JPH09130978A - 非常用電源装置 - Google Patents

非常用電源装置

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JPH09130978A
JPH09130978A JP7281215A JP28121595A JPH09130978A JP H09130978 A JPH09130978 A JP H09130978A JP 7281215 A JP7281215 A JP 7281215A JP 28121595 A JP28121595 A JP 28121595A JP H09130978 A JPH09130978 A JP H09130978A
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JP
Japan
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voltage
power
emergency power
emergency
synchronization
Prior art date
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Pending
Application number
JP7281215A
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English (en)
Inventor
Toshimitsu Nakagawa
敏光 中川
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 非常用発電装置は、送電系統や所内系統の事
故で停電した場合、始動指令を与えてから電圧確立まで
の時間を消防法で40秒以内と規定されている。非常用
負荷容量が大きいと、1台の大容量の発電装置で供給す
ると始動時間が遅れるので、小又は中容量の発電装置を
複数台設置して、短時間で始動することが行われる。こ
の場合、同期時間をいかに短縮するかが課題となってい
る。 【解決手段】 同期化装置を各発電装置に設け、基準機
を基準に同期操作を行い、基準機との電圧差△V,周波
数差△f,位相差△φを検出し、設定電圧差SV,設定
周波数差Sf,設定位相差Sφとを同時に比較し、夫々
設定された差内になったとき、同期投入指令部5から遮
断器の投入指令を出す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は非常用電源装置に関
し、特に、非常時に複数台の発電装置を短時間で並列運
転して大容量負荷に電力を供給する電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ビル施設用等の非常用電源装置で、大容
量の発電装置を設置する場合、ガスタービンは汽力装置
に比べて構造が簡単で重量が軽く、冷却装置等の補機が
少なく、また、始動,停止が容易なため自動化に適し、
更に、建設期間も短い等の理由により、非常用発電装置
の原動機として多く使用されている。
【0003】一方、防災用負荷に使用する非常用発電装
置は、始動指令を与えてから電圧確立までの時間が消防
法によって40秒以内と規定されているが、ガスタービ
ン発電機の場合、大容量となると時間がかかり、始動指
令から電圧確立までに40秒で可能な容量は5000〜
6000KVAが限界である。
【0004】近年、計算センターなどのコンピュータ用
の電力容量は増大し、大きな非常用電力を必要とするよ
うになってきたが、始動時間がネックとなり単機の発電
装置によって供給することはできない。そこで、複数台
の小又は中容量の発電装置を並列運転して負荷容量をカ
バーする必要が生じてきた。
【0005】複数台の発電装置を並列運転して負荷容量
をカバーする方式として、従来は複数台の発電装置に対
して自動同期化装置を1台設けて、優先機を基準として
1台づつ同期投入する方式、又は発電装置毎にそれぞれ
同期化装置を設け、優先機を基準として同期操作を行う
方式によって行われていた。
【0006】そして、この同期化装置による同期投入
は、一般的に図3に示す同期フローによって行われてい
る。
【0007】図3は同期化装置の同期投入指令を発生さ
せる同期フローで、1および2は電圧差検出部および周
波数差検出部で、基準となる発電装置の発電電圧および
周波数と、自発電装置の発電電圧および周波数とを夫々
比較し、その電圧差△Vおよぴ周波数差△fが、あらか
じめ許容範囲を設定した設定電圧差SVおよび設定周波
数差Sf以下となったとき出力信号を出す。
【0008】3は位相差検出部で、前記同様に基準とな
る発電装置の電圧位相と自発電装置の電圧位相とを比較
