JPH0759253A

JPH0759253A - 事業用発電所の発電機保護制御装置

Info

Publication number: JPH0759253A
Application number: JP5204973A
Authority: JP
Inventors: Tokio Niimori; 登己雄新森
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-08-19
Filing date: 1993-08-19
Publication date: 1995-03-03

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】変流器をコレクタ側とタービン側とに振り分
け、各々の発電機保護装置で集中保護および計測するこ
とで変流器の使用台数を削減すると共に、各々独立した
発電機の保護制御を行う。【構成】発電機出力電流を計測する変流器１２と、発
電機出力電圧を計測する計測用変圧器６と、この計測用
変圧器６に接続され、発電機出力電圧を制御する励磁制
御装置１１と、変流器１２および計測用変圧器６の出力
信号を受け、発電機の運転操作および監視を行う操作盤
７と、運転上の保護制御を行う発電機保護装置８と、運
転記録および記録伝送を行う発電機記録装置９とを備え
た事業用発電所の発電機保護制御装置において、発電機
保護装置を発電機保護装置（Ａ系）と、発電機保護装置
（Ｂ系）の二重系とし、変流器１２を発電機コレクタ側
とタービン側に振り分けて設置し、各発電機保護装置で
集中保護および計測するよう構成したことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各相ダブルの出力ブス
を持つ星型結線の発電機を備えた事業用発電所における
発電機保護制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】事業用発電所においては、発電機によっ
て発生させた電力を、主変圧器によって昇圧させた後、
送電系統に送り出すが、発電機の出力は各相ダブルの出
力ブスを介して主変圧器に導かれることが多い。また、
これらの出力ブスには多数の変流器が介挿されており、
それらの出力は、計測用変圧器や操作盤等からの信号と
共に、発電機保護装置に導かれ、発電所の保護、監視に
用いられる。

【０００３】図６は各相ダブルの出力ブスを持つ星型結
線の発電機を備えた事業用発電所の発電機保護制御装置
を例示するもので、発電機１で発電された出力は主変圧
器２によって高電圧に変換され、送電系統３に送り出さ
れる。発電機１の出力電流を計測するニュートラル側お
よびライン側の変流器としては、共に各相３段積みの変
流器４-1，４-2，４-3，５-1，５-2，５-3が使用されて
おり、ニュートラル側変流器４-1，４-2，４-3およびラ
イン側変流器５-1，５-3の出力信号と、発電機１の出力
電圧を計測する計測用変圧器６の出力信号は、直接また
は操作盤７を経由して、発電機保護装置８に伝達され
る。

【０００４】操作盤７は発電機１の監視や運転操作を行
うもので、発電機１の電圧、電流、有効電力および無効
電力を表示し、必要に応じて操作員によって発電機１の
運転制御が行われる。また、操作盤７に伝達された発電
機１の出力信号は発電機保護装置８および発電機記録装
置９にも伝達され、有効電力、無効電力および積算電力
量等を演算、記録されると共に、記録の一部は演算信号
として外部へも出力される。また、発電機１の出力は励
磁制御用変圧器１０で変圧された後、ライン側変流器５
-2の出力信号と共に励磁制御装置１１に導かれる。

【０００５】ニュートラル側変流器４-1，４-2，４-3と
ライン側変流器，５-1，５-3の出力信号は発電機保護装
置８において保護演算され、また一部は計測用変圧器６
からの信号または発電機送電側変流器１２からの信号と
組み合わされて、発電機の過電圧保護、過電流保護、巻
線保護、回転子過熱保護あるいは地絡保護等の各種保護
継電器（図示せず）によって発電機１を保護、監視す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
技術による発電機保護制御装置では、発電機の出力電流
を計測するため、ニュートラル側およびライン側に多数
の変流器が使用されている。また、発電機の保護には、
その保護目的に応じた種々の保護継電器が使用され、保
護継電器単位で各々の変流器出力を印加して、また一部
の保護継電器には計測用変圧器出力も同時に印加して保
護および監視を行っている。

