KR100299260B1 - 자가 발전 설비의 계통 연계 보호장치 - Google Patents
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Abstract
전송 차단 장치를 설치함이 없이 계통 연계중의 자가 발전 설비(7)의 단독 운전을 자가 발전 설비측에서 확실하게 검출 보호할 수 있도록 한다.
자가 발전 설비(7)의 주파수 변화율이 정의 값일 때, 자가 발전 설비(7)의 진상 무효 전력의 증가 제어를 행한다. 또 주파수 변화율이 부의 값일 때, 지상 무효 전력의 증가 제어를 행한다.
또한 주파수 변화율에 의거하여 자가 발전 설비(7)의 전력 제어부(9)의 게인을 조절한다. 이 게인 조절에 의해 생기는 자가 발전 설비(7)의 전압 변동에 따라 조장되는 주파수 변동을 검지하고, 상기 검지한 주파수 변동에 의거하여 자가 발전 설비(7)를 계통 전원으로부터 분리시킨다.
Description
종래에는 일반 수요가가 코제너레이션등의 자가 발전 설비와 계통 전원을 연계하기 위해, 도 1에 나타낸 바와 같은 계통 연계 시스템이 사용되고 있다. 즉, 상위 변전소(60)에서는 계통 전원(1)의 전압을 변압기(2)를 통하여 강압하고, 차단기(3)를 통하여, 일반 수요가에 전력을 공급한다.
한편, 자가 발전 설비에서는 차단기(6)를 통하여 교류 발전기(7)의 출력을 계통 전원(1)과 연계시킨다. 교류 발전기(7)의 출력 전력의 제어는 자동 전압 조정기(AVR)(9)에 의해 교류 발전기(7)의 계자 권선(8)을 제어함으로써 이루어지고, 교류 발전기(7)의 축력 주파수는 교류 발전기(7)를 구동하는 엔진(10)의 조속기(11)에 의해 엔진 파워를 제어함으로써 이루어진다.
또한 고장 검출 수단으로는, 교류 발전기(7)의 출력 전류를 변류기(12)로 검출하여, 교류 발전기(7)의 출력 전압과의 관계로부터 발전기 이상 검출 회로(13)로 이상 전류를 검출하고, 이 검출 신호를 고장 트립 회로(20)에 주어서 차단기(6)를 개방한다.
그밖의 보호수단으로는, 차단기(6)의 출력측(변전소측)에 변류기(14)를 설치하고, 과전류 계전기(OC)(19)에 의해 고장 트립 회로(20)를 동작시킨다. 또한 계통 전원(1)의 이상시, 특히 계통 전원(1)이 차단된 경우에는, 예를 들어 차단기(3)가 개방되었을 때, 교류 발전기(7)의 출력 전력이 부하(5)에 공급되어, 주파수 또는 전압이 이상이 되는 것을 주파수 저하 계전기(UF)(15), 주파수 상승 계전기(OF)(16), 과전압 계전기(OV)(17), 부족 전압 계전기(UV)(18) 등에 의해 검출하고, 이 검출 신호에 의거하여 고장 트립 회로(20)가 차단기(6)에 대하여 트립 지령을 주어서 차단기(6)를 개방하여, 부하(5)를 보호하거나, 차단기(3)의 재폐로를 가능한 상태로 할 필요가 있다. 여기에 예를 들어, 계통 전원(1)에 이상이 발생하여 차단기(3)가 개방되었을 때, 교류 발전기(7)의 출력 전력과 부하(5)의 소요 전력이 유효성분 및 무효성분의 쌍방이 거의 같아져 있으면, 주파수나 전압도 거의 변화하지 않으므로 계전기(15∼19)의 어느 것도 동작하지 않고 운전을 계속하는 이른바 단독 운전(아일랜딩) 현상이 발생하여, 차단기(3)의 재폐로를 방해하는 사고가 발생한다.
