JPH08126396A

JPH08126396A - 同期機の励磁装置

Info

Publication number: JPH08126396A
Application number: JP6278671A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Sogabe; 敏明曾我部
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-10-19
Filing date: 1994-10-19
Publication date: 1996-05-17
Anticipated expiration: 2018-12-22
Also published as: JP3480858B2

Abstract

(57)【要約】【構成】ＰＳＶＲ活殺接点７ｄが入となると、駆動部
８ｍでは、ＰＳＶＲ信号と発電機電圧設定値信号Ｖｇｒ
との偏差がある範囲外のとき所定の変化率である範囲内
へＰＳＶＲ信号を移行させ、駆動部８ｍから上げ下げ信
号の出力を禁止するか若しくは発電機電圧設定値信号Ｖ
ｇｒの増減を微少とする上げ下げ信号を出力する。駆動
部８ｍはＰＳＶＲ信号が前記ある範囲内に入ると、ＰＳ
ＶＲ信号に発電機電圧設定値信号Ｖｇｒが追従するＰＳ
ＶＲ信号と発電機電圧設定値信号Ｖｇｒとの偏差に応じ
た上げ下げ信号を発電機電圧設定部７ｇへ出力する。自
動電圧調整部７Ａは発電機電圧設定値信号Ｖｇｒとの偏
差が零となるように制御し、発電所高圧母線電圧Ｖｈが
母線電圧設定部８ｂの設定値となるように制御される。【効果】電力系統電圧調整信号の投入がバンプレスに
切替えできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発電所の送電電圧を一
定に制御するようにした同期機の励磁装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の旺盛な電力需要の伸びへの対応、
冷房需要など定電力に近い電圧特性を持つ負荷の増加、
都心部の２７５ｋｖケーブル系統の拡大、大規模電源の
遠隔集中による大容量長距離送電系統の出現などによる
系統電圧特性の低下傾向に対して、基幹系統の電圧安定
性の維持を図ることが重要な課題となっている。

【０００３】この基幹系統の電圧安定化対策として、発
電所では、近年、基幹系統につながる発電機に、発電所
送電電圧を高め一定に維持する電力系統電圧調整装置
［ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＶｏｌｔａｇｅＲｅｇ
ｕｌａｔｏｎ（ＰＳＶＲとも呼ばれる）］を設置し、系
統全体の電圧低下を緩和させ、電圧安定性を大幅に向上
させるようにしている。

【０００４】図６は、かかる従来の同期機の励磁装置の
構成例を示すものである。

【０００５】図において、同期機１の出力は、主変圧器
２で昇圧され、系統並列投入用の遮断器３を介して発電
所高圧母線４に接続されている。

【０００６】励磁装置主回路部５は、同期機１の界磁巻
線１Ｆを励磁する。自動電圧調整部７は、計器用電圧変
成器６Ａを介して入力される発電機電圧信号Ｖｇが発電
機電圧設定部７ａによる発電機電圧設定値信号Ｖｇｒと
なるように加算部７ｅと加算部７ｆを介した自動電圧調
整信号をＡＶＲ演算部７ｂが演算して励磁装置主回路部
５を制御する。

【０００７】電力系統安定化信号処理部７ｃは発電機の
電流を検出する計器用電流変成器６Ｂと計器用電圧変成
器６Ａの出力を入力して電力動揺に対する制動効果を増
加させる信号を加算部７ｆへ出力する。

【０００８】電力系統電圧調整部８は発電所高圧母線４
の電圧Ｖｈを計器用電圧変成器９を介して入力し、電圧
検出部８ａによる電圧検出信号と母線電圧設定部８ｂに
よる設定値信号Ｖｈｒとの偏差を演算して得られる信号
を自動電圧調整部７へ与えて発電所高圧母線４の電圧Ｖ
ｈを一定の値に制御する。

【０００９】無効電流補正部８ｃは、基準無効電流にお
いて発電所高圧母線４の電圧Ｖｈが母線電圧設定部８ｂ
で設定した設定値信号Ｖｈｒに一致するよう補正信号を
与える。

【００１０】ＰＳＶＲゲイン設定部８ｄは、電力系統電
圧調整部８のゲインを設定する。ＡＶＲゲイン低減部８
ｅは自動電圧調整部７内の偏差信号（発電機電圧設定値
Ｖｇｒと発電機の出力電圧Ｖｇの偏差信号）を電力系統
電圧調整部８に入力して等価的に自動電圧調整部７側の
ゲインを低下させる。位相補償関数部８ｆは、電力系統
電圧調整部８の出力信号の位相補償を行う。

【００１１】発電機電圧制限部８ｇは、発電機電圧Ｖｇ
が異常に上昇あるいは下降したとき、耐量値内に制限す
る。ＰＳＶＲ出力リミット部８ｈは、ＰＳＶＲ信号を制
限する。また、自動電圧調整部７内の接点７ｄは、電力
系統電圧調整部８からのＰＳＶＲ信号を活殺するために
設けられている。

【００１２】ここで、ＡＶＲゲイン低減部８ｅと位相補
償関数部８ｆの役割について詳細に説明する。

【００１３】この図６に示すシステムでは、同期機１の
励磁量は（発電機電圧偏差）×（ＡＶＲ系ゲイン）＋
（高圧母線電圧偏差）×（ＰＳＶＲ系ゲイン）×（ＡＶ
Ｒ系ゲイン）で制御されている。このために、発電機電
圧設定と高圧母線電圧設定が特定の関係にある場合以外
はゲインの高い系が優先された制御となる。