【０００７】しかしながら、変流器の使用台数が多い
と、それに応じて、その製作、取付加工および現地工事
などに多くの時間を要することになり、また、変流器に
接続されるケーブル本数や、制御盤内の配線本数を増や
し、極性確認などの性能試験を難しくするという問題点
がある。また、発電機保護装置に取付けられている種々
の保護継電器としては、個々に独立したユニットタイプ
が使われており、発電機の保護範囲が広くなればなる
程、保護継電器の台数が増え、また保護精度を高めるに
は保護継電器を大型化する必要が生ずるという問題点が
ある。

【０００８】本発明は、事業用発電所の発電機保護精度
の向上や、広範囲の保護が要求される中で、変流器の台
数を削減させることによって、それらの製作、加工時間
および現地工事時間を削減させ、性能試験の簡素化を図
り、またディジタル化および二重系による発電機保護装
置の小型化と制御信頼性の向上を図ることを目的とする
ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の事業用発電所の
発電機保護制御装置は、各相ダブルの出力ブスを有する
星型結線の発電機と、その出力を高電圧にして送電系統
に送り出す主変圧器と、前記発電機のニュートラル側と
ライン側の各相に設置され、発電機出力電流を計測する
変流器と、発電機出力電圧を計測する計測用変圧器と、
この計測用変圧器に接続され、発電機出力電圧を制御す
る励磁制御装置と、前記変流器および計測用変圧器の出
力信号を受け、前記発電機の運転操作および監視を行う
操作盤と、運転上の保護制御を行う発電機保護装置と、
運転記録および記録伝送を行う発電機記録装置とを備え
た事業用発電所の発電機保護制御装置において、前記発
電機保護装置を発電機保護装置（Ａ系）と、発電機保護
装置（Ｂ系）の二重系とし、前記変流器を発電機コレク
タ側とタービン側に振り分けて設置し、各発電機保護装
置で集中保護および計測するよう構成したことを主たる
特徴とする。

【００１０】

【作用】上述のように構成した本発明装置においては、
発電機保護装置を二重化したことにより、発電機出力電
流を計測する変流器を発電機巻線単位に発電機コレクタ
側とタービン側とに分離して使用でき、さらに発電機出
力電圧を計測する変圧器を計測用と励磁制御用とに分離
して各々の発電機保護装置に入力することで、保護制御
系の分離、独立化を図ることができる。また、ディジタ
ル制御の発電機保護装置の使用により変流器の負荷低減
が図れ、少ない台数の変流器で多機能の保護監視が可能
となり、さらに計算機および操作盤への発電機運転情報
の伝達が容易となり、発電機運転制御の自動化が可能と
なる。

【００１１】

【実施例】次に、図１ないし図５を参照しながら本発明
の実施例を説明する。なお、これらの図において、図６
におけると同一部分には同一符号を付してある。

【００１２】図１は本発明の第１の実施例を示すもの
で、各相ダブルの出力ブスを持つ発電機１の出力は主変
圧器２によって高電圧に昇圧され、送電系統３に送電さ
れる。発電機１の出力電流を計測するニュートラル側お
よびライン側の変流器としては、それぞれ各相２段積み
構成の変流器４-1，４-2，５-1，５-2が使用されてお
り、変流器４-1，５-1の出力は発電機コレクタ側変流器
４ｃ，５ｃとタービン側変流器４ｔ，５ｔとに分離して
取り出される。発電機コレクタ側変流器４ｃ，５ｃと、
発電機１の出力電圧を計測する計測用変圧器６と、発電
機送電側変流器１２の内３個の出力は、ディジタル式の
発電機保護装置（Ａ系）８ａに導かれる。また、タービ
ン側変流器４ｔ，５ｔの出力は、励磁制御装置１１の制
御用として使われる励磁制御用変圧器１０の出力と、発
電機送電側変流器１２の残りの３個の変流器の出力と共
に、発電機保護装置（Ｂ系）８ｂに導かれる。

