JPS63103620A - 交流励磁発電電動装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は交流励磁発電電動装置の保護装置に係り、特に
交流励磁同期機の２次側の異常を検出。

保護するのに好適な交流励磁発電電動装置の保護装置に
関する。

〔従来の技術〕

従来の交流励磁同期機の２次側に周波数変換装置を接続
した装置としては特公昭５３−７６２８号、特公昭５７
−６０６４５号に記載がある。従来例の交流励磁発電電
動装置を第９図に示す。

１は交流系統、２は交流系統１に接続された交流励磁同
期機、３は位相検出器で交流系統１の電圧位相と交流励
磁同期機２の電気角で表わした回転角の差に等しいすべ
り位相を検出する。４は交流励磁同期機２の２次電流の
うち１次側から見て交流系統１の電圧位相に等しい成分
（ｑ軸成分と略す。）の指令値を発生する装置である。

ｑ軸成分電流指令発生器４は例えば交流励磁同期機２の
有効電力出力、トルク、回転数もしくは交流系統１の周
波数設定値と検出値の偏差に応じて指令値を発生する。

５は交流励磁同期機２の２次電流のうち１次側から見て
交流系統１の電圧位相と電気角で−だけ位相の異なる成
分（ｄ軸成分と略す、）の指令値を発生する装置である
。ｄ軸成分電流指令発生器５は例えば交流励磁同期機２
の無効電力出力もしくは交流系統１の電圧設定値と検出
値の偏差に応じて指令値を発生する。６は電流指令演算
器で位相検出器の出力信号ｃｏｓθ　とｓｉｎθ　を用
いてｑ軸成分電流指令発生器４の出カニ９・とｄ軸成分
電流指令発生器５の出力エ−−から交流励磁同期機２の
２次側各相電流指令Ｉａ＊、　Ｉｂ”、　Ｉｃ−を演算
式（１）により演算する。但しＫは定数である。

７は交流励磁同期機２の２次側各相に電流演算器６の指
令値に応じて電流を供給する周波数変換装置で、８は交
流系統１から周波数変換装置７に接続する受電変圧器で
ある。９は交流励磁同期機２の２次電流検出器で１０は
電流指令値工・と検出値ＩＭを比較してサイリスタ点弧
角を指令する電流制御装置である。ここで特に強調した
いのは、誘導機２の２次側および周波数変換装置７の出
力側は、Ｃ相、ｂ相、Ｃ相と中性点Ｏの４線で構成され
ていることである。一般産業用可変速駆動誘導機で１次
励磁を行なう場合は、中性点を含まない３線式が広く使
用されているが、２次励磁を行なう場合、交流励磁同期
機の２次回路を中性点を含む４線式とすることは、２次
回路を流れる電流をそれぞれ独立に制御できるため運転
制御が簡便となり、そのメリットは大きい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記従来技術は、周波数変換装置７の出力
側で短絡等の異常が生じた場合、異常地点より周波数変
換装置７に近い箇所では、電流制御装置１ｏにより電流
制限され過電流検出レベルまで達しないが、短絡地点よ
り交流励磁同期機側では大きな異常電流が流れ、重大事
故に至らしめる危険性があった。

本発明の目的は、上記のような点に鑑み、２次回路側が
、中性線を含む４線で構成された交流励磁発電電動装置
において、周波数変換装置出力側の異常を検出できる信
頼性の高い、交流励磁発電電動装置の保護装置を提供す
ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕 上記目的は、交流励磁同期機の２次側中性点電流を検出
する電流検出装置、前記電流検出装置で検出された中性
点電流が所定範囲外になった時、出力を発生する異常検
出装置および２次側中性点電流検出値の高調波を抑制す
る平滑回路を設ける事により、達成される。

〔作用〕

交流励磁発電電動装置の周波数変換装置出力側に地絡事
故等の異常が生じた場合、交流励磁同期機の２次側中性
点電流が増加する。２次側中性点電流検出装置および異
常検出装置により、この２次側中性点電流を監視するこ
とにより異常検出することができる。一方、交流励磁同
期機の１次側が不平衡の異常を生じたとき２次側巻線に
は、（２−ｓ）　ｉｏ　　（ｓ　ニスリップＣＰＵ）、
ｉｏ　　：系統周波数）周波数成分を主とした比較的高
い周波数の電流成分が現れる。平滑回路は、この１次側
の異常で生じた２次側の電流信号が異常検出装置へ入力
されるのを抑制する。それによって交流励磁同期機の１
次側異常と２次側異常の判別が明確となるので、誤動作
することがない。