【００１４】電力系統電圧調整部８の設置目的は、高圧
母線電圧Ｖｈを一定にすることであり、まず、高圧母線
電圧偏差を少なくするようなゲイン配分が必要となる。
電力系統電圧調整部８を使用しない状態のとき、自動電
圧調整部７のゲインを適切な値で運用し、ゲインの大き
な電力系統電圧調整部８のＰＳＶＲ信号を加えると、両
系が同一方向となる外乱が生じ、トータルゲインが上が
ってしまい制御が不安定となるおそれがある。特に、電
力動揺に対する制動効果を弱めてしまう。

【００１５】このような事態を避けるためにＡＶＲゲイ
ン低減部８ｅにより自動電圧調整部７系の偏差信号を入
力することにより、ＰＳＶＲ信号にＡＶＲ信号を相殺す
る成分を発生させてＰＳＶＲ信号を使用中のトータルゲ
インを抑制している。さらに、位相補償関数部８ｆが過
渡ゲインを低下させるように位相補償を行って電力動揺
に対する制動効果を弱めないようにしている。

【００１６】ところで、上記するような構成とせず、一
定に制御したい発電所高圧母線電圧のみを制御すればよ
いのではないかとも考えられる。

【００１７】すなわち、発電所高圧母線４に接続される
発電機が１台のみの場合は、自動電圧調整部７系のゲイ
ンを零（０）にしてしまい高圧母線電圧のみを制御して
も問題ない。ところが、発電所高圧母線４には複数台の
同期機１が接続されることが多く、そのような場合には
自動電圧調整部７系のゲインを零（０）にしてしまうと
以下のような現象となる。

【００１８】各号同期機の励磁装置は、一つの値しか存
在しない発電所高圧母線４の電圧Ｖｈを各々持つ異なる
母線電圧設定値Ｖｈｒ（種々の要因により完全に一致し
ていることはない）に制御しようとして各々の励磁を調
整する。その結果、各号機の励磁量は大幅に異なる値と
なり、各号機の電圧Ｖｇも大きく異なる状態となってし
まう。このような異常な状態とならないように自動電圧
調整部７系のゲインを残し、発電機電圧も所定の値にし
ようとする作用が必要なのである。

【００１９】このように構成された同期機の励磁装置で
は、電力系統電圧調整部８のＰＳＶＲ信号がそのＰＳＶ
Ｒ活殺接点７ｄを介して自動電圧調整部７に入力され
る。加算部７ｆは、入力された電力系統電圧調整部８の
ＰＳＶＲ信号と自動電圧調整部７の偏差信号とを加算
し、ＡＶＲ演算部７ｂによる演算信号が励磁装置主回路
部５を制御して同期機１を励磁する。これにより、同期
機１の電圧Ｖｇを低精度で制御しながら発電所高圧母線
電圧Ｖｈを高精度で一定値に制御している。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た図６に示す同期機の励磁装置では、次のような種々の
問題がある。

【００２１】まず、第１には、前述したように電力系統
電圧調整部８により制御運転中に電力系統電圧調整部８
からのＰＳＶＲ信号を除外すると、電力系統電圧調整部
８から自動電圧調整部７へ加算されているＰＳＶＲ信号
が断たれる。そのため、このＰＳＶＲ信号に相当する外
乱が自動電圧調整部７に注入され、発電機電圧Ｖｇや発
電所高圧母線電圧Ｖｈを急激に変化させることになる。
その結果、電力系統に動揺を与えると共に、同期機１の
運転状態を過励磁や不足励磁状態にさせてしまうなど好
ましくない状態にしてしまう場合がある。

【００２２】また、電力系統電圧調整部８からのＰＳＶ
Ｒ信号を投入する場合も、急激に大きなＰＳＶＲ信号が
加わると、大きな外乱が生じるという問題がある。この
ために、無効電力を零になるように調整した後にＰＳＶ
Ｒ活殺接点７ｄを投入するという大変な手間を要してい
た。

【００２３】第２に、電圧垂下率特性は、ＰＳＶＲゲイ
ン設定部８ｄのゲインと自動電圧調整部７の偏差信号を
ＡＶＲゲイン低減部８ｅにより帰還した信号から得てい
る。そのため、ＰＳＶＲ信号を投入しているとき、無効
電力が大きくなると、発電所高圧母線電圧Ｖｈが低くな
り、母線電圧設定部８ｂと一致しなくなる。そのため、
無効電流補正部８ｃで一定値に補償しているが、一定値
ではずれが生じ電圧の制御精度が低下するという問題が
ある。

【００２４】そこで、本発明は、電力系統電圧調整信号
を投入または除外したときでも、自動電圧調整信号が系
統を動揺させることなくバンプレスに自動電圧調整部に
よる運転から電力系統電圧調整部による運転へ、また、
電力系統電圧調整部による運転から自動電圧調整部によ
る運転へ移行可能とし、また、電圧垂下率特性も運転状
態によって不変とするようにした同期機の励磁装置を提
供することを目的としている。

【００２５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、発電
所の母線電圧検出信号と母線電圧設定信号との偏差に基
づく電力系統電圧調整信号の投入によって発電所の母線
電圧を所定値に維持するように調整する電力系統電圧調
整部と、発電所の母線に接続される同期機の出力電圧検
出信号と発電機電圧設定部が出力する同期機の発電機電
圧設定値信号との電圧偏差信号に基づく信号によって同
期機の出力電圧を所定値に維持するように調整する自動
電圧調整部とを有する同期機の励磁装置において、電力
系統電圧調整信号が除外されたとき、発電機電圧設定部
が出力する発電機電圧設定値信号を保持する一方、電力
系統電圧調整信号が投入されたとき、電力系統電圧調整
信号と発電機電圧設定値信号との偏差を零とするように
発電機電圧設定部が出力する発電機電圧設定値信号を駆
動信号によって増減する駆動部を設けるようにしたもの
である。

