JPH0898598A

JPH0898598A - 同期機の過励磁制限装置

Info

Publication number: JPH0898598A
Application number: JP6226847A
Authority: JP
Inventors: Masanori Shimizu; 正憲清水; Masaru Shimomura; 勝下村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-09-21
Filing date: 1994-09-21
Publication date: 1996-04-12
Anticipated expiration: 2014-08-25
Also published as: JP2941664B2

Abstract

(57)【要約】【目的】過励磁が繰り返し発生した場合でも、電力系
統の安定度確保のための許容限度まで過励磁を許容し、
かつ電力系統の安定性を確保可能にする。【構成】界磁巻線２の過励磁の許容値の基準となる界
磁電流に関する積算値を求める積算装置１１と、この積
算値を該積算値出力によるコンデンサ２７の充電等によ
り記憶する記憶器１３と、その記憶値に積算装置１１で
得た積算値を加算する加算器１４とを設け、この加算器
１４による加算値が予め設定された制限値を超えた場合
に、界磁制御制限手段１６に、自動電圧調整器４による
界磁制御を制限させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、同期機界磁巻線の過
電流による絶縁低下を防止するのに利用する同期機の過
励磁制限装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１２は例えば特開昭５６―１５１９５
号公報に示された従来の過励磁制限装置を示す回路図で
あり、図において、１は界磁巻線２を有する同期機、４
は同期機１および界磁巻線２間に、計器用変圧器３を介
して接続された自動電圧調整器である。

【０００３】また、６は界磁電流の分流器で、自動電圧
調整器４および界磁巻線２間に接続され、界磁電流を分
流して、これを絶縁増幅器７を介して出力可能としてい
る。８はその分流した界磁電流と許容界磁電流設定回路
５にて設定された界磁電流の設定値とを比較してその偏
差を求める偏差検出器、９は偏差信号を増幅して自動電
圧調整器４へ入力する増幅器である。

【０００４】次に動作について説明する。自動電圧調整
器４は、計器用変圧器３を介して同期機１の端子電圧を
検出し、その検出値に応じて界磁巻線２の界磁電流を制
御する。一方、分流器６により分流された分流界磁電流
は、絶縁増幅器７を介して出力され、この出力値は、偏
差検出器８で許容界磁電流設定回路５にて設定された設
定値と比較され、その出力値と設定値との偏差信号が検
出される。

【０００５】そして、検出された偏差信号は、増幅器９
を介して適当なレベルの信号に増幅された後に、自動電
圧調整器４の混合器に供給され、ここで、上記の界磁電
流を許容以下になるように制御する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の同期機の過励磁
制限装置は以上のように構成されているので、許容界磁
電流設定回路５における界磁電流設定値については固定
され、あるいは同期機の冷却水，ガス等による自動変更
が可能となっているが、上記自動電圧調整器４による制
限を開始するまでの時間については瞬時、一定時限或い
は反限時特性を持たせたもの等でも上記設定値は固定の
ままであり、もし電力系統の要求で繰り返し過渡的な過
励磁が発生した時も同じ動作を繰り返すだけで、過励磁
発生により積算される界磁電流に関する積算値（Ｉ² −
１）ｔが過励磁発生の度に加算され、遂には界磁巻線２
の耐量（限度値）を越えるおそれがあるなどの問題点が
あった。

【０００７】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、過励磁が繰り返し発生し
た場合でも、電力系統の安定度確保のための許容限度ま
で過励磁を許容できるとともに、電力系統の安定性を確
保できる同期機の過励磁制限装置を得ることを目的とす
る。

【０００８】請求項２の発明は界磁電流が定格値以下に
なったとき、記憶器に記憶させた積算値を界磁巻線の熱
時定数で減衰させることにより、効果的に過励磁制限を
行うことができる同期機の過励磁制限装置を得ることを
目的とする。

【０００９】請求項３の発明は積算値を界磁巻線の温度
値に変換して記憶させ、この記憶値を界磁巻線の時定数
で減衰させることにより、効果的に過励磁制限を実現で
きる同期機の過励磁制限装置を得ることを目的とする。

【００１０】請求項４の発明は減衰目標値を負の値と
し、この値を目標として積算器出力を速やかに減衰する
ことができる同期機の過励磁制限装置を得ることを目的
とする。

【００１１】請求項５の発明は同期機の界磁電流値に応
じて制限開始後の制限動作を予測することにより、過励
磁の制限開始時期を変化させ、同期機が許容する限度ま
で、すなわち、界磁巻線の耐量限度まで過励磁状態のま
まで制限なく励磁制御を継続でき、電力系統の安定度維
持に寄与できる同期機の過励磁制限装置を得ることを目
的とする。

【００１２】請求項６の発明は同期機が無負荷時か、系
統に接続されているかに応じて、過励磁の制限開始時期
を最適に設定できる同期機の過励磁制限装置を得ること
を目的とする。

【００１３】請求項７の発明は界磁電流値にもとづい
て、過励磁制限開始後の積算値を予測演算し、この演算
結果に応じて過励磁の制限開始時期を変化させることが
できる同期機の過励磁制限装置を得ることを目的とす
る。