【００１３】このように本実施例においては、ニュート
ラル側およびライン側の変流器４-1，５-1の出力を発電
機コレクタ側とタービン側に分割して取り出し、二重化
されたディジタル式の発電機保護装置（Ａ系）８ａと発
電機保護装置（Ｂ系）８ｂに振り分けて入力すること
で、独立した発電機の保護制御を行う。また、主変圧器
２の出力側電流を計測する発電機送電側変流器１２の出
力も２分割して発電機保護装置（Ａ系）８ａと発電機保
護装置（Ｂ系）８ｂ各々に振り分けて入力し、発電機１
保護と主変圧器２の保護を行う。

【００１４】なお、発電機１のライン側に設置されてい
るライン側変流器５-2の出力は直接、励磁制御装置１１
に入力し、またニュートラル側変流器４-2の出力は一括
して、発電機の運転監視、操作を行う操作盤７と、発電
機の運転記録を行う発電機記録装置９にのみ入力するこ
とで、変流器出力ラインの過剰な引回しの削減および負
荷低減を行うようにしている。

【００１５】次に、本発明の第２の実施例を図２を参照
して説明する。発電機の出力電流を計測するニュートラ
ルコレクタ側変流器４ｃと、ラインコレクタ側変流器５
ｃと、発電機送電側変流器１２の出力はそれぞれ発電機
保護装置（Ａ系）８ａの電流入力変換装置１３-1，１３
-2，１３-3を介してディジタル制御の電流／電流比較演
算装置１４に入力される。また、発電機の出力電圧を計
測する計測用変圧器６の出力は電圧入力変換装置１５を
介して電圧／電流比較演算装置１６に導かれる。各電流
入力変換装置１３-1，１３-2，１３-3の出力は電流／電
流比較演算装置１４に導かれて比較演算され、発電機の
過電流、位相差および比率等を監視し、異常と判定した
場合は保護制御ロジック装置１７に異常信号を出力す
る。保護制御ロジック装置１７では、電流／電流比較演
算装置１４からの異常信号の度合いにより警報装置１８
および発電機ロックアウト装置１９に指令を出し、発電
機の監視および保護制御を行う。

【００１６】また、発電機の出力電圧を計測する計測用
変圧器６の出力を変換する電圧入力変換装置１５の出力
と、前記ニュートラルコレクタ側変流器４ｃおよびライ
ンコレクタ側変流器５ｃ出力を変換する電流入力変換装
置１３-1，１３-2の出力は、ディジタル制御の電圧／電
流比較演算装置１６において比較演算され、発電機の過
電圧、位相差および逆相電力などの監視を行い、異常と
判定した場合は保護制御ロジック装置１７に異常信号を
出し、異常信号の度合いによっては、警報装置１８およ
び発電機ロックアウト装置１９に指令を出し、発電機の
監視および保護制御を行う。

【００１７】一方、発電機保護装置（Ｂ系）８ｂは、上
述の発電機保護装置（Ａ系）８ａと同様の回路構成およ
び機能を備えており、発電機出力電流を計測するニュー
トラルタービン側変流器４ｔおよびラインタービン側変
流器５ｔの出力信号と、発電機の出力電圧を計測する励
磁制御用変圧器１０の出力信号と、発電機送電側変流器
１２の出力信号を入力して変流器および変圧器使用上の
分離と制御系の独立した二重系の発電機保護を行う。