〔実施例〕

以下１本発明の実施例を第１図により説明する。

従来例を説明するのに用いた前記第９図と同一番号の品
は同一品を示す、ここでは第１図の中で第９図と異なる
部分についてのみ説明する。１１は交流励磁同期機の２
次側中性点電流を検出する電流検出器であり、保護する
範囲を広くとるためにできるだけ交流励磁同期機中性点
に近い位置に設置する。１２は、電流検出器１１で検出
した中性点電流値を入力し、その異常を検出する電流異
常検出装置、１３は前記の電流異常検出装置１２の異常
検出信号により周波数変換装置を停止させる信号を発生
する保護ロジックである。

正常時においては、周波数変換装置７ａ、７ｂ。

７ｃの出力電流は、それぞれ電流制御装置１０　ａ　。

１０ｂ、１０ｃにより３相正弦波状に制御されているた
め、交流励磁同期機２の２次側中性点電流は、周波数変
換装置の出力電流に較べ小さな値となっている。

周波数変換装置の出力側で異常が発生した場合、２次側
中性点電流は、所定範囲を越え異常検出信号を発生する
。この信号により保護ロジック１３を介して周波数変換
器を速やかに制御することにより、装置を保護すること
が可能となる。

異常時に発生する交流励磁同期機の２次側中性点電流は
、直流成分およびすベリ周波数成分が主であり、その大
きさは異常前の交流励磁同期機の２次側電圧により大き
く変化する。２次側電圧が低い時は、異常時の２次側中
性点電流も小さくなる傾向にありこの場合、交流励磁同
期機の１次側で不平衡の異常が生じたときに２次側中性
点に流れる電流との判別が不明瞭となり誤動作を起しや
すい。また２次側電圧が高い時は、２次側中性点電流も
大きくなる傾向にあり中性点電流検出器１１の許容電流
は」二記の最大電流以上としなければならない。

以下説明する特許請求の範囲第２項から第６項は上記の
問題点を解決するべく提案するものである。第２項から
第５項までは交流励磁同期機の１次側異常と２次側異常
の判別に関するものであり、第６項は中性点電流検出器
１１の許容電流低減に関するものである。第２、特許請
求の範囲第２項の実施例を示す。１４はすべり周波数よ
り高い周波数成分を抑制する平滑回路である。前述した
様に交流励磁周期機の１次側が不平衡の異常を生じたと
き２次側には（２−ｓ）ｆｏ　（ｓ　ニスリップＣＰＵ
）、ｆｏ　　：系統周波数）周波数成分を主とした比較
的高い周波数の電流成分が表われる。

平滑回路１４に、電流検出装置１１の検出電流俳号を通
すことにより交流励磁同期機の１次側異常と２次側異常
の判別が明確となる。

第３図に特許請求の範囲第３項の実施例を示す。

１５は時限回路であり、第４図のように２次側中性子電
流値が所定範囲Ｉ　ｗａｘを越えた時点から所定期間Ｔ
１以上、所定範囲Ｉ　ＩＩａＸを越えた場合出力を発生
する。

Ｔ１を適切に選ぶことにより、比較的高い周波数の２次
側中性点電流が流れる１次側異常の場合は異常検出信号
が発生せず、２次側異常のみ検出でき、特許請求の範囲
第２項と同様の効果が得られる。

第５図は特許請求の範囲第４項の実施例を示す。

回路の構成は前記特許請求の範囲第３項と同様に第３図
の如く表わされる。時限回路１５は第５図に示す様に２
次側中性点電流値が押室範囲Ｉ　ｓａｗを越えた時点か
ら算出し所定期間Ｔｚの間異常検出信号の発生をブロッ
クし、所定期間ＴｚからＴｊ内に再度所定範囲Ｉ　ＩＩ
ＩＩＫを越えた場合に出力を発生する。所定期間Ｔｚか
らＴ８内に出力を発生しない場合はリセットされる。

第６図は特許請求の範囲第５項の実施例を示す。

１６は交流励磁同期機の２次側中性点電流値を積算する
積算器である。第６図では中性点電流の絶対値を積分す
る方式を採用しているが、中性点電流の１乗あるいは２
乗を積分しても効果は同様に得られる。１７はリセット
回路で積算器１６で積算された２次側中性点電流をある
時期にリセットする勤らきをする。１８は積算器１６で
積算された値が所定の値Ｓｍａｘ　を越えたとき出力を
発生する異常検出装置である。第７図は上記の例を示す
もので、中性点電流が零となった時積算器１６の値をリ
セットする構成となっている。このようにすれば、運転
時のすベリの大小に依らず、リセット直前の積算値がほ
ぼ一定となるため、異常検出には好適な方法である。