【００２６】請求項２の発明は、発電所の母線電圧検出
信号と母線電圧設定信号との偏差に基づく電力系統電圧
調整信号の投入によって発電所の母線電圧を所定値に維
持するように調整する電力系統電圧調整部と、前記発電
所の母線に接続される同期機の出力電圧検出信号と発電
機電圧設定部が出力する同期機の発電機電圧設定値信号
との電圧偏差信号に基づく信号によって前記同期機の出
力電圧を所定値に維持するように調整する自動電圧調整
部とを有する同期機の励磁装置において、同期機の無効
電力に伴う母線電圧検出信号の降下に見合う補正信号に
よって母線電圧設定信号を補正する補正部を設けるよう
にしたものである。

【００２７】請求項３の発明は、発電所の母線電圧検出
信号と母線電圧設定信号との偏差に基づく電力系統電圧
調整信号の投入によって発電所の母線電圧を所定値に維
持するように調整する電力系統電圧調整部と、発電所の
母線に接続される同期機の出力電圧検出信号と発電機電
圧設定部が出力する同期機の発電機電圧設定値信号との
電圧偏差信号に基づく信号によって同期機の出力電圧を
所定値に維持するように調整する自動電圧調整部とを有
する同期機の励磁装置において、電力系統電圧調整信号
が除外されたとき、発電機電圧設定部が出力する発電機
電圧設定値信号を保持する一方、電力系統電圧調整信号
が投入されたとき、電力系統電圧調整信号と前記発電機
電圧設定値信号との偏差を零とするように発電機電圧設
定部が出力する発電機電圧設定値信号を駆動信号によっ
て増減する駆動部と、同期機の無効電力に伴う母線電圧
検出信号の降下に見合う補正信号によって母線電圧設定
信号を補正する補正部を設けるようにしたものである。

【００２８】請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３
記載のいずれかの同期機の励磁装置において、駆動部
は、電力系統電圧調整信号が除外されているとき、発電
機電圧設定値信号を出力する一方、電力系統電圧調整信
号が投入されたとき、発電機電圧設定値信号から切替え
て電力系統電圧調整信号を出力する第１切替手段と、こ
の第１切替手段から入力する発電機電圧設定値信号を出
力する一方、電力系統電圧調整信号が投入されたとき、
発電機電圧設定値信号から所定の変化率で制限されて電
力系統電圧調整信号へ移行する出力信号を出力する変化
率制限手段と、変化率制限手段の出力信号と発電機電圧
設定値信号との偏差を演算して偏差信号を出力する偏差
演算手段と、偏差演算手段の偏差信号を第１切替接点を
介して入力し偏差信号の大きさに応じて前記発電機電圧
設定部が出力する発電機電圧設定値信号を増減させる上
げ下げ低パルス信号を出力する低パルス発生手段と、偏
差演算手段の偏差信号を第２切替接点を介して入力し偏
差信号の大きさに応じて前記発電機電圧設定部が出力す
る発電機電圧設定値信号を増減させる上げ下げ高パルス
信号を出力する高パルス発生手段と、電力系統電圧調整
信号と変化率制限手段の出力信号との偏差信号が所定値
以上のとき第１切替接点を閉とする一方、偏差信号が所
定値未満のとき第２切替接点を閉とする第２切替手段と
を設けるようにしたものである。

【００２９】

【作用】請求項１の発明によれば、電力系統電圧調整信
号が除外されたとき、発電機電圧設定値信号が保持さ
れ、発電機電圧設定値信号が所定値に維持され自動電圧
調整部による制御がされる。次に、電力系統電圧調整信
号が投入されると、発電機電圧設定値信号と電力系統電
圧調整信号との偏差が零となるように発電機電圧設定値
信号が増減して出力される。これによって、電力系統電
圧調整信号が除外されたとき、または、投入されたとき
も発電機電圧設定値信号が大きな変動を伴うことがなく
バンプレスに切替えられる。

【００３０】請求項２の発明によれば、無効電力の大き
さに応じて母線電圧検出信号が補正され、制御精度が向
上する。また、従来のＡＶＲゲイン低減部や発電機電圧
制限部が不要となり構成を単純にすることができる。

【００３１】請求項３の発明によれば、電力系統電圧調
整信号が除外されたとき、発電機電圧設定値信号が保持
され、発電機電圧設定値信号が所定値に維持され自動電
圧調整部による制御がされる。次に、電力系統電圧調整
信号が投入されると、発電機電圧設定値信号と電力系統
電圧調整信号との偏差が零となるように発電機電圧設定
値信号が増減して出力される。これによって、電力系統
電圧調整信号が除外されたとき、または、投入されたと
きも発電機電圧設定値信号が大きな変動を伴うことがな
くバンプレスに切替えられる。また、無効電力の大きさ
に応じて母線電圧検出信号が補正され、制御精度が向上
する。また、従来のＡＶＲゲイン低減部や発電機電圧制
限部が不要となり構成を単純にすることができる。