【００１８】次に、本発明の第３の実施例を図３を参照
して説明する。この実施例においては、主変圧器２を介
して送電系統に送られる発電機１の出力電流を計測する
ニュートラル側変流器４-1，４-2とライン側変流器５-1
の出力をそれぞれコレクタ側４ｃ，５ｃとタービン側４
ｔ，５ｔに分離し、コレクタ側変流器４ｃ，５ｃの出力
を、発電機出力電圧を計測する計測用変圧器６と、発電
機送電側変流器１２の３個の変流器の出力と共にディジ
タル式の発電機保護装置（Ａ系）８ａに導く。また、ニ
ュートラル側変流器４-1，４-2とライン側変流器５-1の
タービン側変流器４ｔ，５ｔの出力は、励磁制御用変圧
器１０および発電機送電側変流器１２の残りの３個の変
流器の出力と共に、発電機保護装置（Ｂ系）８ｂに導か
れる。なお、ライン側変流器５-2の出力は一括され、励
磁制御用変圧器１０の出力と共に励磁制御装置１１に導
かれる。また、発電機保護装置（Ａ系）８ａと発電機保
護装置（Ｂ系）８ｂの出力は、操作盤７と計算機２０に
導かれる。

【００１９】このように、本実施例においては、ニュー
トラル側変流器４-1，４-2とライン側変流器５-1の出力
をそれぞれコレクタ側４ｃ，５ｃとタービン側４ｔ，５
ｔに分離し、また計測用変圧器６と励磁制御用変圧器１
０の出力を分割して発電機送電側変流器１２の出力と組
合わせ、二重化されたディジタル式の発電機保護装置
（Ａ系）８ａと発電機保護装置（Ｂ系）８ｂの各々に振
り分けて入力することで独立した発電機の保護制御を行
うと共に、これらの二重化された発電機保護装置（Ａ
系）８ａおよび発電機保護装置（Ｂ系）８ｂに、変流器
４-1，４-2，５-1，５-2，１２および変圧器６，１０か
らの信号に基づいて発電機１の運転状態を計測する計測
機能を設け、その計測値を操作盤７および計算機２０に
伝達して発電機の運転監視、操作制御を集中化し、これ
まで各装置に各々に取り付けられていた多数の計測装置
の削減を図っている。

【００２０】次に、本発明の第４の実施例を図４を参照
して説明する。この実施例において、発電機保護装置
（Ａ系）８ａには、図２におけると同様の構成要素に、
第２段のニュートラルコレクタ側変流器４ｃの出力を変
換する電流入力変換装置１３-4と、この電流入力変換装
置１３-4および電圧入力変換装置１５の出力を入力して
演算する計測演算装置２１と、計測出力共通部２２と、
発電機記録装置９とが付加されており、計測出力共通部
２２の出力は、発電機の運転操作、監視を行う操作盤７
および計算機２０に導かれる。発電機保護装置（Ｂ系）
８ｂも発電機保護装置（Ａ系）８ａと同様に構成されて
いるが、その電流入力変換装置１３-1，１３-2，１３-4
にはそれぞれタービン側変流器４ｔ，５ｔの出力が入力
され、また電圧入力変換装置１５には励磁制御用変圧器
１０の出力が入力される。

【００２１】この実施例においては、電機保護装置（Ａ
系）８ａと同様の回路構成の発電機保護装置（Ｂ系）８
ｂは、ニュートラルタービン側変流器４ｔとラインター
ビン側変流器５ｔおよび励磁制御用変圧器１０の出力信
号を演算することで発電機保護装置（Ａ系）８ａとは分
離、独立した発電機の保護制御を行い、また計測演算装
置２１の計測値は各発電機保護装置の計測出力共通部２
２で組合わせることで計測機能の信頼性向上を図ること
ができ、また従来の装置で個々に取付けられていた多数
の計測装置を削減することができる。