【００１４】請求項８の発明は同期機が無負荷か、系統
に接続されているかに応じて選択した自動積算予測値に
より、過励磁の制限開始時期を変化させることができる
同期機の過励磁制限装置を得ることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る同
期機の過励磁制限装置は、界磁巻線の過励磁の許容値の
基準となる界磁電流に関する積算値を求める積算装置
と、該積算装置で求めた積算値を、該積算値出力のコン
デンサへの充電により記憶する記憶器と、該記憶器に記
憶した記憶値に上記積算装置で得た積算値を加算する加
算器とを設け、該加算器で得た加算値が予め設定された
制限値を超えた場合に、界磁制御制限手段に、自動電圧
調整器による界磁制御を制限させるようにしたものであ
る。

【００１６】請求項２の発明に係る同期機の過励磁制限
装置は、界磁電流が定格値以下になったとき、記憶器に
より記憶した積算値を界磁巻線の熱時定数で減衰させる
減衰回路を設けたものである。

【００１７】請求項３の発明に係る同期機の過励磁制限
装置は、界磁巻線の過励磁の許容値の基準となる界磁電
流に関する積算値を求める積算装置と、該積算装置で求
めた積算値を、温度値に変換して記憶する記憶器と、該
記憶器に記憶した記憶値に上記積算装置で得た積算値の
温度値を加算する加算器とを設け、該加算器で得た加算
値が予め設定された制限値を超えた場合に、界磁制御制
限手段に、自動電圧調整器による界磁制御を制限させる
ようにし、減衰回路に、上記界磁電流が定格値以下にな
った際に、記憶器により記憶した上記温度値を界磁巻線
の熱時定数で減衰させるようにしたものである。

【００１８】請求項４の発明に係る同期機の過励磁制限
装置は、減衰回路に、界磁電流が定格値以下になった際
に、記憶器により記憶した温度値を界磁巻線の熱時定数
で減衰させるようにし、目標値演算回路に、上記界磁電
流が定格値以下に復帰した後に、該界磁電流に相当する
界磁巻線の温度を演算させて、この温度に向って上記減
衰回路に、上記記憶した温度値を界磁巻線の時定数で減
衰させるようにしたものである。

【００１９】請求項５の発明に係る同期機の過励磁制限
装置は、界磁巻線の回磁電流値に応じて過励磁の制限開
始後の積算値を予測設定し、このときの界磁電流値に応
じ段階的に上記予測した積算値を切り換えて、制限開始
時期を変化させる予測装置とを設けて、加算器に、該予
測装置および積算装置の各積算値出力を加算させ、この
加算結果にもとづき、自動電圧調整器による過励磁の制
限開始時期を変化させるようにしたものである。

【００２０】請求項６の発明に係る同期機の過励磁制限
装置は、予測装置を、加算器に選択的に接続され、かつ
同期機が無負荷のときの予測装置および該同期機が系統
に接続されているときの予測装置から構成したものであ
る。

【００２１】請求項７の発明に係る同期機の過励磁制限
装置は、界磁巻線の過励磁の許容値の基準となる界磁電
流に関する積算値を求める積算装置と、上記界磁巻線の
回磁電流値を用いて過励磁の制限開始後の積算値を予測
計算式にもとづいて予測計算する自動積算値予測装置と
を設けて、加算器に、該自動積算値予測装置および上記
積算装置の各積算値出力を加算させ、この加算結果にも
とづき、自動電圧調整器による過励磁の制限開始時期を
変化させるようにしたものである。

【００２２】請求項８の発明に係る同期機の過励磁制限
装置は、自動積算値予測装置を、加算器に選択的に接続
され、かつ同期機の無負荷のときの自動積算値予測装置
および該同期機が系統に接続されているときの自動積算
値予測装置から構成したものである。

【００２３】

【作用】請求項１の発明における同期機の過励磁制限装
置は、同期機の界磁電流が定格値を越えたときの励磁電
流に関する積算値をその都度加算して記憶器に記憶し、
限度値からその積算値を差し引いた値をその時の許容値
として制限を開始するため、繰り返し過励磁状態が発生
しても、確実に限度値以内で制限可能にする。

【００２４】請求項２の発明における同期機の過励磁制
限装置は、同期機の界磁電流が定格値を越えた時の積算
値を記憶器に記憶させ、その積算値を同期機界磁巻線の
熱時定数により減衰させるようにする。

【００２５】請求項３の発明における同期機の過励磁制
限装置は、同期機の界磁電流が定格値を越えた時の積算
値を温度値に変換して記憶器に記憶させ、その温度値を
同期機界磁巻線の熱時定数により減衰させるようにす
る。

【００２６】請求項４の発明における同期機の過励磁制
限装置は、同期機の界磁電流が定格値を越えた時の積算
値を温度値に変換して記憶器に記憶させるとともに、界
磁電流が定格値以下に復帰後、その時の界磁電流に相当
する界磁巻線の温度を演算し、その温度に向って記憶さ
れた温度値を同期機界磁巻線の熱時定数により減衰させ
るようにする。

【００２７】請求項５の発明における同期機の過励磁制
限装置は、同期機の界磁電流が少なく、制限開始後規定
値内に戻る時間が短く、過励磁の制限開始後の界磁電流
に関する積算値が小さいと予測される時は、長い時間過
励磁を許容し、電力系統の安定度向上に寄与させ、逆に
界磁巻線に流れる電流が多く制限開始後規定値内に戻る
時間が長く、かつ制限開始後の上記積算値が大きいと予
測されるときは、短時間しか過励磁を許容しないように
作用する。

【００２８】請求項６の発明における同期機の過励磁制
限装置は、同期機が無負荷の時と、系統に接続されてい
る時とに応じて変化する界磁電流にもとづき、最適の積
算予測値をそれぞれ別々に出力可能にし、これらの各出
力値を積算装置が出力する積算値と加算し、この加算結
果にもとづき自動電圧調整器による界磁電圧調整を最適
化する。