이 때문에, 종래에는 이와 같은 단독 운전을 방지하는 목적으로, 상위 변전소(60)로부터의 전용선에 의해 접속된 전송 차단 장치(61)를 설치하여, 차단기(6)에 대하여 전송 차단하는 방법이 채용된 것이 있다. 전송 차단 장치(61)는 상위 변전소(60)의 차단기(3)가 개방이 된 신호를 검출할 때, 차단기(3)에 대하여 차단 신호를 보내어 차단기(3)를 개방하는 것이다.
전송 차단 장치(61)는 상위 변전소(60)가 멀 경우나 수요가가 많을 경우에는 설치할 필요가 있으나, 수백 KW 정도의 출력인 중소용량의 자가 발전 설비에 있어서는, 대단히 코스트가 높아서 계통 연계에 의한 실용상의 장점이 적다.
전송 차단 장치(61)는 상위 변전소(60)가 멀 경우나 수요가가 많을 경우에는, 전력 계통의 전체의 코스트를 크게 상승시키는 것은 아니므로 계통 연계에 의해 실용상의 장점이 많으므로 설치할 필요가 있다.
그러나, 수백 KW 정도의 출력인 중소 용량의 자가 발전 설비에 있어서는 대단히 코스트가 높아서 계통 연계에 의해 실용상의 장점이 적다.
본 발명의 목적은 고가의 전송 차단 장치를 설치하는 일이 없이, 계통 연계중의 자가 발전 설비의 단독 운전을 자가 발전 설비측에서 확실하게 검출 보호할 수 있는 자가 발전 설비의 계통 연계 보호 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은 폐물 이용 발전 시스템(solid-waste burning generation system), 코제너레이션(cogeneration), 연료전지, 태양광 발전 시스템을 전형례로 하는 자가 발전 설비를 계통 전원과 연계할 때의 계통 연계 보호장치에 관한 것이다.
도 1은 종래의 발전 설비의 계통 연계 보호 장치의 일례를 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명의 발전 설비의 계통 연계 보호 장치의 제1 실시형태를 나타내는 블록도.
도 3은 도 2에 나타낸 실시형태의 블록의 일부를 보충하는 도면.
도 4는 도 2에 나타낸 실시형태의 동작 설명도.
도 5는 도 2에 나타낸 실시형태의 동작 설명도.
도 6은 도 2에 나타낸 실시형태의 동작 설명도.
도 7은 도 2에 나타낸 함수 회로의 기능을 설명하기 위한 특성도.
도 8은 본 발명에 의한 발전 설비의 계통 연계 보호 장치의 제7 또는 제8 실시형태를 나타내는 블록도.
도 9는 도 8의 위상 회로를 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명에 의한 발전 설비의 계통 연계 보호 장치의 제9 또는 제10 실시형태를 나타내는 블록도.
도 11은 본 발명에 의한 발전 설비의 계통 연계 보호 장치의 제11 실시형태의 일부만을 나타내는 블록도.
도 12는 본 발명에 의한 계통 연계 보호 장치의 제12 실시형태를 나타내는 블록도.
도 13은 도 12에 나타낸 실시형태의 블록의 일부를 보충하는 도면.
도 14는 도 12에 나타낸 실시형태의 동작 설명도.
도 15는 도 12에 나타낸 실시형태의 동작 설명도.
도 16은 도 12에 나타낸 실시형태의 동작 설명도.
도 17은 도 12에 나타낸 실시형태의 동작 설명도.
도 18은 본 발명에 의한 계통 연계 보호 장치의 제13 실시형태를 나타내는 블록도.
도 19는 제2 실시형태의 블록의 일부를 보충하는 도면.
도 20은 본 발명에 의한 계통 연계 보호 장치의 제14 실시형태를 나타내는 블록도.
도 21은 본 발명에 의한 계통 연계 보호 장치의 제15 실시형태를 나타내는 블록도.
도 22는 제16 실시형태의 블록의 일부를 보충하는 도면.
도 23은 제17 실시형태의 블록의 일부를 보충하는 도면.
도 24는 제18 실시형태의 블록의 일부를 보충하는 도면.
도 25는 본 발명에 의한 계통 연계 보호 장치의 제19 실시형태를 나타내는 블록도.
