JPS6046735A - 並行電力系統の解列方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は外部電力系統と並行運転される自家発電機系統
により負荷に電力を供給する並行電力系統の解列方法に
係シ、特に外部電力系統の停電を検出して外部電力系統
を解列する方法に関する。

〔発明の背景〕

一般に１プラントや工場等においては省エネルギーの観
点から、工場内に設置されている廃棄物消却設備から発
生する廃熱や、汚泥処理場内から発生するメタンガス等
の消化ガスを燃料とする自家発電機を設け、その発生電
力に見合う負荷に電力を供給するようにしている。しか
し、それらの廃熱や消化ガス等のエネルギー量は相当変
動することから、自家発電機の出力もそれに応じて変動
してしまうことになる。そこで通常、負荷への安定電力
供給を確保するため、自家発電機系統と外部電力系統と
を並行運転するようにし、負荷の需要電力に対して自家
発電電力が不足した場合には、外部電力系統から負荷に
電力を補充するようにし、逆に自家発電機系統に余剰電
力が発生した場合には、外部電力系統に送電するように
している。

上述のような並行電力系統において外部電力系統に停電
が発生すると、自家発電機系統の電力が外部電力系統に
供給されてしまい、自家発電機が過負荷になってしまう
ことから、外部電力系統に停電が発生したときは、その
連結部のシャ断器を解放して並行運転を解列するように
している。

ところが、上述のごとく自家発電機系統の発電出力が大
きく変動する場合には、外部電力系統の停′１１ｔを確
実に検出することが困難な場合があり、十分に自家発電
機全保護することができないという虞れがあった。この
ことを、第１図に示す並行電力系統のブロック構成図を
参照しながら更に説明する。

第１図に示すように、電力会社等の外部電力系統１から
供給される電力は、連結シャ断器２、変圧器３及び変圧
器２次シャ断器４を介して負荷母線５に供給されるよう
になっている。一方自家発電磯６から発生された電力は
発電機シャ断器７を介して負荷母線５に供給されるよう
になっている。

負荷四線５には負荷シャ断器８を介して負荷９が接続さ
れている。発電機６は廃熱や消化ガス等の廃エネルギー
全燃料とするエンジン又はタービン等のごとき駆動機１
０によって駆動されるようになっている。発電機６の出
力電圧は変成器１１によって検出され、自動電圧調整器
１２によって目標電圧との偏差に基づいた界磁制御がな
され、発電機出力電圧孕一定に保持するようになってい
る。

並行運転時に外部電力系統と発電機系統との電圧の差に
よシ生ずる無効横流は、変流器１３によって検出され、
前記自動電圧調整器１２を介してその補償を行うようｔ
こなっている、 また、変圧器３０２次側に変成器１４を介して不足電圧
リレー１５と不足周波数リレー１６が接続されている。

更に変圧器２次シャ断器４の２次側には変流器１７を介
して過電流リレー１８と潮流検出装＃１９が接続されて
いる。

このように構成される並行電力系統の外部電力系統１の
停電に伴う解列動作について次に説明する。停電の態様
として、外部電力系統の電圧が除徐に低下する不完全短
絡等による停電と、外部系統電圧が瞬時に零になる停電
とに分けて考える。

外部系統電圧が徐々に低下するような停電の場合には、
不足電圧リレー１５又は不足周波数リレー１６によって
確実にその停電を検出することができ、これによって連
結シャ断器２を解放し、外部電力系献金解列するように
している。他方、外部系統電圧が瞬時に零になる停電の
場合は、自家発電系統からの逆送電によシ変圧器２次側
の系統電圧が保持されることから、前述の不足電圧リレ
ー１５又は不足周波数リレー１Ｇによっては停電全検出
することが困難である。そこで、連結部に流れる潮流を
変流器１７によって検出し、潮流検出装置１９によって
その潮流の方向を検出し、外部電力系統から自家発電系
統に流入する潮流が零の場合には外部電力系統が停電で
あると判定し、連結シャ断器２を解放するようにしてい
る。つまり、外部電力系統からの流入電力が零になった
場合には、どのような場合でも外部電力系統を解列する
ようにしているのである。