【００２９】請求項７の発明における同期機の過励磁制
限装置は、界磁電流から直接過励磁の制限開始後の積算
値を予測演算することで、予測値設定器，リレーなどを
用いずに、小形かつ安価な予測装置にて積算値の予測を
行えるようにする。

【００３０】請求項８の発明における同期機の過励磁制
限装置は、同期機が無負荷の時と、系統に接続されてい
る時とに応じて変化する界磁電流にもとづき、界磁電流
から直接得た積算予測値をそれぞれ選択的に出力可能に
し、これにより自動電圧調整器による界磁電圧調整を行
えるようにする。

【００３１】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１において、１０は増幅器９の出力をオン，オ
フする接点１０ａを持ったリレー、１１は絶縁増幅器７
の出力を入力とし、界磁電流に関する積算値（Ｉ² −
１）ｔを求める積算装置、１２は絶縁増幅器７の出力に
もとづいて、界磁電流が定格以下に復帰したことを検出
する比較器である。

【００３２】また、１３は積算装置１１の出力（積算
値）を比較器１２からの指令により記憶する記憶器、１
４は積算装置１１の出力と記憶器１３の出力とを加算す
る加算器、１５は制限開始のための動作設定器、１６は
加算器１４の出力と動作設定器１５で設定した動作設定
値とを比較し、リレー１０を動作させる比較器である。
なお、このほかの図１２に示したものと同一の構成部分
には同一符号を付して、その重複する説明を省略する。

【００３３】次に動作について説明する。通常、同期機
１の界磁巻線２の耐量は規格にて規定されている。ここ
でいう耐量とは界磁巻線の過電流耐量、即ち定格の何倍
まで電流を流すことが出来るかを示すものである。しか
るに、ｔ＝３０／（Ｉ² −１）の式で示すｔは明らかに
時間の次元をもつ量であって上記耐量とは物理的な意義
が全く異なる。式の意味するところは定格における発熱
量を超える発熱量とその継続時間の積が約３０になるま
では同期機は正常に運転できなければならないことを示
している。ここで、Ｉは同期機の定格状態における界磁
電流を１で示す単位法で表したものである。

【００３４】従って、同期機１を保護するためには、積
算値である（Ｉ² −１）ｔが３０になる前に界磁電流を
定格電流（１Ｐ．Ｕ．）以下に制限すればよい。しかし
ながら、従来は記憶器１３がないため、例えば過励磁制
限に要する時間を考慮し、積算値が１５程度（制限を開
始しても定格値以下に引き戻すのに積算値として１５を
必要とした時）で一律に制限がかかるように、動作設定
器１５が設定されていた。

【００３５】従って、繰り返し界磁電流が定格値を越え
た場合、同じ積算値１５で制限がかかるため、２度目は
正常に制限がかかっても同期機の耐量を越えたところで
しか制限がかからないことになり、界磁巻線２の保護が
できなかった。

【００３６】なぜならば、前回の積算値１５に今回の積
算値１５が加算され、さらに制限開始から引戻すまでの
積算値を加算すると、耐量値３０をオーバーすることに
なるからである。

【００３７】この発明では、積算装置１１および記憶器
１３を設けることにより、例えば一度界磁電流が定格値
を越えたときの積算値である記憶値を５とすると、２度
目以降はこの記憶値５に新たに積算値を加算していくこ
とにより、常に同期機１の許容限度で制限がかかるよう
にしている。

【００３８】次に具体的な実施例について説明する。図
２は比較器１２と記憶器１３の詳細を示し、図におい
て、２１は界磁電流の定格値を設定する設定器、２２は
界磁電流に比例した絶縁増幅器７の出力を設定値と比較
する比較回路、２３，２４は界磁電流が設定器２１によ
る設定値より大きくなったとき動作するリレーおよびオ
フディレイタイマーリレー、２５はリレー２３を駆動す
るためのトランジスタである。

【００３９】また、２６は記憶器１３を構成する積分回
路、２７は積分回路２６用のコンデンサ、２４ａはコン
デンサ２７に並列接続された上記オフディレイタイマー
リレー２４の常閉接点である。

【００４０】さらに、２３ａ，２３ｂ，２３ｃは比較器
１２に設けられ、このうち２３ａは絶縁増幅器７および
積算装置１１間に接続された常開接点、２３ｂは積算装
置１１および記憶器１３間に接続された常開接点、２３
ｂは積算装置１１および記憶器１３間に接続された常開
接点、２３ｃは積算装置１１と比較器１２との間に接続
された常閉接点である。

【００４１】また、積算装置において、１１ａは界磁電
流Ｉの２乗を求める乗算回路、１１ｂは設定値｀１´の
設定器、１１ｃは差分回路、１１ｄは積分回路である。

【００４２】この実施例では、界磁電流が定格値以上に
なると比較回路２２の出力が負から正に変わり、トラン
ジスタ２５が導通し、リレー２３，オフディレイタイマ
ーリレー２４が動作する。

【００４３】このうち、リレー２３がオンとなると、常
開接点２３ａ，２３ｂがオンになり、積算装置１１の出
力が積分回路２６に入力されると同時に、オフディレイ
タイマーリレー２４もオンとなり、積分回路２６の積分
用コンデンサ２７を短絡していた常閉接点２４ａがオフ
となり、コンデンサ２７の充電、すなわち、積算値の記
憶が開始される。