【００２２】次に、本発明の第５の実施例を図５を参照
して説明する。この実施例においては、主変圧器２を介
して送電系統に送られる発電機１の出力電流を計測する
ニュートラル側変流器４-1，４-2と、ライン側変流器５
-1の出力信号を発電機コレクタ側４ｃ，５ｃとタービン
側４ｔ，５ｔに分離し、発電機送電側変流器１２の出力
と共に、発電機保護装置（Ａ系）８ａと発電機保護装置
（Ｂ系）８ｂに振り分けて入力し、各々独立した発電機
保護制御と計測制御を行い、その計測値を計算機２０に
伝達すると共に操作盤７に入力する。また、ライン側変
流器５-2の出力信号も発電機コレクタ側５ｃとタービン
側５ｔに分離され、計測用変圧器６ａ，６ｂの出力信号
と共に励磁制御装置１１ａ，１１ｂに入力される。計算
機２０では、発電機保護装置（Ａ系）８ａと発電機保護
装置（Ｂ系）８ｂの計測値を記録すると共に、操作盤７
に伝達して発電機運転状態表示を行わせる。また、計算
機２０では中央給電指令所からの運転指令値と発電機保
護装置（Ａ系）８ａと発電機保護装置（Ｂ系）８ｂから
の計測値を比較し、励磁制御装置１１ａ，１１ｂを制御
して送電電圧および発電機無効電力等を制御するＰＳＶ
Ｒ装置２３ａ，２３ｂに運転指令を与えることで励磁制
御装置１１ａ，１１ｂまでを計算機２０による自動制御
対象としている。

【００２３】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、発電
機の出力電流を計測する変流器を発電機コレクタ側とタ
ービン側とで分離して二重化された各々の発電機保護装
置に入力することで、それぞれ独立した発電機の保護制
御が可能となる。また、発電機保護装置のディジタル化
により変流器負荷の削減が図れ、少ない変流器の出力を
集中演算することで変流器の使用台数の削減およびケー
ブル本数の削減と性能確認時間の短縮が図れる。更に、
発電機保護装置のディジタル化による集中演算および保
護計測によりこれまで各保護機能単位で設けられていた
多数の保護継電器が不要となり、小型で信頼性の高い保
護制御を図ることができる。また更に、ディジタル化に
より計算機および操作盤等とのデータ伝送方法の改善が
図れ、ケーブルレス化が可能となり、これまで遅れてい
た発電機運転制御の計算機による自動化を促進すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の概略構成を示す系統
図。