【００３２】請求項４の発明によれば、電力系統電圧調
整信号の投入前、偏差演算手段の出力がほぼ零に維持さ
れている。このとき、電力系統電圧調整信号が投入され
ても零の偏差信号が低パルス信号発生手段または高パル
ス信号発生手段へ入力される。これにより、バンプレス
に切替えられる。さらに、電力系統電圧調整信号との偏
差信号が所定値以上のとき第１切替接点を介して低パル
ス信号発生手段から低周期の上げ下げ信号が徐々に出力
される。これにより、遅い速度で発電機電圧設定値信号
が電力系統電圧調整信号に追従する。その後、変化率制
限手段の出力信号と電力系統電圧調整信号との偏差が所
定以下となると第２切替接点を介して高パルス信号発生
手段から高周期の上げ下げ信号が出力される。従って、
電力系統電圧調整信号の投入がバンプレスに切替えられ
発電機電圧設定値信号が電力系統電圧調整信号へ追従す
ることができる。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００３４】図１は、本発明の第１実施例を示す同期機
の励磁装置の構成図である。図１が従来例を示す図６と
同一符号は、同一部分または相当部分を示し、両者が異
なる主な点は、図６の自動電圧調整部７と電力系統電圧
調整部８との構成を異にし、自動電圧調整部７Ａと電力
系統電圧調整部８Ａとしたことである。

【００３５】自動電圧調整部７Ａは、発電機電圧設定部
７ａの代わりに発電機電圧設定部７ｇを設け、さらに、
電圧比較部７ｈを追設している。

【００３６】電力系統電圧調整部８Ａは、駆動部８ｍを
追設している。

【００３７】発電機電圧設定部７ｇは、ＰＳＶＲ活殺接
点７ｄを介して駆動部８ｍの上げ下げ駆動信号の大きさ
に応じて発電機電圧設定値信号Ｖｇｒを増減して出力す
る。電圧比較部７ｈは、同期機１の出力電圧が所定範囲
外となったとき、ＰＳＶＲ活殺接点７ｄを切るインタロ
ック信号を出力する。

【００３８】駆動部８ｍは、位相補償関数部８ｆからの
ＰＳＶＲ信号Ｐと発電機電圧設定値信号Ｖｇｒとの偏差
が所定範囲外のとき、ＰＳＶＲ信号Ｐを所定の変化率で
制限しつつ出力する一方、所定範囲内に入ると、ＰＳＶ
Ｒ信号Ｐと発電機電圧設定部７ｇの発電機電圧設定値信
号Ｖｇｒとの偏差に応じて上げ下げ信号を発電機電圧設
定部７ｇへ出力して発電機電圧設定値信号Ｖｇｒを増減
させる。

【００３９】以上の構成で、同期機１が発電所高圧母線
４に接続されて運転されている状態で、ＰＳＶＲ活殺接
点７ｄが閉じられ電力系統電圧調整部８Ａが使用され
る。

【００４０】電力系統電圧調整部８Ａでは、発電所高圧
母線電圧Ｖｈか電圧検出部８ａにより検出され、この検
出信号と母線電圧設定部８ｂの設定信号と無効電流補正
部８ｃの無効補償信号とが加算部８ｉによって演算され
得られる偏差信号がＰＳＶＲゲイン設定部８ｄへ入力さ
れる。ＰＳＶＲゲイン設定部８ｄによって所定ゲインが
乗算された信号はＰＳＶＲ出力リミット部８ｈを介して
加算部８ｊへ入力し、ここで、ＡＶＲゲイン低減部８ｅ
からの信号が減算され位相補償関数部８ｆへ入力され
る。

【００４１】位相補償関数部８ｆでは、入力信号に位相
補償が施されて位相補償された信号がＰＳＶＲ信号Ｐと
して駆動部８ｍへ出力される。

【００４２】次に、ＰＳＶＲ活殺接点７ｄを駆動させる
入切信号Ｓが入となると、駆動部８ｍでは、ＰＳＶＲ信
号Ｐと発電機電圧設定値信号Ｖｇｒとの偏差がある範囲
外のとき所定の変化率である範囲内へＰＳＶＲ信号Ｐが
移行される。この間、駆動部８ｍから上げ下げ信号の出
力を禁止するか、若しくは、発電機電圧設定値信号Ｖｇ
ｒの増減を微少とする上げ下げ信号を出力する。

【００４３】その後、ＰＳＶＲ信号Ｐが前記ある範囲内
に入ると、ＰＳＶＲ信号Ｐと発電機電圧設定値信号Ｖｇ
ｒとの偏差に応じた上げ下げ信号が発電機電圧設定部７
ｇへ出力される。これによって、ＰＳＶＲ信号Ｐと発電
機電圧設定値信号Ｖｇｒとの偏差がほぼ零に近くなり、
ＰＳＶＲ信号Ｐが増減すれば、その量に応じた上げ下げ
信号が出力され、ＰＳＶＲ信号Ｐに発電機電圧設定値信
号Ｖｇｒが追従する。

【００４４】同期機１の電圧Ｖｇは、自動電圧調整部７
Ａにより発電機電圧設定値信号Ｖｇｒとの偏差が零とな
るように制御され、結果として発電所高圧母線電圧Ｖｈ
が母線電圧設定部８ｂの設定値となるように制御され
る。

【００４５】ここで、電力系統電圧調整部８Ａに備える
駆動部８ｍと自動電圧調整部７Ａに備える発電機電圧設
定部７ｇとの具体的な構成の一例を説明する。

【００４６】まず、駆動部８ｍは、図２に示すように、
信号を切替える切替手段２０と変化率制限手段２１と切
替手段２２と偏差演算手段２３と切替接点２５ａ，２５
ｂと低パルス信号発生手段２６と高パルス信号発生手段
２７とからなっている。

【００４７】上記構成で、入力信号である活殺接点信号
ＳがＯＦＦ信号のとき、ＰＳＶＲ活殺接点７ｄがＯＦＦ
で発電機電圧設定部７ｇへ上げ下げ信号が入力していな
い。発電機電圧設定部７ｇは、図示省略する、例えば、
手動の上げ下げ手段等で必要により発電機電圧設定値信
号Ｖｇｒが上げ下げ可能となっており、発電機電圧設定
値信号Ｖｇｒが加算部７ｅへ入力して得られる発電機電
圧設定値信号Ｖｇｒと発電機電圧信号Ｖｇとの偏差信号
がＡＶＲ演算部７ｂへ入力されている。