【００４４】一方、界磁電流が定格以下になると、リレ
ー２３がオフとなり、積算装置１１への入力はゼロに切
り換わり、上記の積算値が一定に保たれる。そして、界
磁電流が定格以下になり一定時間経過すると、オフディ
レイタイマーリレー２４の減衰回路としての常閉接点２
４ｃが閉じ、コンデンサが短絡され、記憶されていた積
算値がリセットされる。

【００４５】この動作が短時間でくり返されて、過励磁
状態がくり返される場合にも積算値が記憶され、一定時
間が経つとリセットされ、通常状態にもどることにな
る。

【００４６】なお、この実施例では、記憶器１３を、コ
ンデンサ２７を接続した積分回路２６で構成した場合を
説明したが、予め設定された値を順次加算していく方
法、例えば界磁電流が定格値を超えた時間ごとの予め設
定された値を加算回路にて加算し、これを記憶データと
して保持するようにしてもよく、上記実施例と同様の効
果を奏する。また、リレー２３，オフディレイタイマー
リレー２４はトランジスタ等の半導体を用いても実現で
きる。

【００４７】実施例２．なお、実施例１では、積算値を
記憶器１３に一定時間記憶させる場合について述べた
が、この積算値は、本来的に、同期機１の界磁巻線２の
熱時定数で減衰させる方がより効果的な過励磁制限が可
能となる。

【００４８】図３はこの熱時定数減衰可能な過励磁制限
装置の具体例を示し、図において、３１は比較器１２内
のリレー２３に並列接続された他のリレー、３２は記憶
器１３内に設けられたコンデンサ、３１ｂは比較器１２
内に設けられた上記リレー３１の常閉接点で、この常閉
接点３１ｂおよびコンデンサ３２の直列回路が、コンデ
ンサ２７に対し並列接続されている。

【００４９】また、３３は積分回路２６の入出力側にあ
る差分回路３６に上記リレー３１の常開接点３１ａを介
して接続されたフィードバック回路であり、このほか
の、図２に示したものと同一の構成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。

【００５０】この実施例によれば、界磁電流値が定格値
以下になると比較器１２の中に追加したリレー３１の常
開接点３１ａ，常閉接点３１ｂが閉じて、積分回路２６
の積分定数が調整されるとともに、その積分出力がフィ
ードバック回路３３を通じて積分回路２６の入力側にフ
ィードバックされ、界磁巻線２の熱時定数に相当する一
定の時定数で減衰していく。ここで、常閉接点３１ｂ，
コンデンサ３２は減衰回路Ａを構成している。

【００５１】これにより、界磁電流値が定格値以上とな
ると、上記積算値を、図２について説明した場合と同様
に記憶し、一方、定格値以下になると、その記憶した積
算値を界磁巻線２の熱時定数で減衰させることができ
る。この様子を図４に示し、同図において、Ｉ_f は界磁
電流であり、Ｐは積算値出力である。

【００５２】実施例３．また、実施例１では、上記積算
値を記憶器１３に一定時間記憶させる場合について述べ
たが、その積算値を図５に示すような温度変換器５１に
通して、界磁巻線２の温度値に変更し、この温度値とし
て記憶器１３に記憶させてもよい。この場合でも、界磁
電流値が定格値以下になれば、その記憶した温度相当の
記憶値を、界磁巻線の熱時定数で減衰させることとな
る。

【００５３】実施例４．さらに、実施例３では上記積算
値を比較器１２内の温度変換器５１により温度値に変換
して記憶させ、同期機１における界磁巻線２の熱時定数
により減衰させる場合を述べたが、この減衰させる目標
値は温度上昇値がゼロにもどる値となっている。しか
し、現実には界磁電流値は定格値より小さく制限される
ため、減衰させる積算値の目標はより低い値となる。

【００５４】この実施例では、実施例３においてゼロを
目標にして積算値の減衰を行ってきたのに対し、この目
標値を界磁電流値から計算される界磁巻線温度と定格界
磁電流値相当の界磁巻線温度との差とするようにしてい
る。

【００５５】この実施例を図５について説明すると、５
２は目標値演算回路、５３はＩ² を演算する乗算回路、
５４はＩ² を温度に変換する温度変換器、５５は定格値
相当の巻線温度を設定する温度設定器、５６は界磁電流
から計算される温度と温度設定器５５で設定される定格
値相当の温度との差分回路である。

【００５６】また、５７は記憶器１３の出力を入力値と
して基準値設定器５９の基準値と比較する比較器、５８
は積算値が基準値としてのゼロ以上のとき、トランジス
タ６０を介してオンとなるリレー、５８ａ，５８ｂはリ
レー５８の常開接点および常閉接点で、常開接点５８ａ
は差分回路５６および上記リレー２３の常閉接点２３ｃ
との間に接続されている。

【００５７】これによると、差分回路５６の出力値は界
磁電流値が定格値のときゼロとなり、定格値以下で負の
値となり、積算値の目標に使用できる。すなわち、この
実施例では過励磁状態が解除され、つまりリレー２３が
オフとなると、積算器入力は差分回路出力となるため、
定格以下であれば、図６に示すように積算器出力は減衰
目標値Ｄである負の値を目指して減衰していく。従っ
て、実際の動作に即した積算器出力が得られる。

【００５８】なお、この場合においては、積算値出力を
入力値とする比較器５７と、積算値がゼロ以上のときオ
ンになるリレー５８とを上記のように追加することによ
り、積算値がゼロ以下になると積算器への入力をゼロに
する。

