JPH0783556B2 - 発電機の並列運転制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、オンラインコンピユータ等のバツクアツプ電
源設備として用いる発電機の並列運転制御装置に関する
ものである。

B.発明の概要 本発明は複数の発電機の並列運転制御装置において、 基準発電機以外の他の発電機を基準発電機の出力周波数
に対して許容される周波数差の範囲内で同期投入し、タ
イマで設定された設定時間の間後行機の出力周波数を制
御し、タイマの設定時間経過後に基準発電機との出力電
圧の分担制御に移行させることにより、 並列運転移行途中で起こる横流現象や逆電力の流入現象
を抑えつつ短時間のうちに並列運転に移行させるように
したものである。

C.従来の技術 オンラインコンピユータ等における電源設備のバツクア
ツプ電源は、主電源装置の停電を検出した後、限定時間
内に立上がる必要がある。つまり、無停電システムのバ
ツクアツプ電源の役目はいつ発生するか判断できない停
電に備え、停電時に正常に動作することにある。

このため、バツクアツプ電源としてはシステムの信頼性
を向上させるために複数台の発電機を用い、かつこれら
発電機は並列運転させる必要がある。これら発電機には
交流発電機が使用されると、並列運転のために同期投入
という次の制御が必要となる。

（ａ）発電機の周波数制御 （ｂ）発電機の位相の調相制御 （ｃ）発電機の電圧調整制御 上記（ａ）〜（ｃ）の制御を行つて始めて同期投入つま
り並列運転が可能となる。

第２図は上記バツクアツプ電源の系統線図を示すもの
で、この第２図において、G1〜G3は発電機で、これら発
電機G1〜G3には図示しないが、各々原動機，調速装置，
自動同期検定装置及び励磁装置が付属されている。ここ
で第２図に示す系統線図において、発電機G1を先発機と
して発電機G2,G3を後行機とする。発電機G1を運転開始
させて、まず前記（ａ）と（ｃ）の制御で目標値に到達
したという条件でバツクアツプ電源の母線BUの発電機に
なる。次に母線BUの電圧と周波数を目標値として発電機
G2,G3を運転させ前記（ａ）〜（ｃ）の制御を行う。こ
の制御により、発電機G2,G3が目標値に対して許容偏差
（周波数偏差Δｆと電圧偏差Δｖ）内に入つたことで、
次々に並列運転に入る。この時、系の動揺を待たず、Δ
ｆの偏差で後行機である発電機G2,G3を並列投入した時
の母線BUの周波数と各発電機G2,G3の出力電圧の時系列
変化を第３図（ａ），（ｂ）に示す。

D.発明が解決しようとする問題点 上記のように発電機G2,G3（後行機）を無負荷時にΔｆ
だけ高い周波数で並列投入させると、第３図（ａ）に示
すように、その投入によつて母線周波数は持上げ、すな
わち周波数は変化して、目標値から大幅に外れてしまう
問題がある。

また、各発電機G1〜G3の周波数の差が、原動機の速度負
荷特性より発電機の出力差となる。この時、有負荷であ
るならば一時的にせよ問題にならないが、無負荷時出力
差が吸収側，駆動側に分れて、周波数の低い先発機であ
る発電機G1が逆電力現象を生じたり、発電機に出力差が
あると横流が発生したりする問題がある。

上記の問題を解決するのは発電機G2,G3の同期投入時、
前記Δｆを小さくすることも考えられるけれどもこれを
小さくすると調速装置の整定時間が長くなつたりして無
停電切替システムにマツチしなくなつてしまうおそれが
ある。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
ので、その目的は横流や逆電力の流入現象を抑えつつ短
時間のうちに並列運転に移行させることができる発電機
の並列運転制御装置を提供することにある。

E.問題点を解決するための手段 本発明は、先発機である基準発電機以外の他の後行機で
ある発電機を基準発電機の出力周波数に対して許容され
る周波数差の範囲内で同期投入し、タイマで設定された
設定時間の間後行機の出力周波数を制御し、タイマの設
定時間経過後に基準発電機との出力電力の分担制御に移
行させるようにしたものである。

F.作用 基準発電機以外の後続起動の発電機は、基準発電機の出
力周波数に対して許容される周波数差の範囲内で同期投
入させ、タイマの設定時間の間に、基準発電機の出力周
波数を目標値として後行機の発電機の出力周波数制御を
行う。この制御後、基準発電機との出力電力分担の制御
に移行される。

G.実施例 第１図は本発明の一実施例を示すブロック図であり、複
数の発電機のうち後続起動の発電機の制御部に適用した
ものである。同図において、発電機Ｇの出力周波数は周
波数検出部１で検出され、また出力電力は出力電力検出
部２で検出される。周波数検出部１の出力信号は出力周
波数に対する出力電力の制御目標値を記憶した速度負荷
特性部３へ入力され、現在の出力周波数に対する出力電
力の目標値が抽出され、この目標値に従つて周波数およ
び位相の調速装置４が制御される。これにより、発電機
Ｇの速度負荷特性が特性部３に設定された特性に従つて
制御される。

一方、発電機Ｇの運転開始時にはタイマ５が起動され、
このタイマ５の設定時間ｔの間、スイツチ６および７が
記号Ｆで示す側に切替えられ、目標周波数発生部８から
出力される出力周波数の目標値f0と検出部１で検出され
た出力周波数の現在値f1との偏差が偏差比例制御部９で
求められ、調速装置４が制御される。これにより、起動
時の周波数f1はその目標値f0に向かつて収束するように
制御される。ここで、目標値f0は基準発電機の出力周波
数と同じ値である。