【００４８】このとき、駆動部８ｍへは、発電機電圧設
定値信号Ｖｇｒ（Ｂ）が切替手段２０へ入力して変化率
制限手段２１からほぼ発電機電圧設定値信号（Ｂ）に近
い出力信号（Ｐ’）が偏差演算手段２３へ入力されてい
る。この結果、偏差演算手段２３は、ほぼ零の出力が切
替接点２５ａ，２５ｂへ出力されている。

【００４９】次に、入力信号である活殺接点信号ＳがＯ
Ｎ信号となると、切替手段２０では発電機電圧設定値信
号Ｖｇｒ（Ｂ）からＰＳＶＲ信号（Ｐ）へ切替え、変化
率制限手段２１が発電機電圧設定値信号Ｖｇｒ（Ｂ）か
らＰＳＶＲ信号（Ｐ）へ所定の変化率で変化を制限して
出力信号Ｐ’を出力する。

【００５０】切替手段２２は、ＰＳＶＲ信号（Ｐ）と出
力信号Ｐ’を入力して両者の偏差が所定値Ｃより大きい
とき、切替接点２５ａをＯＮとし切替接点２５ｂをＯＦ
Ｆとする。これにより、活殺接点信号ＳがＯＮ信号とな
った当初、ＰＳＶＲ信号Ｐと発電機電圧設定値信号Ｖｇ
ｒ（Ｂ）との偏差が所定値Ｃより大きいとき、低パルス
信号発生手段２６から低周期の上げ下げ信号がＰＳＶＲ
活殺接点７ｄを介して発電機電圧設定部７ｇへ入力され
る。このため、発電機電圧設定部７ｇからの発電機電圧
設定値信号Ｖｇｒ（Ｂ）が徐々にＰＳＶＲ信号（Ｐ）へ
近づいていく。

【００５１】その後、ＰＳＶＲ信号Ｐと出力信号Ｐ’と
の偏差が所定値Ｃより小さくなると、切替手段２２が切
替接点２５ａをＯＦＦとし切替接点２５ｂをＯＮとす
る。切替接点２５ｂがＯＮとなると、今度は、偏差演算
手段２３からの偏差信号が高パルス信号発生手段２７へ
入力され偏差信号に応じて高周期の上げ下げ信号がＰＳ
ＶＲ活殺接点７ｄを介して発電機電圧設定部７ｇへ入力
される。これにより、ＰＳＶＲ信号（Ｐ）が変化すると
比較的早い時間で発電機電圧設定値信号Ｖｇｒが追従し
て出力される。

【００５２】このように、電力系統電圧調整部８のＰＳ
ＶＲ活殺接点７ｄを入りとしても発電機電圧設定値信号
Ｖｇｒの変動が発生することがなく、あるいは、ＰＳＶ
Ｒ活殺接点７ｄを切っても変化が停止するかであり、い
ずれの場合も、発電機電圧設定値信号Ｖｇｒが突変する
ことはない。従って、電力系統電圧調整部８Ａの入切で
発電機電圧信号Ｖｇを突変させることを回避できる。な
お、図２に示す駆動部８ｍの一例では、ＰＳＶＲ信号Ｐ
と発電機電圧設定値信号Ｖｇｒとの偏差が所定値以上の
とき低周期の上げ下げ信号を出力するようにしている
が、これらの信号の出力は必須のものではない。

【００５３】ところで、自動電圧調整部７Ａの発電機電
圧設定部７ｇは、伝達関数では一般に単純な積分系（１
／ＴＳ）で表される。このような発電機電圧設定部７ｇ
を単に高速に上げ下げしたのでは、オーバーランなどが
発生し、高速制御性が悪くある速度以上で上げ下げする
ことができない。そのため従来の電力系統電圧調整部８
の高速制御性が失われてしまう。

【００５４】そこで、実施例のようにＰＳＶＲ信号
（Ｐ）と発電機電圧設定部７ｇの発電機電圧設定値信号
Ｖｇｒとの偏差に応じて発電機電圧設定部７ｇを上げ下
げ信号によって制御する。これは積分系（１／ＴＳ）の
出力を入力側にフィードバックする方式と同じでその制
御系は、１次遅れ系［１／（１＋ＴＳ）］になる。その
ため、高速に正確に位置制御ができることになる。

【００５５】また、発電機電圧設定部の駆動系を考慮し
て最適になるように設定すれば、従来の電力系統電圧調
整部８と同等の高速制御性が得られる。このように、駆
動部８ｍを設けても発電所高圧母線４の電圧Ｖｒを所定
値に高速に従来の電力系統電圧調整部８と同等に制御が
できる。

【００５６】図３は、本発明の第２実施例を示す同期機
の励磁装置の構成図である。

【００５７】図３が従来例を示す図６と同一符号は、同
一部分または相当部分を示し、両者の異なる主な点は、
図３では、図６の電力系統電圧調整部８と構成を異に
し、電力系統電圧調整部８Ｂとし、電力系統電圧調整部
８Ｂは、図６の無効電流補正部８ｃの代わりに無効電力
トランスジューサ８ｐと加算部８ｓと無効電力設定部８
ｑと補正設定部８ｒとを追設したことである。

【００５８】ここで、無効電力トランスジューサ８ｐ
は、計器用電圧変成器６Ａと計器用電流変成器６Ｂから
信号を入力して同期機１の出力する無効電力を検出して
無効電力検出信号を出力する。

