JPS5850120B2 - ドウキハツデンキノレイジセイギヨソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は同期発電機の励磁制御装置に係り、特に不足励
磁制限装置を備えた励磁制御装置に関する。

一般に同期発電機の運転では、その端子電圧を検出し、
これに対応する設定電圧とを比較することにより偏差電
圧を求め、この偏差電圧で同期発電機の励磁電流を自動
的に増減する方法が最も簡単であるが、このままの状態
で運転したのでは急激な負荷変動等により脱調管種々の
不安定状態が生じ同期発電機の安定な運転は不可能であ
る。

そこで従来から第１図に示すように不足励磁制限装置を
設け、上述の偏差電圧が所定値になった時点で不足励磁
制限装置の出力により励磁電流を制御し、これによって
同期発電機の運転を行なっていた。

ここで第１図に示す従来例を簡単に説明する。

図において、１は同期発電機、２は励磁装置、３は励磁
電源変圧器、４は電圧変成器、５は偏差電圧検出器、６
は信号演算増巾器、７は励磁装置制御回路、８は電流変
成器、９は不足励磁制限装置である。

次にその動作を説明すると、まず同期発電機（以下同期
機という。

）１の端子電圧は電圧変成器４を介して偏差電圧検出器
５に入る。

この偏差電圧検出器５は、その内部に基準電圧が設定さ
れており、上記端子電圧を比較して偏差電圧を検出し、
信号演算増巾器６に出力する。

また不足励磁制限装置９は同期機１の電圧・電流を電圧
変成器４・電流変成器８により検出することにより有効
電力および無効電力を求め、同期機が規定の進相負荷運
転を越えた場合に励磁増加の信号を信号演算増巾器６に
出力するものである。

信号演算増巾器６は上述の不足励磁制限装置９および偏
差電圧検出器５の出力によ７り励磁装置制御回路７を電
圧調整し励磁装置２を制御する。

実際には第４図に示すような不足励磁制限特性ＵＥを目
安として制御する。

第４図において横軸は有効電力Ｐ１縦軸は無効電力Ｑを
示し、図中の丸みを帯びた台形状曲線は同期機１の定態
安定限界曲線を示すものであるが、同期機１が不足励磁
運転となるとこの限界曲線を越えることとなり、同期機
は脱調することになる。

したがって同期機１の励磁が、上述のように不足励磁制
限特性ＵＥ以下に下がろうとしたときに不足励磁制限装
置９の出力が生じ、信号演算増巾器６より信号を入力し
た励磁装置制御回路７は同期機１を増磁制御する方向に
制御し安定運転を保つ。

しかし最近の大電力長距離送電、例えば第３図に示され
る送電系統などにおいては、負荷側しゃ断器２４が開放
されたとき同期機１の負荷は非常に大きな線路キャパシ
タンスのみとなることがある。

したがって５００’ｋＶ、２００ＩａＩｌの送電線の例
では１、線路キャパシタンスのため同期機１の容量性負
荷Ｑｃは第４図に示すように定格不足励磁容量ＱＳとほ
ぼ等しくなり、Ｑｃが不足励磁制限特性曲線ＵＥ以下に
なる。

この場合、つまり第３図のしゃ断器２４が開放されると
、同期機１の有効電力はほぼ零となり（同期機が発電所
内の負荷あるいはローカル負荷を背負っている場合には
、その負荷分のみの有効電力となる）、容量性負荷Ｑｃ
と不足励磁制限特性曲線ＵＥとの関係はＱＯ，ｌ＞１Ｕ
Ｅｌとなって同期機は不足励磁制限装置９の働きにより
増磁制御となる。

この時、同期機１は容量性負荷のみでの単独運転となる
ため、増磁制御により同期機の端子電圧が上昇し負荷電
流が増加するので、不足励磁制限領域より脱出できず、
ますます端子電圧が上昇し過電圧保護装置の動作に至る
という不都合がある。

本発明の目的は、従来技術の欠点を除き同期機の励磁制
御を良好に行ない得る不足励磁制御装置を提供するにあ
る。

本発明は要するに、同期機１が線路キャパシタンスを負
荷とする進相負荷運転となる条件は送電線の負荷端のし
ゃ断器が開放されたときに発生する、ということに着目
したもので、同期機の有効電力を検出し、その有効電力
があらかじめ定めた値、例えば発電所内の負荷を供給す
る必要のある場合にはその負荷を僅かに上まわる値以下
になった時のみ不足励磁制限装置９の機能を除外するこ
とにより、同期機の進相運転時における不足励磁制限装
置の動作による過電圧の防止を図るものである。

以下詳細に述べることにする。

第３図は同期機を含む系統構成図の一例であり、２１は
励磁制御装置、２２は昇圧用変圧器、２３は電源側しゃ
断器、２４は負荷側しゃ断器、・２５は無限大母線、２
６は線路キャパシタンスである。

いま負荷しゃ断器２４が閉路しているとき、第５図にお
いて同期機の負荷がＡ点であったとする。

例えばこの時、系統側の保護リレーが動作し負荷側しゃ
断器２４が開放されたとすると、同期機１にかかる負荷
は線路キャパシタンス２６のみとなり、この影響により
同期機電圧は第６図Ａ点からＢ点に移動する。