第８図は特許請求の範囲第６項の実施例を示す。

１９は電流検出装置１１の励磁用電源回路を表わす。今
、２次側中性点電流が所定範囲を越えたとき異常検出装
置１２は異常検出の出力を発生するとともに、前記電源
回路１９を切り、２次側中性点電流検出装置１１の検出
機能を阻止させる。こうすることにより電流検出装置１
１の許容電流は、異常時の最大中性点電流の代りに、異
常検出範囲まで下げることが可能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、特許請求の範囲の各項目を単独、ある
いは組合せて適用することにより、中性点を含む４線式
交流励磁発電電動装置において、周波数変換装置出力側
の異常が確実に検出できるので信頼性の高い交流励磁発
電電動装置の保護装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の特許請求の範囲第１項の一実施例に係
る交流励磁発電電動装置のブロック図、第２図は本発明
の特許請求の範囲第２項の一実施例に係る交流励磁発電
電動装置のブロック図、第３図は本発明の特許請求の範
囲第３及び４項の一実施例に係る交流励磁発電電動装置
のブロック図、第４図は特許請求の範囲第３項の一実施
例の動作説明図、第５図は特許請求の範囲第４項の一実
施例の動作説明図、第６図は本発明の特許請求の範囲第
５項の一実施例に係る交流励磁発電電動機装置のブロッ
ク図、第７図は上記特許請求の範囲第５項の一実施例の
動作説明図、第８図は特許請求の範囲第６項の一実施例
に係る交流励磁発電電動装置のブロック図、第９図は従
来の交流励磁同期機６３Ａｔｎのブロック図である。 １・・・交流系統、２・・・交流励磁同期機、３・・・
位相検出器、４，５・・・電流指令発生器、６・・・電
流指令演算器、７・・・周波数変換装置、８・・・受電
変圧器、９・・・２次電流検出器、１０・・・電流制御
装置、１１・・・中性点電流検出器、１２・・・電流異
常検出装置、１３・・・保護ロジック、１４・・・平滑
回路、１５・・・時限回路、１６・・・積算器、１７・
・・リセット回路。 １８・・・異常検出装置、１９・・・励磁用電源回路、
２０・・・励磁電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、交流系統と前記交流系統に１次側が接続され、星形
   結線された２次側巻線を備えた交流励磁同期機と、星形
   結線された逆並列サイリスタ変換器の系統側各相出力端
   と中性点側出力端が、各各前記交流励磁同期機の星形結
   線された２次側各相巻線の系統側各相端子と中性点側端
   に接続された構成をもつ周波数変換装置と、前記交流励
   磁同期機の２次側巻線電流を検出して前記周波数変換装
   置を電流制御する制御装置を備えた交流励磁発電電動装
   置において、前記交流励磁周期機の２次側中性点電流を
   検出する電流検出装置と、前記電流検出装置で検出され
   た中性点電流が所定範囲外になつた時、出力を発生する
   異常検出装置を設けた事を特徴とする交流励磁発電電動
   装置の保護装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記電流検出装置
   で検出された交流励磁同期機の２次側中性点電流信号の
   うち、前記交流励磁周期機のすべり周波数より高い周波
   成分を抑制する平滑回路を設けた事を特徴とする交流励
   磁発電電動装置の保護装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記電流検出装置
   で検出された交流励磁同期機の２次側中性点電流値が、
   所定範囲を越えた時点から所定期間以上、所定範囲を越
   えた場合出力を発生する時限機能を有する異常検出装置
   を設けた事を特徴とする交流励磁発電電動装置の保護装
   置。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記電流検出装置
   で検出された交流励磁同期機の２次側中性点電流値が、
   所定範囲を越えた時点から算定した所定期間内に、再度
   所定範囲を越えた場合、出力を発生する時限機能を有す
   る異常検出装置を設けた事を特徴とする交流励磁発電電
   動装置の保護装置。 ５、特許請求の範囲第１項において、前記電流検出装置
   で検出された交流励磁同期機の２次側中性点電流値を積
   算する積算器を有し、所定時間内の２次側中性点電流積
   算量が所定量以上になつた時出力を発生する異常検出装
   置を設けた事を特徴とする交流励磁発電電動装置の保護
   装置。 ６、特許請求の範囲第１項において、前記２次側中性点
   電流が所定範囲を外れたとき出力を発生するとともに前
   記２次側中性点電流検出装置の検出機能を阻止させる機
   能を有する異常検出装置を設けた事を特徴とする交流励
   磁発電電動装置の保護装置。