【００５９】加算部８ｓは、無効電力検出信号と無効電
力設定信号との偏差を算出して偏差信号を出力する。

【００６０】無効電力設定部８ｑは、予め設定された無
効電力設定信号を出力する。

【００６１】補正設定部８ｒは、加算部８ｓから出力さ
れる偏差信号に所定の垂下率Ｋｃｃｃを乗算して出力す
る。

【００６２】以上の構成により、同期機１の無効電力が
無効電力トランスジューサ８ｐによって検出され、無効
電力検出信号と無効電力設定部８ｑの設定信号とが加算
部８ｓにより加減算され偏差信号が補正設定部８ｒへ入
力する

【００６３】補正設定部８ｒでは、予め設定された垂下
特性となるように垂下率Ｋｃｃｃが乗算されて得られる
信号が加算部８ｉへ出力される。

【００６４】例えば、補正設定部８ｒからは加算部８ｓ
の偏差信号に応じて図４に示すような出力信号が加算部
８ｉへ出力される。これにより、偏差ΔＶが加算部８ｉ
で加算され、無効電力による発電所高圧母線電圧Ｖｈの
降下に見合った補償がされる。

【００６５】このように、電力系統電圧調整部８Ｂによ
って運転中に無効電力が予め設定された無効電力より大
きくなると、電圧垂下特性によって、つまり、無効電流
によるリアクタンス電圧降下によって発電所高圧母線電
圧Ｖｈが低下する。このようなとき、図６に示す従来の
無効電流補正部８ｃによる一律の値の補正では、発電所
高圧母線電圧Ｖｈが低下したままで発電所高圧母線電圧
Ｖｈと所定の設定値間で、ずれが生じて発電所高圧母線
電圧Ｖｈを所定の設定値に維持するように制御すること
が困難となる。すなわち、無効電力による電圧低下によ
って発電所高圧母線電圧Ｖｈが低下したとき補正設定部
８ｒからの出力信号によって全体の設定値信号を上げて
結果的に発電所高圧母線電圧Ｖｈの低下を防ぐようにす
る。

【００６６】そこで、本実施例では無効電力の変動によ
って生じる発電所高圧母線電圧Ｖｈの変動分を無効電力
の変動分に見合って補正することによつて発電所高圧母
線電圧Ｖｈの制御精度の向上が図られる。

【００６７】図５は、本発明の第３実施例を示す同期機
の励磁装置の構成図である。

【００６８】図５が従来例を示す図６と同一符号は、同
一部分または相当部分を示し、両者の異なる主な点は、
図５では、図６の自動電圧調整部７と電力系統電圧調整
部８との構成と異にし、自動電圧調整部７Ａと電力系統
電圧調整部８Ｃとしたことである。

【００６９】自動電圧調整部７Ａは、発電機電圧設定部
７ａの代わりに発電機電圧設定部７ｇを設け、さらに、
電圧比較部７ｈを追設し、電力系統電圧調整部８Ｃは、
無効電流補正部８ｃとＡＶＲゲイン低減部８ｅを除い
て、駆動部８ｍと無効電力トランスジューサ８ｐと無効
電力設定部８ｑと補正設定部８ｒとを追設している。

【００７０】発電機電圧設定部７ｇは、ＰＳＶＲ活殺接
点７ｄを介して駆動部８ｍからの上げ下げ駆動信号の大
きさに応じて発電機電圧設定値信号を増減して出力す
る。電圧比較部７ｈは、同期機１の出力電圧が所定範囲
外となったとき、ＰＳＶＲ活殺接点７ｄを切るインタロ
ック信号を出力する。

【００７１】駆動部８ｍは、位相補償関数部８ｆかのＰ
ＳＶＲ信号と発電機電圧設定値信号Ｖｇｒとの偏差が所
定範囲外のとき、ＰＳＶＲ信号を所定の変化率で制限し
て出力する一方、所定範囲内に入ると、ＰＳＶＲ信号が
発電機電圧設定部７ｇの発電機電圧設定値信号Ｖｇｒと
の偏差に応じて上げ下げ信号を発電機電圧設定部７ｇへ
出力して発電機電圧設定値信号Ｖｇｒを増減させる。

【００７２】無効電力トランスジューサ８ｐは、計器用
電圧変成器６Ａと計器用電流変成器６Ｂから信号を入力
して同期機１の出力する無効電力を検出して無効電力検
出信号を出力する。加算部８ｓは、無効電力検出信号と
無効電力設定信号との偏差を算出して偏差信号を出力す
る。無効電力設定部８ｑは、予め設定された無効電力設
定信号を出力する。

【００７３】補正設定部８ｒは、加算部８ｓから出力さ
れる偏差信号に所定の垂下率Ｋｃｃｃを乗算して出力す
る。

【００７４】以上の構成で、ＰＳＶＲ活殺接点７ｄが開
となっているものとする。

【００７５】電力系統電圧調整部８Ｃでは、発電所高圧
母線電圧Ｖｈが電圧検出部８ａにより検出され、この検
出信号が母線電圧設定部８ｂの設定信号と加算部８ｉに
よって演算され得られる偏差信号が不感帯設定部８ｎを
介して加算部８ｊへ入力される。ここで、加算部８ｊで
は補正設定部８ｒの出力信号も加算される。次に、加算
部８ｊの出力信号は、ＰＳＶＲ出力リミット部８ｈを介
してＰＳＶＲゲイン設定部８ｄへ入力される。ＰＳＶＲ
ゲイン設定部８ｄによって所定ゲインが乗算された信号
は位相補償関数部８ｆへ入力される。

