JPS5963927A - 電動機の再始動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、各種プラント等に用いられる電動機の停電後
における再始動を制御する電動機の再始動制御装置に関
する。

〔発明の技術的背景および問題点〕

一般に、各種プラント等では、停電後の復電時に、プラ
ントを早期に立ち上げるため、電動機の順序再始動制御
を採用している。再始動に際しては電源である変圧器各
社に見合った始動容量以内、すなわち始動時の電動機端
子電圧降下が所定値以内に収るようにしている。この電
圧降下値が所定以内に収まらねば電動機は始動不能どな
り、極端な例では電動機焼損や、照明設備へのフリッカ
現象が発生し、プラントとして正常に運営する°ことが
困難である。

第１図は従来技術を説明するための単線接続図である。

電源１は変圧器２、しゃ断器４を介し電動機１３　（Ｍ
ｌ　　）〜１５　（Ｄ、Ｉｎ）に接続されている０３は
計器用変圧器、５は変流器である０第２図は従来技術に
よる順序再始動例を示すフローチャートである。停電検
出は第１図の系統に設けた不足電圧リレー１８によって
行い、畿電検出は電圧リレー１９に整定値以上の電圧が
印加されることによって実施される。第２図において停
電期間ｔが所定値ｔ。以上（ｔ）ｔｏ）であれば再始動
はしない。上記所定値ｔ。は停止ｕ許容時間であり、プ
ラントのプロセス側の性質によって変化するがはｌ′ｘ
２秒程度である。停電が停電許容時間ｔ。以内であれば
、まずあらかじめ定められたＮｕｌグループの回磁接触
器１０．１１に始ｍυ指令を発し、電動機Ｍ１〜Ｍ２を
始動さぜる。次にＰＩａ１グループ始動完了時点に見合
った夕・ｆマーＴ。

がカウント完了し、Ｎｎ２グループの電動機Ｍ２＋１〜
Ｍｎ　　を同様にして始動させ、全台数が始動児了する
。即ちＮＣＬ１グループ台数およびＮＣＬ２グループ台
数はプラント計画時にあらかじめ電源容量、電圧降下値
、重要度等から算出し、決定しておく。

このような従来技術では、運転中負荷及び電圧降下値共
、計画時に予測計算することによって決定しているので
、計画時との差異が大なるものであればプラント始動を
有効に実行できない。例えば、蟲初ｐ′定したＮｎｌグ
ループ中には停電発生以前から既に停止中のものも号え
られる。このように停止中の電動機へは再始動指令を与
える必要はなく、ｌ匍１グループの実効始動台数は計画
時よりも少くなり、始動制御としては無駄が発生するこ
とになる。また、電源１の復電時の笥、圧が削画値より
も既に低下しており、更に再始動に開力しない負荷１６
が言１画値よりも増大していれば、予想外の電圧降下を
起因する。このため始動、不能による電動機焼損や、始
動電流の増大による変圧器二次過電流継・電器１７の動
作に至り、しゃ断器４がしゃ断してプラント全停となる
可能性がある。

ここで、この種のシステムに適用される女圧器は、通常
の運転中負荷量に加え、再始動時の電圧降下やラッシュ
電流を考慮して変圧器容量が決定されており、運転中の
負荷量に対しある程度の余裕を持っている。また、一般
に第１図の過電流継電器１７の動作値は、プラントの前
記運転中負荷や、始粱１時のラッシュ電流などの、いわ
ゆるプラントの運転特性と、ある一定の条件によって決
定された変圧器の過負荷耐量特性などに基づいて整定さ
れる。ここで、変圧器の過負荷耐量特性は変圧器が過負
荷になる前の負荷量によって変化することが知られてい
る。しかし、上記過電流継電器１１金整定する場合、こ
の過負荷耐量は過負荷前の負荷量が、例えば変圧器の定
格容量である場合の過負荷耐量として整定されており、
当然のことながら、−担整定された値は固定である。

このため、例えば停電後の再始動により、変圧器が一時
的に過負荷状態になった時、過電流継電器１７は過負荷
前（停電前）の負荷量が変圧器の定格負荷量であったも
のとして整定された値により動作する。従って、例えば
停電前の負荷量が定格７０チであり、現在の過負荷状態
にも耐えられる場合でも、停電前の負荷Ｊ１が定格１０
０チとして整定された値を越えればトリップ指令を出し
、全停となってしまう０すなわち、不電動作による全停
という１．きわめて好ましくない事態も考えられる０ 〔発明の目的〕 本発明の目的は、電源である変圧器の過負荷耐量特性が
、過負荷前、すなわち、停電時の負荷量によって変化す
ることに着目し、復電時に、停電前の負荷電流に対応す
る過負荷耐量時ｔ４を選定し、さらにこれに見合った過
電流動作特性を選定することにより、再始動時の始Ｑｂ
　１ｎ流増大による過電流要素の不要動作を防止してプ
ラントの早期立ち上げを実行する′ｒｒＬ動機の再始動
制御装置を提供することにある。