し、その位相差△φが設定位相差Sφ以下となったとき
出力信号を出す。
【0009】4はアンド回路で、電圧差検出部1および
周波数差検出部2の出力信号を入力し、両信号が同時に
入力したとき、位相差検出部3に出力信号を出す。
【0010】5は同期投入指令部で、位相差検出部3の
出力信号が投入したとき、遮断器に投入指令を出し、遮
断器を投入して基準機と並列運転を行う。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】複数台の発電装置を1
台の同期化装置で同期投入するものは、基準となる発電
装置(以下、基準機と略称)に始動指令を出してエンジ
ンを始動し、40秒以内で電圧を確立して遮断器を投入
し、次に、2台目の発電装置を始動して、1台目の基準
機と電圧、周波数および位相を合わせて2台目を同期投
入して基準機と並列運転を行い、3台目以降も同様の手
順で1台づつ同期投入するので、並列運転台数が多いと
全部を並列運転するまでに相当の時間を要する。
【0012】また、各発電装置毎に同期化装置を備えた
ものは、基準機を始動してこれを基準に他の発電装置し
同期操作を行うが、個々の発電装置の同期時間が必要
で、その時間にも差を生じてくる。
【0013】また、同期操作は、電圧と周波数の両方が
設定値差以内になった後に、位相を調整して同期を取る
ので遮断器投入時間が遅れてしまうという課題があっ
た。
【0014】更に、従来は、一般的に2台の発電装置を
同期投入して並列運転する場合、同期操作は、非同期の
状態で投入したときに流れる突入電流等の弊害を防ぐこ
とに重点がおかれ、安全性のみを重視し、同期投入を短
時間で行うという考えは少なくなった。
【0015】しかし、上記のようにガスタービン等によ
る発電装置を複数台並列運転して一刻も早く非常用電力
を供給する要求下にあって高速同期化が必要となってき
た。
【0016】本発明は、かかる要求に対応するために発
明したもので、複数の発電装置全台数を短時間で並列運
転する非常用電源装置を提供することを目的とするもの
である。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明において上記の課
題を解決するための手段は、複数台の非常用発電装置を
備えた非常用電源装置において、前記非常用発電装置の
夫々に同期化装置を設け、当該同期化装置は、基準とな
る1台の発電装置と電圧,周波数および位相を比較し、
夫々あらかじめ設定した許容範囲内になったとき出力信
号を出す電圧差検出部,周波数差検出部,位相差検出部
およびこれら各検出部から同時に出力信号が出されたと
きに遮断器に投入指令を出す同期投入指令部を備え、受
変電設備の異常時に前記複数の非常用発電装置を始動
し、前記基準の発電装置の電圧が確立したとき、他の発
電装置は基準となる発電装置と同期操作を行って、電圧
差,周波数差および位相差が許容範囲になったとき遮断
器に同期投入指令を出し、遮断器を投入して基準の発電
装置と並列運転を行い、短時間で非常用負荷電力を供給
する。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態に基づいて説明する。
【0019】図1は計算センターのコンピュータ用非常
用電源装置の概略配線図で、複数の発電装置を1組とし
て1つの系統を構成し、非常用負荷電力を供給する。大
容量の非常用電源装置の場合は、同様の構成の複数の系
統により非常用負荷電力が供給される。
【0020】図1において、G1〜G3およびGnは非常
用発電装置で、例えばガスタービンEと発電機Gによっ
て構成され、始動指令を与えてから電圧が確立するまで
の時間が40秒以内を充足する。52G1〜52G3およ
び52Gnは、前記各発電装置の遮断器、52GMは負
荷を接続する遮断器で、コンピュータ負荷や冷凍、その
他無停電電源装置等の負荷が接続される。
【0021】Sy1〜Sy3およびSynは各発電装置G1
〜G3およびGnに夫々設けられた同期化装置で、同期化
条件を作るための自動電圧平衡手段、自動揃速手段およ
び自動同期投入手段を備えている。自動同期投入手段は
図2に示す同期フローにより、遮断器に同期投入指令を
出す。
【0022】6は非常用電源装置の制御装置で、常時負
荷に電力を供給している受変電設備(買電系統)に事故
が発生して停電した場合等の異常事態が発生し、異常信
号が入力した場合に必要な複数の発電装置G1〜Gnに始
動指令を与え、基準となる優先機を特定し、この基準と
なる発電装置が電圧を確立したときに、その情報を他の
発電装置の同期化装置に与え、各同期化装置は同期操作
を行う。
【0023】図2は本発明の同期化装置Sy1〜Syn
同期フローで、図3と異なる点は、電圧差検出部1,周