도 26은 도 25에 나타낸 실시형태의 동작 설명도.
도 27은 도 25에 나타낸 실시형태의 동작 설명도.
도 28은 도 25에 나타낸 실시형태의 동작 설명도.
도 29는 도 25에 나타낸 실시형태의 동작 설명도.
도 30은 본 발명에 의한 계통 연계 보호 장치의 제20 실시형태를 나타내는 블록도.
도 31은 본 발명에 의한 계통 연계 보호 장치의 제21 실시형태를 나타내는 블록도.
도 32는 본 발명에 의한 계통 연계 보호 장치의 제22 실시형태를 나타내기 위해 보충하는 도면.
도 33은 도 32는 본 발명에 의한 계통 연계 보호 장치의 제23 실시형태를 나타내는 블록도.
도 34는 본 발명에 의한 계통 연계 보호 장치의 제24 실시형태를 나타내는 블록도의 일부를 보충하는 도면.
도 35는 본 발명에 의한 계통 연계 보호 장치의 제26 실시형태를 나타내는 블록도.
도 36은 본 발명에 의한 계통 연계 보호 장치의 제27 실시형태를 나타내기 위해 보충하는 도면.
도 37은 본 발명에 의한 계통 연계 보호 장치의 제28 실시형태를 나타내는 블록도.
도 38은 본 발명에 의한 계통 연계 보호 장치의 제28 실시형태를 나타내는 개통도의 일부를 보충하는 도면.
발명의개시
상기 목적은 다음과 같은 장치에 의해 달성된다. 즉, 계통 전원에 차단기를 개재해서 연계되는 전력 제어부를 갖는 자가 발전 설비의 계통 연계 보호 장치에 있어서,
상기 자가 발전 설비의 출력 주파수를 검출하는 주파수 검출기와, 상기 주파수 검출기에서 검출한 주파수의 변화율을 검출하는 주파수 변화율 검출기와,
이 주파수 변화율 검출기에 의해 검출한 주파수 변화율로부터 상기 자가 발전 설비의 전압 또는 무효 전력의 변동 기준을 연산하는 연산 수단과,
이 변동 기준에 의한 주파수 변화율이 정의 값일 때 상기 자가 발전 설비의 진상 무효 전력의 증가, 또는 상기 자가 발전 설비의 출력 전압의 저하를 행하는 제1 제어 수단과,
상기 주파수 변화율이 부의 값일 때, 지상 무효 전력의 증가 또는 상기 자가 발전 설비의 출력 전압의 상승을 행하고, 상기 자가 발전 설비의 전력 제어부를 제어하는 제2 제어 수단과,
상기 주파수 변화율에 의거하여 상기 자가 발전 설비의 전력 제어부의 게인을 조절하는 게인 조절 수단과,
상기 자가 발전 설비의 전압 변동에 따라 조장되는 주파수 변동을 검지하여, 그 검지된 주파수 변동에 의거하여 상기 자가 발전 설비를 상기 계통 모선으로부터 분리시키는 보호 수단을 구비한다.
또한 상기 목적은 다음의 장치에 의해서도 달성된다. 즉, 자가 발전 설비를 차단기를 개재해서 계통 전원과 연계하는 계통 연계 시스템에 있어서,
상기 자가 발전 설비의 출력 주파수의 변화를 검출하는 출력 주파수 변화 검출 수단과,
상기 자가 발전 설비의 무효 전력, 출력 설정 전압, 출력 전류, 출력 전압 위상 및 출력 전류 위상의 어느 것을 제어하기 위해 상기 자가 발전 설비에 제어 신호를 출력하는 제어 수단과,
상기 자가 발전 설비의 무효 전력의 변화율을 검출하는 무효 전력 변화율 검출 수단과,
상기 자가 발전 설비의 출력 전압의 기준의 변화율을 검출하는 전압 변화율 검출 수단과,
상기 무효 전력 변화율 검출 수단 및 상기 전압 변화율 검출 수단에 의해 상기 자가 발전 설비의 상기 주파수의 변화가 검출될 때, 상기 자가 발전 설비의 출력을 변화시키는 주파수 변화를 조장하는 조장 수단과,
이 조장 수단에 의해 조장되는 것에 따라서 상기 무효 전력 변화율이 저하될하는 것에 의거하여 상기 자가 발전 설비의 운전 형태를 설정하는 운전 형태 설정 수단을 구비한다.