【００５９】また、上記各実施例ともアナログ回路で説
明したが、ディジタル回路あるいはマイクロプロセッサ
等を使用した制御装置におけるソフトウエアでも実現で
き、上記実施例と同様な効果を奏する。

【００６０】また、上記各実施例では励磁機を持たない
励磁制御装置にて説明したが、ブラシレス励磁機、直流
励磁機等の回転励磁機を有する励磁制御装置においても
同様の効果を奏する。

【００６１】実施例５．図７はこの発明の別の実施例を
示す過励磁制限装置のブロック図である。これについて
説明すると、１０は増幅器９の出力をオン，オフする接
点１０ａを持ったリレー、１１は絶縁増幅器７の出力を
入力とし界磁電流に関する積算値（Ｉ²−１）ｔを求め
る装置である。

【００６２】また、１８は絶縁増幅器７の出力を入力と
し制限開始後の積算値を予測する予測装置、１４は積算
装置１１と予測装置１８の各信号を加算する加算器、１
５は制限開始のための動作設定器、１６は加算器１４の
出力と動作設定器１５の設定値とを比較しリレー１０を
動作させる比較器、１７は発電機としての同期機１と電
力系統との間に接続された遮断器である。

【００６３】次に動作について説明する。通常、同期機
の界磁巻線の耐量ｔは規格等で指定されており、上記の
ように、ｔ＝３０／（Ｉ² −１）で表される。従って、
同期機を保護するためには上記積算値（Ｉ² −１）ｔが
３０になる前に定格電流（１Ｐ．Ｕ）以下に制限すれば
よい。

【００６４】しかしながら、従来のものは制限開始して
も、同期機１の界磁時定数により瞬時には界磁電流が定
格電流以下に減衰しないので、制限開始後にも積算され
る最悪の積算値を想定し、例えば積算値が５程度（最悪
の場合制限を開始しても、定格値以下に引き戻されるま
で積算値が２５積算されると想定）で一律に制限がかか
るように動作設定器１５が設定されていた。従って、最
悪以外のケースの場合では、早く制限がかかることにな
り、同期機の耐量ｔを充分に活用できなかった。

【００６５】このため、この発明では、積算装置１１お
よび予測装置１８を設けることにより、制限開始後の積
算値が少ないと予測される時は、過励磁状態を長く許容
し、電力系統安定度向上に寄与するとともに、積算値が
多いと予測される時は、早く制限を行い、界磁巻線２を
保護するようにしたものである。

【００６６】次に、これを具体的な実施例について説明
する。図８は予測装置１８の詳細を示し、同図におい
て、７１ａ〜７１ｊは予め界磁電流値に応じ、その時点
で制限がかかった時の上記積算値の推定値を設定する複
数個（図２では１０個）の予測値設定器、７２ａ〜７２
ｊは比較器７３ａ〜７３ｊの動作値を設定する設定器で
ある。

【００６７】７３ａ〜７３ｊは絶縁増幅器７の出力の大
きさと設定器７２ａ〜７２ｊの設定値とを比較し、リレ
ー７４Ａ〜７４Ｊをそれぞれ動作させる上記比較器、７
４ａ〜７４ｊは予測値設定器７１ａ〜７１ｊの出力を入
―切するリレー７４Ａ〜７４Ｊの接点、７５は各接点７
４ａ〜７４ｊを介して入力される予測値設定器７１ａ〜
７１ｊの出力を加算する加算器である。

【００６８】また、図９は積算装置１１の詳細を示し、
同図において、７６はＩの２乗を計算する乗算回路、７
７は上記耐量ｔの式において、（Ｉ² −１）の中の１に
相当する設定器、７８は（Ｉ² −１）ほ積算する積分回
路である。

【００６９】次に動作について説明する。絶縁増幅器７
の出力、つまり界磁電流が増加すると、動作設定値が最
も低い設定器７２ａの比較器７３ａに接続されたリレー
７４Ａが動作し、このリレー７４Ａの接点７４ａを介し
て予測値設定器７１ａの出力が加算器７５に入力され
る。

【００７０】同様に界磁電流の増加に従って、順次リレ
ー７４Ｂ〜７４Ｊが動作し、予測値設定器７１ｂ〜７１
ｊの出力が加算器７５に加えられていくので、加算器７
５の出力は界磁電流の増加に応じ大きくなる。

【００７１】そして、この予測装置１８の出力が積算装
置１１の出力と加算器１４にて加算されるため、加算器
１４の出力も界磁電流の変化に応じて変化する。従っ
て、動作設定器１５は固定であり、界磁電流が大きいと
きは早めに、逆に界磁電流が小さいときは遅く、リレー
１０が動作するため、制限開始時期が界磁電流値に応じ
変化する。

【００７２】この動作により、同期機の能力限度までの
運転が可能となり、かつ確実な保護が可能となる。な
お、予測値設定器７１ａ〜７１ｊ，設定器７２ａ〜７２
ｊ，比較器７３ａ〜７３ｊおよびリレー７４Ａ〜７４Ｊ
の数は要求される精度に応じて決めればよいが、当然、
数を多くするほど精度はよくなる。

【００７３】この例では、予測値設定器７１ａ〜７１ｊ
の出力を順次加算する方法で説明したが、予測値設定器
７１ａ〜７１ｊの出力を順次切り換える方法でも同様の
効果を奏する。また、リレー１０，リレー７４Ａ〜７４
Ｊはトランジスタ等の半導体を用いても実現できる。