このような周波数制御の後、タイマ５の設定時間ｔが経
過すると、スイツチ6,7が記号Ｐで示す側に切替えられ
る。

すると、今度は偏差比例制御部９においては、速度負荷
特性部３から与えられる出力電力の目標値P0と電力検出
部２で検出された出力電力の現在値P1との偏差が求めら
れるようになり、この偏差が零になるように調速装置４
が制御される。

すなわち、タイマ５の設定時間ｔの間に、出力周波数f1
が目標値f0に向かつて収束するように制御された後、ス
イツチ6,7が記号Ｐの側に切替えられることにより、基
準発電機との電力分担が平衡するように調速装置４が制
御される。

…制御される。従来の技術の項で述べたように、発電機
G1に発電機G2,G3を並列運転させるには、周波数、位相
および電圧調整制御を行う。この場合、発電機G1の周波
数f1と発電機G2の周波数f2の差Δｆが許容値内で、しか
も位相が電気角Δθ_０以内とすると、異なる周波数f1,f
2が位相零tsになる周期Ｔは次式で表される。

Ｔ（秒）＝1/（f1−f2） 例えば、f1＝50Hz,f2＝50.1Hzのとき、Ｔ＝10秒とな
る。このことは、周波数差を小さくすると、位相零tsの
周期は大きくなり、並列運転するために要する時間が大
きくなって得策でない。このため、タイマ５に設定時間
ｔを設けて並列運転するための時間を短縮している。

また、前記のようにスイッチ６、７で周波数制御から電
力制御に切り替えているのは、２台の発電機の許容周波
数差内の大きい方を取り、位相零周期を小さくして、そ
れにより並列投入時間を短くし、並列後は電力制御で無
負荷の零バランスの整定時間を短縮できることにある。

この場合、電力分担が平衡状態に達するまでの間は、出
力電力はバツクアツプ電源の母線に印加されない。従つ
て横流現象や逆電力の流れ込み現象は全く生じない。ま
た、投入時は基準発電機の出力周波数の許容範囲内の周
波数で同期投入されるため、目標周波数に収束するまで
の時間も短時間で済む。さらに、出力電力は基準発電機
との平衡状態に達するまではバツクアツプ電源の母線に
印加されず、無負荷状態と同じ状態が作り出されるた
め、これを利用して無負荷時の動作試験を行うこともで
きる。

H.発明の効果 以上説明したことから明らかなように、本発明によれ
ば、発電機の並列運転移行時，母線系の周波数，電圧を
目標値として、調速機，電圧調整器を操作することによ
り、並列運転しようとする発電機の周波数，電圧を制御
したので、無負荷時の並列運転時の周波数偏差による逆
電力の流入現象を抑え、かつ電圧の偏差による無効電流
の横流現象をなくして、短時間のうちに複数の発電機を
同期並列運転に移行させることが可能となり、オンライ
ンコンピユータ等のバツクアツプ電源設備に適用するこ
とによつてさらに信頼性の高いシステムを構成できると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、第２図は
バツクアツプ電源の系統線図、第３図（ａ），（ｂ）は
従来方法における出力周波数の変化および逆電力の流入
現象を示す図である。 Ｇ……発電機、１……周波数検出部、２……電力検出
部、３……速度負荷特性部、４……調速装置、５……タ
イマ、6,7……スイツチ、８……目標周波数発生部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊川 勤 東京都品川区大崎２丁目１番17号 株式会 社明電舎内 (56)参考文献 特開 昭50−104312（ＪＰ，Ａ) 特公 昭53−38003（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の発電機のうち１つを先発機である基
   準発電機とし、後行機である他の発電機をその出力周波
   数，位相および出力電圧が前記基準発電機の出力周波
   数，位相および出力電圧の許容範囲に入った時点で同期
   並列運転に移行させる発電機の並列運転制御装置におい
   て、 基準発電機を制御する調速装置と、基準発電機の出力電
   力を検出する出力電力検出部と、基準発電機の出力周波
   数を検出する周波数検出部と、この周波数検出部の出力
   周波数信号が与えられ、与えられた出力周波数信号に対
   する出力電力の制御目標値が記憶された速度負荷特性部
   と、基準発電機の運転開始時に起動されるタイマと、こ
   のタイマの起動で周波数側に切り替えられ、タイマの設
   定時間の経過後に電力側に切り替えられるスイッチと、
   このスイッチがタイマ起動で切り替えられたとき、目標
   周波数発生部からの出力周波数と周波数検出部で検出さ
   れた出力周波数との偏差がなくなるように、また、タイ
   マ設定時間の経過後にはスイッチが電力側に切り替えら
   れて速度負荷特性部からの出力電力と出力電力検出部で
   検出された出力電力との偏差がなくなるように調速装置
   に制御出力を与える偏差比例制御部とを備え、 基準発電機以外の他の発電機を基準発電機の出力周波数
   に対して許容される周波数差の範囲内で同期投入し、タ
   イマで設定されて設定時間の間後行機の出力周波数を基
   準発電機の出力周波数に収束させるように周波数制御
   し、タイマの設定時間経過後に基準発電機との出力電力
   の分担制御に移行させることを特徴とする発電機の並列
   運転制御装置。