또한 상기 목적은 다음의 장치에 의해서도 달성된다. 즉, 계통 전원에 차단기를 개재해서 연계되는 전력 제어부를 갖는 자가 발전 설비의 계통 연계 보호 장치에 있어서,
상기 자가 발전 설비의 출력 주파수를 검출하는 주파수 검출기와, 이 주파수 검출기에서 검출한 주파수의 변화율을 검출하는 주파수 변화율 검출기와,
상기 자가 발전 설비의 무효 전력을 검출하여, 이 무효 전력 검출치를 예정 무효 전력 기준으로 제어하기 위해 제1 전압 기준에 의해 제어되는 저속 응답 무효 전력 제어 수단과,
상기 주파수 변화율 검출기에 의해 상기 주파수의 변화율이 정의 값임을 검출할 때 상기 무효 전력을 진상 방향으로 변화시켜 상기 주파수 변화율 검출기에 의해 상기 주파수 변화율이 부의 값임을 검출할 때 상기 무효 전력을 지상 방향으로 변화시키기 위한 무효 전력 변동 기준과, 상기 무효 전력으로부터 무효 전력 변동을 검출한 값과를 비교함으로써 얻어지는 제2 전압 기준에 의해 제어되는 고속 무효 전력 제어 수단과,
상기 저속 무효 전력 제어 수단의 제1 전압 기준과 고속 무효 전력 제어 수단의 제2 전압 기준에 의거하여 얻어지는 제3 전압 기준에 의해 상기 자가 발전 설비의 출력 전압을 제어하는 전압 제어 수단과,
상기 고속 무효 전력 제어 수단의 제2의 전압 기준과 상기 무효 전력의 변동치에 의거하여 상기 계통 모선으로부터 상기 자가 발전 설비를 분리시키는 보호 수단을 구비한다.
또한 상기 목적은 다음과 같은 장치에 의해서도 달성된다. 즉, 자가 발전 설비를 차단기를 개재해서 계통 전원과 연계하는 계통 연계 시스템에 있어서,
상기 자가 발전 설비의 출력 주파수를 검출하는 주파수 검출기와, 상기 주파수 검출기에서 검출한 주파수의 변화율을 검출하는 주파수 변화율 검출기와,
상기 주파수 변화율 검출기에 의해 검출한 주파수 변화율로부터 전압 변동 기준을 연산하여, 이 전압 변동 기준에 의해 주파수 변화율이 정의 값일 때 상기 자가 발전 설비의 진상 무효 전력을 증가 또는 상기 자가 발전 설비의 출력 전압을 저하시켜, 주파수 변화율이 부의 값일 때 지상 무효 전력을 증가 또는 상기 자가 발전 설비의 상기 출력 전압을 상승시키도록 상기 자가 발전 설비를 제어하는 함수 회로와,
상기 자가 발전 설비의 유효 전력을 검출하는 유효 전력 검출기와, 상기 유효 전력 검출기에서 검출한 유효 전력이 적을 때, 상기 자가 발전 설비의 출력 주파수에서 충분한 변동이 얻어지도록 상기 함수 회로로부터 출력되는 전압 변동 기준을 크게 하는 보정을 가하는 전압 변동 기준 보정 수단과,
상기 자가 발전 설비의 전압 변동에 따라 조장되는 주파수 변동을 검지하여, 상기 자가 발전 설비를 상기 계통 모선으로부터 분리시키는 보호 장치를 구비한다.