【００７４】実施例６．なお、上記実施例５では、単に
界磁電流により予測値設定器７１ａ〜７１ｊを切り換え
る場合について述べたが、同期機１が無負荷の時と系統
に接続されている時では界磁電流の変化が異なり、同一
界磁電流でも制限開始後の積算値（Ｉ²−１）ｔも異っ
てくる。

【００７５】そこで、図１０に示すように、無負荷の場
合の予測装置１８ａと、系統に接続される場合の予測装
置１８ｂと、同期機１が系統に接続されている時に動作
する、例えば遮断器１７の接点７９にて動作するリレー
８０とを追加することにより、無負荷時および系統に接
続されている時のどちらにも対応することができる。

【００７６】この場合でも、予測装置１８ａ，１８ｂを
２台置かず、予測値設定器７１ａ〜７１ｊを２組置くこ
とによっても同様の効果を奏する。

【００７７】なお、同期機１の界磁電流の変化は、一般
的に無負荷時は開回路時定数Ｔｄｏ’、系統に接続され
ている時は時定数Ｔｇにて変化し、これらはＴｇ＝（Ｘ
ｄ’＋Ｘｅ）・Ｔｄｏ’／（Ｖｄ＋Ｘｅ）の関係があ
る。ここで、Ｘｄ，Ｘｄ’は同期機のリアクタンス、Ｘ
ｅは電力系統のリアクタンスである。

【００７８】実施例７．また、実施例１では界磁電流値
に応じ予測値設定器７１ａ〜７１ｊを切り換える場合に
ついて述べたが、界磁電流から直接、自動的に制限開始
後の積算値の予測値を演算する図１１に示すような自動
積算値形の自動積算値予測装置１８Ａを用いることもで
きる

【００７９】この自動積算値予測装置１８Ａは、制限開
始後の積算値（Ｉ² −１）ｔの下記の予測計算式を簡略
化した簡易予測値＝Ｋ（Ｉ＋３）（Ｉ−１）を実現した
ものである。

【００８０】

【数１】

【００８１】但し、ｔ₁ は制限開始から許容電流値へも
どるまでにかかる時間であり、Ｋは界磁電流が変化する
時定数で決まる係数である。

【００８２】すなわち、図１１において、８１は上記定
数｀３´の定数設定器、８２は上記界磁電流Ｉと定数設
定器８１で設定した定数｀３´とを加算する加算器、８
３は上記定数｀−１´定数設定器８１と異なる定数設定
器、８４は界磁電流Ｉと定数設定器８３で設定した定数
｀−１´とを加算する加算器、８５は加算器８２と加算
器８４との信号を乗算する乗算回路、８６は乗算回路８
５の出力（Ｉ＋３）（Ｉ−１）に係数Ｋを掛けた後増幅
する増幅器である。

【００８３】このように、自動積算値予測装置１８Ａを
用いることで、実施例１あるいは実施例２のように複数
個の予測値設定器７１ａ〜７１ｊ，リレー７４Ａ〜７４
Ｊ，比較器７３ａ〜７３ｊが不要となり、装置の構成を
簡素化かつ小型化できる。

【００８４】これによれば、上記自動積算値予測装置１
８Ａで予測計算した積算値および上記積算装置１１の積
算値出力とを加算器１４で加算し、この加算結果にもと
づいて、自動電圧調整器４による過励磁の制限開始時期
を変化させることができる。

【００８５】そして、ここでは、簡略化した上記簡易測
定値を用いる場合を示したが、当然上記数式１の式をそ
のまま回路化しても同様の効果を奏する。

【００８６】実施例８．なお、実施例７では、１回路だ
けを示したが、実施例６と同様に、同期機が無負荷時の
自動積算値予測装置と、系統に接続されている時の自動
積算値予測装置との２回路を設け、リレーにより切り換
えることにより、無負荷時および系統接続時の両方につ
いて対応できる。

【００８７】なお、上記実施例５〜８ではアナログ回路
で説明したが、ディジタル回路あるいはマイクロプロセ
ッサ等を使用したソフトウエアでも実現でき、上記実施
例と同様な効果を奏する。

【００８８】また、同様に実施例５〜８では励磁機を持
たない励磁制御装置にて説明したが、ブラシレス励磁
機，直流励磁機等の回転励磁機を有する励磁制御装置に
ても同様の効果を奏する。

【００８９】なお、同期機の運転状態に応じての切り換
えについては、無負荷時と系統接続時の２種について記
載したが、さらに切り換え数を増やすことにより、系統
状態に応じて切り換えることが必要な場合にも、容易に
対応できる。

【００９０】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、界磁巻線の過励磁の許容値の基準となる界磁電流に
関する積算値を求める積算装置と、該積算装置で求めた
積算値を、該積算値出力のコンデンサへの充電により記
憶する記憶器と、該記憶器に記憶した記憶値に上記積算
装置で得た積算値を加算する加算器とを設け、該加算器
で得た加算値が予め設定された制限値を超えた場合に、
界磁制御制限手段に、自動電圧調整器による界磁制御を
制限させるように構成したので、過励磁が繰り返し発生
した場合でも、電力系統の安定度確保のための許容限度
まで過励磁を許容できるとともに、電力系統の安定性を
確保できるものを得ることができる効果がある。

【００９１】請求項２の発明によれば、界磁電流が定格
値以下になったとき、記憶器により記憶した積算値を界
磁巻線の熱時定数で減衰させる減衰回路を設けるように
構成したので、界磁電流が定格値以下になると、記憶器
に記憶させた積算値を界磁巻線の熱時定数で減衰させる
ことができ、効果的に過励磁制限を行うことができるも
のを得ることができる効果がある。