〔発明の概５２〕 本発明による電動機の再始動側砲装置は、第３図で示す
ように、停電検出手段５０により停電を検出し、こｉｌ
、から一定時間内のり電であれば゛、α型検出手段５１
の指令により、再始動電動様選定手段５２にて再始動電
動機を選定し、選定電動機始動指令中段６３′にて再始
動さぜるものであり、停電前の負荷量によって決まる電
源２の過負荷耐量特性を複数種の負荷量毎に記憶すると
共にこれら令過負荷側量特性内に設定された複数の過電
流動作特性を予め記憶しておく手段５４と、停電発生前
の負荷電流を読み込んで記憶する手段５５と、この記憶
された負荷電流値に対応する前記過負荷耐量特性を選定
する手段５６と、この選定された過負荷耐量特性以内で
選定された再始動電動機の始動電流特性をカバーする過
電流動作特性を選定する手段５７と、この選定された過
電流動作特性かにより前記電源を保護する過電流保護要
素５８とｌｒ備え、この過電流保護要素５８の過電流動
作特性を、停電前の負荷量によって決まる電源の過負荷
耐量特性に応じて設定することにより、その不要動作を
防止するものである０ 〔発明の実施例〕 以下本発明を図面に示す一実施例を参照して詳細に説明
する。第４図において、２０は電源である変圧器二次電
圧を検出する電圧検出器、２１は変圧器二次電流を検出
する電流検出器である０これらの出力値はアナログ値と
し、第５図で示す演算制御装置２４の入出力部２３へ導
入される０第５図において、２５，２６．２１は第４図
の電磁接触器１０〜１２の閉路によって閉路する補助接
点、２Ｂ、２９．３０は演算制御装置２４から出力され
る再始動指令により動作するリレーであり、リレー２８
の図示しない接点によって第４図の電磁接触器１ｏを閉
路させる。同°様に再始動指令用リレー２９は電磁接触
器１１に対応し、再始動指令用リレー３０は電磁接触器
１２に対応する０また演算制御装置２４にはあらかじめ
電動機１３　（ｈｉ、　）〜Ｊ　５　（Ｍｎ）の優先始
動順位を設定記憶させておく。

また、変圧器の過負荷前の負荷電にもとづいて決定され
ている変圧器の過負荷耐量特性ＴＲを第３図で示した記
憶手段５４に複数個設定記憶させておくｏこの特性例を
第８図に示す。第８図において、特性ＴＲｄは過負荷前
の負荷量が変圧器定格容置の９０％、特性ＴＲｅ　　は
同様に７０％、特性ＴＲｆ　　は５０％の場合である。

更に、演算制御装置２４は、第１図の過電流継電器１７
に相当する過電流保護要素５８を８３図で示したように
持っており、そのため検出入力は、電流検出ｋｒ２１（
、Ｔ　Ｄ　２）から供給される。

また、この過電流保護要素５８用として過電流動作特性
を複独個、第３図で示した記憶手段５４に設定記憶させ
ておく。この特性例を第７図壬示す。この動作特性は従
来の過電流継電器と同様の電流一時間特性で、第７図は
この動作特性ＯＣを３種類設定記憶させた場合を示す。

この記憶されている過電流動作特性ＯＣは、□任意に設
定でき、かつ過電流保護要素５８に対し任意のもの會選
んで整定できるものである。例えば、過電流保護要素５
８を特性ＯＣａ　Ｋ整定した場合、電流検出器２１　（
ＴＤ２）によって検出された電流値が、第７図で示すよ
うに電流■１であれば時間ＴＩにて動作し、その出力は
第５図の接点２２を閉路し、しゃ断機４をしゃ断させる
。