しかしながら、上述のような停電検出方法によると、自
家発電系統の出力が一次的に増大し、外部電力系統の負
荷負担が零となった場合でも前記潮流検出装置１９が動
作してしまい、外部電力系統１が停電であると誤判断し
て連結シャ断器２全解放してしまうことになる。前述し
たようにこのような自家発電機系統の出力の一次的な増
大は前述したようにしばしば発生するため、その都度外
部電力系統を解列していると、次に自家発電機の出力が
低下したときには負荷の需要電力に応じきれず発電機６
が過負荷になってしまうという問題がある。従って、そ
のような場合、直ちに外部電力系統を並行運転させるよ
うにしなければならないのであるが、連結シャ断器２を
投入させるにあたっては、外部電力系統１と発電機６の
電圧、周波数及び位相を一致させなければならず、並行
運転に入るまでに一定の時間がかかつてしまうことにな
る、そして、その間の過負荷によシ発電機系統の過電流
リレーが動作し発電機シャ断器７も解放されてしまい、
動力負荷や非常用負荷を含むすべての負荷９が停止され
てしまうという問題があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、外部電力系統の停電を確実に検出し、
誤検出による外部電力系統の解列を低減し安定して負荷
に電力を供給することができる並Ｔｊ電力系統の解列方
法を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、並行電力系統の連結部に流れる外部１１′Ｌ
力系統からの流入潮流が零になったとき、自家発電機系
統の゛重圧又は周波数全一定時間一定率低下し、その一
定時間内に前記自家発電機に無効横流が流入されてい在
い場合、前記外部電力系統解列するようにすることによ
り、確実に外部電力系統の停電全検出して誤検出による
外部電力系統解列を低減し、負荷に安定な電力を供給し
ようと第２図に本発明の適用された一実施例装硲の系統
全体構成図金示す。なお、図において第１図図示従来例
と同一符号の付されたものは、同一機能（？Ｇ　＄　ｋ
　翁するものである。

第２図に示すように、連結部の系統電圧と潮流がそａぞ
れ電圧検出器１４と過電流リレー１８から潮流検出器２
０に入力されている。この潮流検出器の出力信号はフィ
ルタ２１を介して比較器２２に入力されている。この比
較器２２には基準設定器２３から基準設定信号が、バイ
アス設定器２４からバイアス信号が、また変流器１３の
２次電流を検出する変流器２５の出力を微分信号発生器
２６を介してロック信号がそれニどれ入力されている。

また、比較器２２の出力信号は潮流電圧設定リレー２７
の駆動素子２８とアンド回路２９とに入力されている。

アンド回路２９の他の入力端には、変流器１３の２次電
流を検出する変流器３５の出力信号と、変成器１１によ
り検出される発電機系統電圧とから無効横流零を検出す
る無効横流零検出器３６の出力信号が入力されている。

このアンド回路２９の出力はメモリ素子３０金介して、
連結シャ断器２のシャ断リレー３１の駆動素子３２に入
力されている。メモリ素子３０の内容はリセットスイッ
チ３３によって消去されるようになっている。潮流電圧
設定器３４から出力される潮流電圧設定信号は、前記潮
流電圧設定リレー２７の接点を介して自動電圧調整器１
２に入力されている。

このように構成される実施例の動作について以下に説明
する。

捷ず、不完全短絡等により外部電力系統の電圧が徐々に
低下する停電の場合は、前記従来例で説明したと同様に
、不足電圧リレー１５及び不足周波数リレー１６によっ
て検出され系統解列がなされる。従って、外部電力系統
の電圧が瞬時に零に、２つた場合の潮流による停電検出
について説明する。

に９１流検出器２０は常時、連結部の電圧と電流とを取
シ込み、外部電力系統１から負荷９側に流れる電流と電
圧のベクトル？突き合わせることＫより潮流量全検出し
、電圧信号としてフィルタ２１に出力する。フィルタ２
１によって平滑された潮流信号は比較器２２に入力さル
、基準設定器２３から出力される基準設定信号と全比較
し潮流量が零になったとき零潮流検出信号を出力する。