【００９２】請求項３の発明によれば、界磁巻線の過励
磁の許容値の基準となる界磁電流に関する積算値を求め
る積算装置と、該積算装置で求めた積算値を、温度値に
変換して記憶する記憶器と、該記憶器に記憶した記憶値
に上記積算装置で得た積算値の温度値を加算する加算器
とを設け、該加算器で得た加算値が予め設定された制限
値を超えた場合に、界磁制御制限手段に、自動電圧調整
器による界磁制御を制限させるようにし、減衰回路に、
上記界磁電流が定格値以下になった際に、記憶器により
記憶した上記温度値を界磁巻線の熱時定数で減衰させる
ように構成したので、温度値に変換して記憶した記憶値
を界磁巻線の時定数で減衰させることで、効果的に過励
磁制限を実現できるものを得ることができる効果があ
る。

【００９３】請求項４の発明によれば、減衰回路に、界
磁電流が定格値以下になった際に、記憶器により記憶し
た温度値を界磁巻線の熱時定数で減衰させるようにし、
目標値演算回路に、上記界磁電流が定格値以下に復帰し
た後に、該界磁電流に相当する界磁巻線の温度を演算さ
せて、この温度に向って上記減衰回路に、上記記憶した
温度値を界磁巻線の時定数で減衰させるように構成した
ので、減衰目標値を負の値とし、この値を目標として積
算器出力を速やかに減衰させることができるものを得る
ことができる効果がある。

【００９４】請求項５の発明によれば、界磁巻線の回磁
電流値に応じて過励磁の制限開始後の積算値を予測設定
し、このときの界磁電流値に応じ段階的に上記予測した
積算値を切り換えて、制限開始時期を変化させる予測装
置とを設けて、加算器に、該予測装置および積算装置の
各積算値出力を加算させ、この加算結果にもとづき、自
動電圧調整器による過励磁の制限開始時期を変化させる
ように構成したので、同期機の界磁電流値に応じて制限
開始後の制限動作を予測することにより、過励磁の制限
開始時期を変化させ、同期機が許容する限度まで、すな
わち、界磁巻線の耐量限度まで過励磁状態のままで制限
なく励磁制御を継続でき、電力系統の安定度維持に寄与
できるものを得ることができる効果がある。

【００９５】請求項６の発明によれば、予測装置を、加
算器に選択的に接続され、かつ同期機が無負荷のときの
予測装置および該同期機が系統に接続されているときの
予測装置からなるように構成したので、同期機が無負荷
時か、系統に接続されているかに応じて、過励磁の制限
開始時期を最適に設定できるものを得ることができる効
果がある。

【００９６】請求項７の発明によれば、界磁巻線の過励
磁の許容値の基準となる界磁電流に関する積算値を求め
る積算装置と、上記界磁巻線の回磁電流値を用いて過励
磁の制限開始後の積算値を予測計算式にもとづいて予測
計算する自動積算値予測装置とを設けて、加算器に、該
自動積算値予測装置および上記積算装置の各積算値出力
を加算させ、この加算結果にもとづき、自動電圧調整器
による過励磁の制限開始時期を変化させるように構成し
たので、界磁電流値にもとづいて、過励磁制限開始後の
積算値を予測演算し、この演算結果に応じて過励磁の制
限開始時期を変化させることができるものを得ることが
できる効果がある。

【００９７】請求項８の発明によれば、自動積算値予測
装置を、加算器に選択的に接続され、かつ同期機の無負
荷のときの自動積算値予測装置および該同期機が系統に
接続されているときの自動積算値予測装置からなるよう
に構成したので、同期機が無負荷か、系統に接続されて
いるかに応じて選択した自動積算予測値により、過励磁
の制限開始時期を変化させることができるものを得るこ
とができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による同期機の過励磁制
限装置を示すブロック図である。