また、停電検出および復電検出は、電圧検出器２０の出
力レベルと、あらかじめ演算制御装置２４の、第３図で
示す停電検出手段５０および復電検出手段５１に設定記
憶された停電、復電毎の基準電圧とを比較して判定する
０なお、上記過電流保護要素５８には通常時、上記過負
荷耐量特性ＴＲおよび過電流動作特性ＯＣのいずれがが
選定サレルカ、この場合は、第９図の破線で示すごとく
、過負荷耐量特性ＴＲとして特性ＴＲｄ　　が、また、
この時の過電流動作特性ｏＣとして、上記粍性ＴＲｄ　
　に適合さぜるため、特性ＯＣａ　　がそれぞれ初期設
定されているものとする。

以上の構成にもとづき本提案の作用を第６因のフローチ
ャートにより説明する。先ず、停電が発生すると記憶さ
れたａ１＄電圧との比較を行い（ステップＳ１．Ｓ２）
、停電期間ｔを検出する。そして停電期間ｔｏＴｈ停電
許容時間ｔｏと比較しくステップＳｓ　）、１）１６以
上であれば、第４図の電磁接触器接点２５〜２７によっ
て記憶されているメモリ中の停電的運転電動機ＯＮ状態
記憶をリセット（ステップｓ４）し、再始動は実行しな
い。

これに対し、上記時間関係が１（１０であれば停電許容
時間内として処理し、停電前に運転状態にあった全電動
機をメモリ中から読み出す（ステツブＳ、）。次に電圧
検出器２０（ＴＤＩ）によって復電後の現在電圧値を読
み込む（ステップＳａ　　）ｏ更に再始動に関与しない
運転中の負荷１６の現在電流値を電流検出ｖｒ２１（Ｔ
Ｄ２）にて読み込む（ステップＳ？　）。従って復電時
における低運転中負荷Ｐａ＋　　は次式で求める。

Ｐｎ＝　　３Ｉ’ｌ’Ｘ１０−’（ＫＶＡ）　　＝−（
１）ここで、 Ｉ：電流検出器にて読込まれた変圧器二次電流（Ａ） ■：翫圧挟出器にて読込まれた変圧器二次電圧（Ｖ） 次に設定記憶されている再始動時の電圧降下許容値を、
（チ〕とすれｄ概略の始動可能容量ＰＲは次式で求めら
れる（ステップＳ、　）。

ｐａ　＝　、、２−ＰＲ（ＫＶＡ）　　　°°”°１２
）ここで、 ＰＲ：始動可能容量（ＫＶＡ） Ｘ　：電圧降下ｔ’ｆ’　Ｂ値（チ） ＰＴ：変圧器定格容性（ＫＶＡ） 裂Ｉｚ：変圧器パーセントインピーダンス（％）Ｐｌｌ
：迄拡巾負荷（ＫＶＡ） 次に始動可能容量ＰＲを個足し、しかも電圧降下値が所
定以内であるところの所要電Ｍ　Ｇ台数を決定する（ス
テップＳ、）。始動可能電動機は記憶されている停電前
の運転電動機中から優先順位に基づぎ、あらかじめ記憶
された各電動機毎の始動容ｊ才を加算して求める。尚、
停止（ζ前に停止していた電動機は飛び越して処理され
る。即ち始九す可能電動機と始動可能容量ＰＲとの関係
は次３式の通りである。

ここで、 Ｐｍ：各電動機の始動容量 次に始動可能電動機群の始動電流特性を算出する（ステ
ップＳ、。）。この始動電流特性は前記始動可能電動機
の総始動容量とあらかじめ設定記憶された各電動機の始
動時間とによって合成可能である。従って変圧器二次に
発生する始動時特性は第９図からＩ（ａ十ｂ）となる。

ここで、 工ａ　：運転中負荷１６による電流値 Ｉｂ　　：＃動電動機特性 一方、停電前の負荷電流は第３図で示した停電的負荷電
流検出手段５５により、あらかじめ電流検出器ｚ　ｚ　
（ＴＤ、？）から読み込まれていた値を記憶しておく（
ステップ８１Ｂ）Ｏそして、この読み込まれた値が例え
ば変圧器定格各社の５０％であれば、過負荷耐量特性選
定手段５６により、上記定格容量の５０％に対応する過
負荷耐量特性ＴＲｆが選定される。そして、現在、設定
されている過負荷耐量特性ＴＲｄ　　に代って、この実
線で示す特性ＴＲｆ　　に、自動的に設定変更がなされ
る（ステップＳ、６）。

次にステップＳ１０にて、既に算出済の、変圧器二次に
発生する始動特性は、第９図で示す特性Ｉ（ａ＋ｂ）で
あるから、現在設定されている過電流動作特性Ｏａａ　
　が最適であるかを判定するために、第３図の過電流選
定手段５７により、次の関係が成立するか、を判断する
（ステップ”’　１７　？　８０　）。