第７図は、上述のように負荷しゃ断が起きた場合の同期
機電圧■Ｇおよび界磁電流■ｆの時間的変化を示したも
のであり°、図中■。

Ｌは負荷しゃ新前の同期機電圧、■ＧＮＬ１．■ＧＮＬ
２および■ＧＮＬ３はそれぞれ負荷しゃ断後の同期機電
圧で■ＧＮＬ１は一定励磁時、ｖＧＮＬ２は不足励磁制
限装置動作時、■ＧＮＬ３は自動電圧調整装置動作時の
特性である。

また図中■ｆお、■ｆＮＬ１．ＩｆＮＬ２およびＩｆＮ
Ｌ３は界磁電流であり、それぞれ同期機゛電圧がＶＧＬ
、ＶＧＮＬｔ ＋ＶＧＮＬ ２およびＶＧＮＬ３の時に
対応している。

第７図かられかるように、同期機の負荷しゃ断後の電圧
変動（ＶＧＮＬＩ ）は界磁電流が一定（■ｆＮＬｔ
）であった場合には、負荷しゃ断の時点で同期機の内部
リアタンスによって定まる値だけ上昇し、その後は時間
の経過とともに上昇する。

もしこの時、すなわち同期機の負荷が第６図Ａ点からＢ
点に変化した時、同期機運転が不足励磁制限装置の制限
特性ＵＥ内に至れば、励磁装置は同期機の界磁電流を増
加させる方向に動作する。

このため同期機電圧は第７図１ｆＮＬｓの如く急速に上
昇する。

このように同期機電圧が上昇すれば、線路キャパシタン
スに流れ込む進相分電流はますます増大し不足励磁制限
特性ＵＥから外れることなく、最終的には発電機の過電
圧保護装置の動作電圧（例えば第７図中のＶＦＲ）まで
上昇することとなる。

したがって本発明では第５図に示すように有効電力Ｐが
電力下限設定値Ｐｓに達した時点で不足励磁制限を解除
し、自動電圧調製装置により同期機の端子電圧を一定に
制御するもので、（の場合界磁電流は第７図１ｆＮＬｓ
に示す如く急速に減衰する。

る。

第２図は本発明の一実施例であり、同図において１乃至
９は第１図の各符号に対応するもので、さらに１０は電
流変成器、１１は有効電力下限検出器および１２はスイ
ッチである。

ここで同期機１は励磁装置２によって界磁電流が制御さ
れる。

この励磁装置２は励磁電源変圧器３よりその電源をとる
一方、同期機の端子電圧を電圧変成器４により検出し、
端子電圧と設定電圧との偏差を偏差電圧検出器５により
求め、信号演算増巾器６により信号増巾した上、励磁装
置制御回路７−によりその励磁装置２に内蔵されたサイ
リスクの点弧位相が制御される。

そこで負荷しゃ断後、同期機が進相負荷運転に入り前述
の規定値、すなわち不足励磁制限特性値を越えた時点で
不足励磁制限装置９を動作させ、同期機１の励磁を増加
させる。

能力有効電力下限検出器１１は同期機有効電力を検出し
、その値が電力下限制限特性ＵＰ値を起えた時点で、い
ままで働いていた不足励磁制限装置９の機能をスイッチ
１２により除外し、この状態では偏差電圧検出器５の出
力により同期機１の端子電圧を一定制御する。

以上のように有効電力が小なる領域において不足励磁制
限装置の機能を除外する本発明によれば負荷しゃ断後の
不足励磁制限装置による同期機端子電圧の異常上昇を防
止することができ、同期機の良好な励磁制御を行なうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の励磁制御装置の一例図、第２図は本発明
の一実施例、第３図は送電系統構成図の一例、第４図は
従来の不足励磁制限装置の特性説明図、第５図は第４図
に有効電力制限特性を加えた特性説明図、第６図は同期
機の負荷しゃ断による負荷移動説明図、第７図は同期機
電圧および界磁電流の時間的変化図である。 符号の説明、Ｐ・・・・・・有効電力、Ｐｓ・・・・・
・電力下限設定値、Ｑ・・・・・・無効電力、Ｑｃ・・
・・・・容量性負荷Ｑｓ・・・・・・同期機定格不足励
磁容量、ＵＥ・・・・・・不足励磁制限特性曲線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 同期発電機の端子電圧と設定電圧との偏差電圧によ
   り励磁電流を制御し、かつ上記同期発電機の有効電力及
   び無効電力が同期発電機の安態安定限界曲線の不足励磁
   制限領域に入ったとき上記偏差電圧に無関係に励磁電流
   を制限する不足励磁制限機能を有する励磁制御装置にお
   いて、上記有効電力がこの発電所の所内負荷あるいはロ
   ーカル負荷程度のものとなったとき偏差電圧に無関係に
   励磁電流を制限する上記不足励磁制限機能を無効にする
   ことを特徴とする同期発電機の励磁制御装置。