【図２】図１の要部を詳細に示す回路図である。

【図３】図１の要部の他の実施例を示す回路図であ
る。

【図４】図３における界磁電流・積算器出力特性図で
ある。

【図５】図１の要部のさらに他の実施例を示す回路図
である。

【図６】図５における界磁電流・積算器出力特性図で
ある。

【図７】この発明の別の実施例による同期機の過励磁
制限装置を示すブロック図である。

【図８】図７における予測装置の詳細を示す回路図で
ある。

【図９】図７における積算装置の詳細を示す回路図で
ある。

【図１０】図７における予測装置の他の実施例を示す
ブロック図である。

【図１１】図７における予測装置の他の実施例を示す
回路図である。

【図１２】従来の同期機の過励磁制限装置を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１同期機、２界磁巻線、４自動電圧調整器、８
偏差検出器、１１積算装置、１３記憶器、１４加
算器、１６比較器（界磁制御制限手段）、１８，１８
ａ，１８ｂ予測装置、１８Ａ自動積算値予測装置、
２７コンデンサ、５２目標値演算回路、Ａ減衰回
路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同期機の端子電圧を検出し、この検出値
に応じて界磁巻線の界磁電圧を制御する自動電圧調整器
と、上記界磁巻線の界磁電流と予め設定された許容界磁
電流設定値との偏差を検出し、この検出値にもとづき上
記界磁電流を許容値以下にするように、上記自動電圧調
整器を制御する偏差検出器とを備えた同期機の過励磁制
限装置において、上記界磁巻線の過励磁の許容値の基準
となる界磁電流に関する積算値を求める積算装置と、該
積算装置で求めた積算値を、該積算値出力のコンデンサ
への充電により記憶する記憶器と、該記憶器に記憶した
記憶値に上記積算装置で得た積算値を加算する加算器
と、該加算器で得た加算値が予め設定された制限値を超
えた場合に、上記自動電圧調整器による界磁制御を制限
する界磁制御制限手段とを設けたことを特徴とする同期
機の過励磁制限装置。
【請求項２】界磁電流が定格値以下になると、記憶器
により記憶した積算値を界磁巻線の熱時定数で減衰させ
る減衰回路を設けたことを特徴とする請求項１に記載の
同期機の過励磁制限装置。
【請求項３】同期機の端子電圧を検出し、この検出値
に応じて界磁巻線の界磁電圧を制御する自動電圧調整器
と、上記界磁巻線の界磁電流と予め設定された許容界磁
電流設定値との偏差を検出し、この検出値にもとづき上
記界磁電流を許容値以下にするように、上記自動電圧調
整器を制御する偏差検出器とを備えた同期機の過励磁制
限装置において、上記界磁巻線の過励磁の許容値の基準
となる界磁電流に関する積算値を求める積算装置と、該
積算装置で求めた積算値を、温度値に変換して記憶する
記憶器と、該記憶器に記憶した記憶値に上記積算装置で
得た積算値の温度値を加算する加算器と、該加算器で得
た加算値が予め設定された制限値を超えた場合に、上記
自動電圧調整器による界磁制御を制限する界磁制御制限
手段と、上記界磁電流が定格値以下になると、記憶器に
より記憶した上記温度値を界磁巻線の熱時定数で減衰さ
せる減衰回路とを設けたことを特徴とする同期機の過励
磁制限装置。
【請求項４】同期機の端子電圧を検出し、この検出値
に応じて界磁巻線の界磁電圧を制御する自動電圧調整器
と、上記界磁巻線の界磁電流と予め設定された許容界磁
電流設定値との偏差を検出し、この検出値にもとづき上
記界磁電流を許容値以下にするように、上記自動電圧調
整器を制御する偏差検出器とを備えた同期機の過励磁制
限装置において、上記界磁巻線の過励磁の許容値の基準
となる界磁電流に関する積算値を求める積算装置と、該
積算装置で求めた積算値を、温度値に変換して記憶する
記憶器と、該記憶器に記憶した記憶値に上記積算装置で
得た積算値の温度値を加算する加算器と、該加算器で得
た加算値が予め設定された制限値を超えた場合に、上記
自動電圧調整器による界磁制御を制限する界磁制御制限
手段と、上記界磁電流が定格値以下になると、記憶器に
より記憶した上記温度値を界磁巻線の熱時定数で減衰さ
せる減衰回路と、上記界磁電流が定格値以下に復帰した
後に、該界磁電流に相当する界磁巻線の温度を演算し、
この温度を目標として上記減衰回路に、上記記憶した温
度値を界磁巻線の時定数で減衰させる目標値演算回路と
を設けたことを特徴とする同期機の過励磁制限装置。
【請求項５】同期機の端子電圧を検出し、この検出値
に応じて界磁巻線の界磁電圧を制御する自動電圧調整器
と、上記界磁巻線の界磁電流と予め設定された許容界磁
電流設定値との偏差を検出し、この検出値にもとづき上
記界磁電流を許容値以下にするように、上記自動電圧調
整器を制御する偏差検出器とを備えた同期機の過励磁制
限装置において、上記界磁巻線の過励磁の許容値の基準
となる界磁電流に関する積算値を求める積算装置と、上
記界磁巻線の回磁電流値に応じて過励磁の制限開始後の
積算値を予測設定し、このときの界磁電流値に応じ段階
的に上記予測した積算値を切り換えて、制限開始時期を
変化させる予測装置と、該予測装置および上記積算装置
の各積算値出力を加算し、この加算結果にもとづき、上
記自動電圧調整器による過励磁の制限開始時期を変化さ
せる加算器とを設けたことを特徴とする同期機の過励磁
制限装置。
【請求項６】予測装置が、加算器に選択的に接続さ
れ、かつ同期機が無負荷のときの予測装置および該同期
機が系統に接続されているときの予測装置から構成され
ている請求項５に記載の同期機の過励磁制限装置。
【請求項７】同期機の端子電圧を検出し、この検出値
に応じて界磁巻線の界磁電圧を制御する自動電圧調整器
と、上記界磁巻線の界磁電流と予め設定された許容界磁
電流設定値との偏差を検出し、この検出値にもとづき上
記界磁電流を許容値以下にするように、上記自動電圧調
整器を制御する偏差検出器とを備えた同期機の過励磁制
限装置において、上記界磁巻線の過励磁の許容値の基準
となる界磁電流に関する積算値を求める積算装置と、上
記界磁巻線の回磁電流値を用いて過励磁の制限開始後の
積算値を予測計算式にもとづいて予測計算する自動積算
値予測装置と、該自動積算値予測装置および上記積算装
置の各積算値出力を加算し、この加算結果にもとづき、
上記自動電圧調整器による過励磁の制限開始時期を変化
させる加算器とを設けてことを特徴とする同期機の過励
磁制限装置。
【請求項８】自動積算値予測装置が、加算器に選択的
に接続され、かつ同期機の無負荷のときの自動積算値予
測装置および該同期機が系統に接続されているときの自
動積算値予測装置から構成されている請求項７に記載の
同期機の過励磁制限装置。