ＴＲ）ＱＣ〉Ｉ（ａ＋ｂ）　　　　−＝・（４）ここで
、 ＴＲ：変圧器の過負荷耐量特性（第８図）（）Ｃ：過電
流動作特性（第７図） 上記（４）式の関係が成立すれば始動時の始動電流によ
って、過電流保設要素５８が動作することはない。しか
も、実際の変圧器耐量特性にマツチした最適の過電流動
作特性に設定することが可能である。

第９図の例では、変圧器の過負荷耐五が特性ＴＲｄ　か
ら特性ＴＲｆ　　に自動設定変更された（ステップＳ＋
ａ）ので、過電流動作特性ＯＣも始動特性１（ａ＋ｂ）
を避けて特性ＯＣａ　から実線で示す特性ＯＣｃ　　に
自動設定変更する。

このように、過電流動作特性ＯＣを再始動時に、上げる
ことによって過電流保護要素５８の不必要な動作を避け
ることが可能である。言いかえれば上げた余裕だけある
始動ステップの実効始動台数を増加することが可能であ
り、早期立上げに寄与することになる。

この後、第３図で示した選定電動機始動指令手段６３に
より対応する電動機に始動指令を与える（ステップＳ１
２　ｐ　’ＳＩＲ）　Ｏ対応する全電動機が始動完了す
ると過電流動作特性ＯＣおよび過負荷耐量特性ＴＲを初
期値にセットする（ステップＳ、４）。

このステップ３１４は再始動時間が、通常の運転時間に
比べて短いため前記の如く、全対象電動機の始動完了時
点で処理すれば良い。

以上の如き第６図の制御を演算制御装置２４にてく、り
返し実行し停電前の運転電動機の全台数始動を行うもの
である。尚、第８図の特性Ｉｅ　は始動完了後の電動機
定常電流と前記再始動に関与しない負荷電流の合計を表
し、次の５ＴＥＰにおける運転中負荷データとして前記
電流検出器２１によって検出可能である。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、変圧器の最適過負荷耐量
特性を考慮して過電流保護要素の過電流動作特性を設定
できるので、再始動時における不必要なしゃ断およびそ
れによるプラント全停を防止でき、確実で安定した電動
機の再始動制御が可能である。

尚、本発明は誘導雷：＊Ｉｌ楊、同期電動機に関係なく
適用可能である０

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術例を示す単線結線図、第２図は従来技
術例による順序再始動を示すフローチャート、第３図は
本発明を明示する構成図、第４図は本発明を適用する系
統例を示す単線接続図、第５図は本発明によ、る電動機
の再始動制御装置の一実施例を示すブロック図、第６図
は本発明の詳細な説明するフローチャート、第７図およ
び第８図は本発明に用いる過電流動作特性、変圧器過負
荷耐量特性を示す特性図、第９図は第７図、第８囚の特
性を組合せた本発明の動作特性を示す図である０ ２・・・電源変圧器、３・・・計器用変圧器、４・・・
しゃ断器、５・・・変流器、１３〜１５・・・電動機、
２０・・・電圧検出器、２１・・・電流検出器、２４・
・・演算制御装置、５０・・・停電検出手段、５１・・
・復電検出手段、６２・・・再始動電動機逃足手段、５
３・・・選定電動機始動指令手段、５４・・・過負荷耐
量特性および過電流動作特性記憶手段、５５・・・停電
前置荷電流読込み記憶手段、５６・・・過負荷耐量特性
選定手段、６７・・・過電流動作特性選定手段、５８・
・・過電流保護要素。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 停電発生から一定時間内の復電時に、所定の選定基準に
   より選定された電動ｍを再始動する電動機の再始動制御
   装置において、停電前の負荷量によって決まる電源の過
   負荷耐量特性を複数種の負荷量毎に記憶すると共にこれ
   ら各過負荷耐量特性内に設定された複数の過電流動作特
   性を予め記憶しておく手段と、停電発生前の負荷電流を
   読み込んで記憶する手段と、この記憶された負荷電流値
   に対応する前記過負荷耐量特性を選定する手段と、この
   選定された過負荷耐量特性以内で選定された再始動電動
   機の始動電流特性をカバーする過電流動作特性を選定す
   る手段と、この選定された過電流動作特性により前記電
   源を保蒔する過電流保膜要素とを備えたことを特徴とす
   る電動機の再始動制御装置。