波数差検出部2および位相差検出部3の各出力信号をア
ンド回路4に入力し、これら3つの出力信号が同時に入
力されたとき、同期投入指令部5に信号を入力し、同期
投入指令部5から遮断器に投入指令を出すようにした点
である。このようにすることで、同期時間が10〜20
秒短縮される。
【0024】位相差検出部3の設定位相差Sφの設定
は、両発電機の位相差により同期投入したときの軸トル
クに加わる過渡トルクを見極め、投入時の位相差の許容
範囲限界まで広げて(例えば電気角30゜)設定すれ
ば、始動から同期投入までの時間を更に短縮できる。
【0025】また、基準機との電圧差△Vおよび周波数
差△fの検出,調整も、調整幅の違いから、設定範囲に
入るまでの時間(同期時間)が余計にかかる原因となる
が、これについても発電機停止時にシュミレーション回
路を設け、タイマーによって1週間に1度行われる始動
テストの時、設定合わせを行うことで、△V,f△のず
れがほとんど無い状態に保つことができる。このように
することにより、同期操作は、位相差検出のみに重点を
おけばよいことになり、同期時間は更に短縮される。
【0026】なお、電圧差△V,周波数差△fのプレセ
ットによる方法で多少の無効横流や有効横流が流れる
が、基本的には問題とはならない。
【0027】
【発明の効果】本発明は以上のように受変電設備の停電
時の異常時に、複数の非常用発電装置全体を始動し、基
準機が電圧を確立すると同時に、各発電装置は電圧、周
波数および位相をこれに合わせて遮断器を同期投入する
ので、短時間で全発電装置の並列運転が可能となる。
【0028】計算センターのコンピュータは、停電の許
容される時間が冷却装置の関係で1分とされている。。
本発明において4000KVA4台の発電装置を全機並
列運転するまで1分以内を実現した。
【0029】また、30000KVA級の非常用電源装
置が必要な場合に、ガスタービン発電装置単機で供給し
ようとすると、ガスタービン機関が大形となり、始動か
ら全負荷運転まで4分程度かかり、計算センターの非常
用発電装置としては適用できなかったが、本発明におい
ては、この容量を複数台の(例えば、6,000KVA
×5台)非常用発電装置を高速同期を行い、1分以内で
すべての発電装置が並列運転完了し、全負荷に電力を供
給することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の概略配線図。
【図2】本発明の同期フロー図。
【図3】従来の同期フロー図。
【符号の説明】
1…電圧差検出部 2…周波数差検出部 3…位相差検出部 4…アンド回路 5…同期投入指令部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数台の非常用発電装置を備えた非常用
    電源装置において、前記非常用発電装置の夫々に同期化
    装置を設け、当該同期化装置は、基準となる1台の発電
    装置と電圧,周波数および位相を比較し、夫々あらかじ
    め設定した許容範囲内になったとき出力信号を出す電圧
    差検出部,周波数差検出部,位相差検出部およびこれら
    各検出部から同時に出力信号が出されたときに遮断器に
    投入指令を出す同期投入指令部を備え、受変電設備の異
    常時に前記複数の非常用発電装置を始動し、前記基準の
    発電装置の電圧が確立したとき、他の発電装置は基準と
    なる発電装置と同期操作を行って、電圧差,周波数差お
    よび位相差が許容範囲内になったとき遮断器に同期投入
    指令を出すようにしたことを特徴とする非常用電源装
    置。
JP7281215A 1995-10-30 1995-10-30 非常用電源装置 Pending JPH09130978A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009017695A (ja) * 2007-07-05 2009-01-22 Chugoku Electric Power Co Inc:The 受電設備の電力供給システム
EP2157687A1 (en) * 2008-08-19 2010-02-24 Converteam Technology Ltd Generators
JP5459395B2 (ja) * 2010-04-30 2014-04-02 富士通株式会社 無停電電源装置とその使用方法、及びサーバシステム
CN108494279A (zh) * 2018-03-22 2018-09-04 深圳市海浦蒙特科技有限公司 应急电源及其输出电压控制方法及装置

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