【００７６】位相補償関数部８ｆでは、入力信号に位相
補償が施されて位相補償された信号がＰＳＶＲ信号Ｐと
して駆動部８ｍへ出力される。

【００７７】次に、ＰＳＶＲ活殺接点７ｄを開閉する入
切信号が入となると、駆動部８ｍでは、ＰＳＶＲ信号Ｐ
と発電機電圧設定値信号Ｖｇｒとの偏差がある範囲外の
とき所定の変化率である範囲内へＰＳＶＲ信号Ｐが移行
する。この間、駆動部８ｍから上げ下げ信号の出力を禁
止する。

【００７８】その後、ＰＳＶＲ信号Ｐが前記ある範囲内
に入ると、ＰＳＶＲ信号Ｐと発電機電圧設定値信号Ｖｇ
ｒとの偏差に応じた上げ下げ信号が発電機電圧設定部７
ｇへ出力される。これによって、ＰＳＶＲ信号Ｐと発電
機電圧設定値信号Ｖｇｒとの偏差がほぼ零に近くなり、
ＰＳＶＲ信号Ｐが増減すれば、その量に応じた上げ下げ
信号が出力され、ＰＳＶＲ信号Ｐに発電機電圧設定値信
号Ｖｇｒが追従する。

【００７９】そして、同期機１の電圧Ｖｇは、自動電圧
調整部７Ａにより発電機電圧設定値信号Ｖｇｒとの偏差
が零となるように制御され、結果として発電所高圧母線
電圧Ｖｈが母線電圧設定部８ｂの設定値に制御される。

【００８０】一方、同期機１の無効電力が無効電力トラ
ンスジューサ８ｐによって検出され、無効電力検出信号
と無効電力設定部８ｑの設定信号とが加算部８ｓにより
加減算され偏差信号が補正設定部８ｒへ入力する

【００８１】補正設定部８ｒでは、予め設定された垂下
特性となるように垂下率Ｋｃｃｃが乗算されて得られる
信号が加算部８ｉへ出力される。

【００８２】例えば、補正設定部８ｒからは加算部８ｓ
の偏差信号に応じて図４に示すような出力信号が加算部
８ｉへ出力される。これにより、偏差ΔＶが加算部８ｉ
が加算され、無効電力による発電所高圧母線電圧Ｖｈの
降下に見合った分が補償される。

【００８３】このように、電力系統電圧調整部８Ｃによ
って運転中に無効電力が予め設定された無効電力より大
きくなると、発電所高圧母線電圧Ｖｈが低下する。この
ようなとき、図６に示す従来の無効電流補正部８ｃによ
る一律の値の補償では、偏差が生じて発電所高圧母線電
圧Ｖｈを所定の設定値に維持して制御することが困難と
なる。すなわち、無効電力によって発電所高圧母線電圧
Ｖｈと所定の設定値との間に偏差が生じれば、偏差を零
とするように制御がされる。ところが、自動電圧調整部
７Ａによる制御と電力系統電圧調整部８Ｃによる制御と
が平行して行われ不感帯等もあり、ある程度の偏差が生
じてしまう。このために目的とする発電所高圧母線電圧
Ｖｈの値となるように無効電力に応じて設定値の調整を
する。

【００８４】このように、本実施例では無効電力の変動
によって生じる発電所高圧母線電圧Ｖｈの変動分を無効
電力の変動分に見合って補正することによつて発電所高
圧母線電圧Ｖｈを常に目的とする所定値に維持すること
ができる。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、電力系統電圧調整信号を除外したとき、発電機電
圧設定値信号を保持し、電力系統電圧調整信号を投入し
ても、発電機電圧設定値信号と電力系統電圧調整信号と
の偏差を零とするように発電機電圧設定値信号を増減す
るようにしたために、発電機電圧設定値信号が大きな変
動を伴うことがなくバンプレスに切替えることができ
る。

【００８６】請求項２の発明によれば、無効電力の大き
さに応じて母線電圧検出信号が補正され、制御精度が向
上する。また、従来のＡＶＲゲイン低減部や発電機電圧
制限部が不要となり構成を単純にすることができる。

【００８７】請求項３の発明によれば、電力系統電圧調
整信号を除外したとき、発電機電圧設定値信号を保持
し、電力系統電圧調整信号を投入しても、発電機電圧設
定値信号と電力系統電圧調整信号との偏差を零とするよ
うに発電機電圧設定値信号を増減するようにしたため
に、発電機電圧設定値信号が大きな変動を伴うことがな
くバンプレスに切替えることができる。また、無効電力
の大きさに応じて母線電圧検出信号が補正され、制御精
度が向上する。

【００８８】請求項４の発明によれば、電力系統電圧調
整信号の投入前、偏差演算手段の出力がほぼ零に維持さ
れ、電力系統電圧調整信号が投入されてもバンプレスに
切替えられ、電力系統電圧調整信号との偏差信号が所定
値以上のとき第１切替接点を介して低周期の上げ下げ信
号を徐々に出力するから遅い速度で発電機電圧設定値信
号を電力系統電圧調整信号に追従させることができる。
変化率制限手段の出力信号と電力系統電圧調整信号との
偏差が所定以下となると第２切替接点を介して高周期の
上げ下げ信号が出力され、速い速度で発電機電圧設定値
信号を電力系統電圧調整信号に追従させることができ
る。従って、電力系統電圧調整信号の投入がバンプレス
に切替えられ発電機電圧設定値信号が電力系統電圧調整
信号へ追従することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す同期機の励磁装置の
構成図である。

