝 Overvoltage prevention apparatus for adjustable speed pumped storage power generation system

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5375412A (en) * 1976-12-17 1978-07-04 Toshiba Corp Generator apparatus

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