【図２】本発明の第２の実施例の概略構成を示す系統
図。

【図３】本発明の第３の実施例の概略構成を示す系統
図。

【図４】本発明の第４の実施例の概略構成を示す系統
図。

【図５】本発明の第５の実施例の概略構成を示す系統
図。

【図６】従来の発電機保護装置を例示する系統図。

【符号の説明】

１………発電機２………主変圧器３……送電系統４-1，４-2，４-3…ニュートラル側変流器５-1，５-2，５-3…ライン側変流器６，６ａ，６ｂ…計測用変圧器７………操作盤８………発電機保護装置８ａ……発電機保護装置（Ａ）８ｂ……発電機保護装置（Ｂ）９………発電機記録装置１０………励磁制御用変圧器１１，１１ａ，１１ｂ…励磁制御装置１２……発電機送電側変流器１３-1，１３-2，１３-3，１３-4…電流入力変換装置１４………電流／電流比較演算装置１５………電圧入力変換装置１６………電圧／電流比較演算装置１７………保護制御ロジック装置１８………警報装置１９………発電機ロックアウト装置２０………計算機２１………計測演算装置２２………計測出力共通部２３ａ，２３ｂ…ＰＳＶＲ装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各相ダブルの出力ブスを有する星型結線
の発電機と、その出力を高電圧にして送電系統に送り出
す主変圧器と、前記発電機のニュートラル側とライン側
の各相に設置され、発電機出力電流を計測する変流器
と、発電機出力電圧を計測する計測用変圧器と、この計
測用変圧器に接続され、発電機出力電圧を制御する励磁
制御装置と、前記変流器および計測用変圧器の出力信号
を受け、前記発電機の運転操作および監視を行う操作盤
と、運転上の保護制御を行う発電機保護装置と、運転記
録および記録伝送を行う発電機記録装置とを備えた事業
用発電所の発電機保護制御装置において、前記発電機保
護装置を発電機保護装置（Ａ系）と、発電機保護装置
（Ｂ系）の二重系とし、前記変流器を発電機コレクタ側
とタービン側に振り分けて設置し、各発電機保護装置で
集中保護および計測するよう構成したことを特徴とする
事業用発電所の発電機保護制御装置。
【請求項２】発電機のニュートラル側およびライン側
共コレクタ側にあって発電機出力電流を計測する変流器
と、これらの変流器と発電機送電側変流器の出力信号を
変換する電流入力変換装置と、これらの電流入力変換装
置からの信号を受けて前記発電機の過電流、差電流等を
監視・保護演算するディジタル式の電流／電流比較演算
装置と、発電機出力電圧を計測する計測用変圧器と、こ
の計測用変圧器からの信号を変換する電圧入力変換装置
と、この電圧入力変換装置と前記電流入力変換装置の信
号を受けて発電機の過電圧、位相差等を監視・保護演算
するディジタル式の電圧／電流比較演算装置と、この電
圧／電流比較演算装置と前記電流／電流比較演算装置の
出力により発電機の保護制御を行う保護制御ロジック装
置と、警報装置と、発電機ロックアウト装置とから構成
される発電機保護装置（Ａ系）と、この発電機保護装置
（Ａ系）と同一の回路構成で発電機の変流器をニュート
ラル側およびライン側共タービン側を使用し、励磁制御
用変圧器と組合わせて入力するようにした発電機保護装
置（Ｂ系）とを備え、各々独立した発電機の保護制御を
行うよう構成したことを特徴とする請求項１に記載の事
業用発電所の発電機保護制御装置。
【請求項３】星型結線の発電機と、主変圧器と、発電
機出力電流を計測する変流器と、発電機電圧を計測する
変圧器と、この変圧器に接続され発電機電圧を制御する
励磁制御装置と、発電機の運転操作、監視を行う操作盤
とからなり、運転上の保護制御を行う二重化された発電
機保護装置（Ａ系）および発電機保護装置（Ｂ系）で構
成される事業用発電所の発電機保護制御装置において、
前記発電機保護装置（Ａ系）および（Ｂ系）に変流器と
変圧器の信号を受けて発電機の運転状況を演算、計測す
る計算機能を付加し、その計測値を演算信号として操作
盤および計算機に伝達するよう構成したことを特徴とす
る請求項１に記載の事業用発電所の発電機保護制御装
置。
【請求項４】発電機のニュートラル側およびライン側
共コレクタ側の変流器および発電機送電側変流器からの
出力信号を変換するディジタル式の電流／電流比較演算
装置と、発電機電圧計測用の計測用変圧器からの出力信
号を変換する電圧入力変換装置と、この電圧入力変換装
置および前記電流入力変換装置の出力を組合わせて監
視、保護演算するディジタル式の電圧／電流比較演算装
置とにより発電機の保護制御を行う保護制御ロジック装
置と、警報装置と、発電機ロックアウト装置とから構成
される発電機保護装置（Ａ系）において、発電機の電
圧、電流、有効電流、無効電流および積算電力量等の運
転上の計測を行う計測演算装置と、計測出力共通部と、
発電機記録装置とを付加すると共に、上記発電機保護装
置（Ａ系）と同一回路構成で、発電機の変流器をニュー
トラル側およびライン側共タービン側を使用し、励磁制
御用変圧器と組合わせて入力するようにした発電機保護
装置（Ｂ系）を付加し、各々独立した発電機の保護を行
うように構成したことを特徴とする請求項３に記載の事
業用発電所の発電機保護制御装置。
【請求項５】星型結線の発電機と、この発電機に接続
されて発電機出力を送電系統に送り出す主変圧器と、発
電機出力電流、電圧を計測する変流器および計測用変圧
器と、この計測用変圧器に接続され発電機電圧を制御す
る二重化された励磁制御装置と、これらの励磁制御装置
と組合わせて発電機送電電圧および無効電力を制御する
ＰＳＶＲ装置とを備えたことを特徴とする請求項３に記
載の事業用発電所の発電機保護制御装置。