なお、バイアス設定器２４から入力されるバイアス信号
は、比較器′：２２の誤動作を防止するためのバイアス
として作用するものである。また、潮流検出器２０が零
潮流を検出する態様として、負荷９が解放されたときに
瞬時的に発電＠６の回転数が増加し、これにより一次的
に外部電力系統の負担が零になるときがある。そこで、
このような態様の零潮流による解列を防止するため、変
流器２５によシ発電機６の瞬時的な電流変化全検出し、
コンデンサと抵抗器からなる微分信号発生器２６によシ
、負荷解放時における瞬時回転数変化が規定回転数まで
回復する時間（約０．５秒程度）、前記比較器２２の零
潮流検出信号全出力させないようにロック信号を比較器
２２に出力している。

このようにして、連結部における零潮流が検出されると
、比較器２２の出力信号によりまず駆動素子２８によシ
潮流電圧設定リレー２７が作動され、潮流電圧設定器３
４から予め設定された潮流電圧設定信号が自動電［Ｅ調
整器１２に入力され、発電器６の出力電圧ヲー蝋率（例
えば、３〜５％程度）低下させるようにする。なお、こ
の低下時間は駆動素子２８内部に微分要素を入れること
によシ一定時間（約２〜３秒程度）に設定されている。

このように、発電機６の出力電圧を一定率低下させた場
合、発電機系統の母線には次式（１）に示す無効横流が
電力系統１側から発電機６　ｆｌｌｔｌへ流れる。

この方向の無効横流は外部電力系統が停電の場合には苓
になることから、無効横流零検出器３６において変成器
１１の２次電圧と変流器３５によｐ検出される発電機電
流とから、ベクトル検出によシ外部電力系統から発電機
側に流れる無効横流全検出し、この無効横流が零になっ
たときに、無効横流零信号全アンド回路２９に出力する
。アンド回路２９では前記比較器２２から出力される零
潮流検出信号と、前記無効横流零検出器３６から出力さ
れる無効横流零検出信号とが同時に入力され’ｊとき、
外部電力系統停電の検出信号をメモリ素子３０に出力す
る。メモリ素子３０はその停電検出信号＋Ｃ電気的に保
持し、かつ駆動素子３２を介してシャ断リレー３１を動
作させ、連結シャ断器２金シヤ断させる。これによシ外
部電力系統１が解列されることになる。なお、外部電力
系統１の停電が回復した場合には、人為的にリセットス
イッチ３３によりメモリ素子の内容を消去して、並行運
転可能な状態にリセットする。

」＝述したように、本実施例によれば、連結部における
外部電力系統から発電機系統に流れる潮流が零になった
こと？検出して、発電機系統の出力電圧を一定率一定時
間低減し、このとき発電機系統の母線に流れる無効横流
が零であるときのみ外部電力系統の停電であると判定し
て、外部電力系統を解列するようにしていることから、
前述した発？を機系統の出力電力変動に伴う誤検出全防
止することができるという効果がある。

また、本実施例によれば、誤検出に伴う外部電力系統の
解列を低減することができることから、負荷への電力供
給が安定化されるという効果がある。

なお、上記実施例においては発電機の出力電圧全低下し
て零潮流における外部電力系統の停’ｔｖ判定したもの
について説明したが、発電機電圧低下にかえて発電機周
波数を低下させるようにしても同様に検出することがで
きる。しかし、この場合エンジン又はタービンのガバナ
ーにより周波数を制御するものにあっては、周波数制御
の応答性が悪いため、発電機６の過電流リレーとの動作
協調を図る必要がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、外部電力系統の
停電を確実に検出することができることから誤検出によ
る外部電力系統の解列を低減することができ、これによ
り負荷への電力供給が安定化さ扛るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の系統構成図、第２図は本発明の適用さ
れた一実施例の系統構成図。 歌典人＝脅梨＊＝脅番弁却

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、外部電力系統と並行運転される自家発電機系統によ
   逆負荷に電力を供給する並行電力系統にあって、外部電
   力系統の停電を検出して尚該外部電力系統を解列する並
   行電力系統の解列方法において、前記両系統の連結部に
   流れる外部電力系統からの流入潮流が零になったとき、
   前記自家発電機系統の電圧又は周波数を一定時間一定率
   低下゛・シ、該一定時間内に前記自家発電機に無効横流
   が流入されないとき前記外部電力系統を解列することを
   特徴とする並行電力系統の解列方法。