【図２】図１の同期機の励磁装置に備える駆動部の一例
を示す構成図である。

【図３】本発明の第２実施例を示す同期機の励磁装置の
構成図である。

【図４】図３の同期機の励磁装置に備える補正設定部の
作用を示す説明図である。

【図５】本発明の第３実施例を示す同期機の励磁装置の
構成図である。

【図６】従来例を示す同期機の励磁装置の構成図であ
る。

【符号の説明】

１同期機２主変圧器３遮断器４発電所高圧母線５励磁装置主回路部６Ａ計器用電圧変成器６Ｂ計器用電流変成器７自動電圧調整部７ａ発電機電圧設定部７ｂＡＶＲ演算部７ｃ電力系統安定化信号処理部７ｄＰＳＶＲ活殺接点７ｅ，７ｆ，８ｓ加算部７ｇ発電機電圧設定部７ｈ電圧比較部８ａ電圧検出部８ｂ母線電圧設定部８ｃ無効電流補正部８ｄＰＳＶＲゲイン設定部８ｆ位相補償関数部８ｍ駆動部８ｐ無効電力検出部８ｑ無効電力設定部８ｒ補正設定部２０，２２，切替手段２１変化率制限手段２３，２４偏差演算手段２５ａ，２５ｂ切替接点２６低パルス信号発生手段２７高パルス信号発生手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発電所の母線電圧検出信号と母線電圧設
定信号との偏差に基づく電力系統電圧調整信号の投入に
よって発電所の母線電圧を所定値に維持するように調整
する電力系統電圧調整部と、前記発電所の母線に接続さ
れる同期機の出力電圧検出信号と発電機電圧設定部が出
力する同期機の発電機電圧設定値信号との電圧偏差信号
に基づく信号によって前記同期機の出力電圧を所定値に
維持するように調整する自動電圧調整部とを有する同期
機の励磁装置において、前記電力系統電圧調整信号が除外されたとき、前記発電
機電圧設定部が出力する前記発電機電圧設定値信号を保
持する一方、前記電力系統電圧調整信号が投入されたと
き、前記電力系統電圧調整信号と前記発電機電圧設定値
信号との偏差を零とするように前記発電機電圧設定部が
出力する前記発電機電圧設定値信号を駆動信号によって
増減する駆動部を設けることを特徴とする同期機の励磁
装置。
【請求項２】発電所の母線電圧検出信号と母線電圧設
定信号との偏差に基づく電力系統電圧調整信号の投入に
よって発電所の母線電圧を所定値に維持するように調整
する電力系統電圧調整部と、前記発電所の母線に接続さ
れる同期機の出力電圧検出信号と発電機電圧設定部が出
力する同期機の発電機電圧設定値信号との電圧偏差信号
に基づく信号によって前記同期機の出力電圧を所定値に
維持するように調整する自動電圧調整部とを有する同期
機の励磁装置において、前記同期機の無効電力に伴う母線電圧検出信号の降下に
見合う補正信号によって前記母線電圧設定信号を補正す
る補正部を設けることを特徴とする同期機の励磁装置。
【請求項３】発電所の母線電圧検出信号と母線電圧設
定信号との偏差に基づく電力系統電圧調整信号の投入に
よって発電所の母線電圧を所定値に維持するように調整
する電力系統電圧調整部と、前記発電所の母線に接続さ
れる同期機の出力電圧検出信号と発電機電圧設定部が出
力する同期機の発電機電圧設定値信号との電圧偏差信号
に基づく信号によって前記同期機の出力電圧を所定値に
維持するように調整する自動電圧調整部とを有する同期
機の励磁装置において、前記電力系統電圧調整信号が除外されたとき、前記発電
機電圧設定部が出力する前記発電機電圧設定値信号を保
持する一方、前記電力系統電圧調整信号が投入されたと
き、前記電力系統電圧調整信号と前記発電機電圧設定値
信号との偏差を零とするように前記発電機電圧設定部が
出力する前記発電機電圧設定値信号を駆動信号によって
増減する駆動部と、前記同期機の無効電力に伴う母線電
圧検出信号の降下に見合う補正信号によって前記母線電
圧設定信号を補正する補正部を設けることを特徴とする
同期機の励磁装置。
【請求項４】前記駆動部は、前記電力系統電圧調整信号が除外されているとき、前記
発電機電圧設定値信号を出力する一方、前記電力系統電
圧調整信号が投入されたとき、前記発電機電圧設定値信
号から切替えて前記電力系統電圧調整信号を出力する第
１切替手段と、この第１切替手段から入力する前記発電機電圧設定値信
号を出力する一方、前記電力系統電圧調整信号が投入さ
れたとき、前記発電機電圧設定値信号から所定の変化率
で制限されて電力系統電圧調整信号へ移行する出力信号
を出力する変化率制限手段と、前記変化率制限手段の前記出力信号と前記発電機電圧設
定値信号との偏差を演算して偏差信号を出力する偏差演
算手段と、前記偏差演算手段の前記偏差信号を第１切替接点を介し
て入力し偏差信号の大きさに応じて前記発電機電圧設定
部が出力する前記発電機電圧設定値信号を増減させる上
げ下げ低パルス信号を出力する低パルス発生手段と、前記偏差演算手段の偏差信号を第２切替接点を介して入
力し偏差信号の大きさに応じて前記発電機電圧設定部が
出力する前記発電機電圧設定値信号を増減させる上げ下
げ高パルス信号を出力する高パルス発生手段と、前記電力系統電圧調整信号と前記変化率制限手段の出力
信号との偏差信号が所定値以上のとき前記第１切替接点
を閉とする一方、前記偏差信号が所定値未満のとき前記
第２切替接点を閉とする第２切替手段とを設けるように
したことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載のいず
れかの同期機の励磁装置。