또한 상기 목적은 다음의 장치에 의해서도 달성된다. 즉, 자가 발전 설비를 차단기를 개재해서 계통 전원과 연계하는 계통 연계 시스템에 있어서,
상기 자가 발전 설비의 출력 주파수를 검출하는 주파수 검출기와, 상기 주파수 검출기에서 검출한 주파수의 변화율을 검출하는 주파수 변화율 검출기와,
복수의 전력용 컨덴서로 되는 컨덴서군과,
상기 주파수 변화율 검출기에 의해 검출한 주파수 변화율이 정의 값일 때 상기 컨덴서군을 상기 자가 발전 설비로부터 차단하여, 주파수 변화율이 부의 값일 때 상기 컨덴서군을 상기 자가 발전 설비에 투입하는 투입 차단 수단과,
상기 컨덴서군의 투입 또는 차단에 의해 생기는 무효 전력 변화에서 조장되는 주파수 변동을 검지하여, 그 검지에 의거하여 상기 자가 발전 설비를 상기 계통 모선으로부터 분리시키는 보호 장치를 구비한다.
또한, 상기 목적은 다음의 장치에 의해서도 달성된다. 즉, 자가 발전 설비를 차단기를 개재해서 계통 전원과 연계하는 계통 연계 시스템에 있어서,
상기 자가 발전 설비의 출력 주파수를 검출하는 주파수 검출기와, 상기 주파수 검출기에서 검출한 주파수의 변화율을 검출하는 주파수 변화율 검출기와,
상기 주파수 변화율 검출기에 의해 검출한 주파수의 변화율로부터 전압 변동 기준을 연산하여, 이 전압 변동 기준에 의해 주파수 변화율이 정의 값일 때 상기 자가 발전 설비의 진상 무효 전력을 증가 또는 상기 자가 발전 설비의 출력 전압을 저하시켜, 상기 주파수 변화율이 부의 값일 때, 지상 무효 전력을 증가 또는 상기 출력 전압을 상승시키도록 상기 자가 발전 설비를 제어하는 함수 회로와,
복수의 전력용 컨덴서로 되는 컨덴서군과,
상기 주파수 변화율 검출기에 의해 검출한 주파수 변화율이 정의 값일 때 상기 컨덴서군을 상기 자가 발전 설비로부터 차단하여, 주파수 변화율이 부의 값일 때 상기 컨덴서군을 상기 자가 발전 설비에 투입하는 투입 차단 수단과,
상기 컨덴서군의 투입 또는 차단에 의해 생기는 무효 전력 변화 및 상기 자가 발전 설비의 전압 변동에 따라 조장되는 주파수 변동을 검지하여, 그 검지에 의거하여 상기 자가 발전 설비를 상기 계통모선으로부터 분리시키는 보호 장치를 구비한다.
발명을 실시하기 위한 최량의 형태
(제1 실시형태)
(구성)
도 2는 본 발명의 제1 실시형태를 나타내는 구성도이며, 도 1의 종래의 계통 연계 보호 시스템과 다른 것은 종래의 고가인 전송 차단 장치(38)를 설치하는 대신에 이하와 같이 구성한 점이다.
즉, 도 2에 나타낸 바와 같이, 회전 전기형 자가 발전 설비인 교류 발전기(7)의 출력 전압으로부터 주파수(f) 검출기(21)에 의해 주파수를 검출하고, 이 검출 주파수로부터 주파수 변화율(df/dt) 검출기(30)에 의해 주파수 변화율(V30)을 검출한다. 주파수 변화율(df/dt) 과대 검출기(31)는 주파수 변화율(V30)이 설정치 이상인지의 여부를 검출하여, 설정치 이상이 되었을 때 이상 출력 신호(V31)를 출력하여, 고장 트립 회로(20)에 보낸다. 고장 트립 회로(20)는 차단기(6)를 트립하여 전류로를 개방한다.
무효 전력 검출기(23)는 변류기(12)에 의해 검출한 발전기(7)의 출력 전류와 발전기(7)의 출력 전압을 입력하여 무효 전력을 검출한다. 유효 전력 검출기(26)는 변류기(12)에 의해 검출한 발전기(7)의 출력 전류와 발전기(7)의 출력 전압을 입력하여 유효 전력을 검출한다.
한편, 유효 전력 제어 회로(APR)(27)는 유효 전력 기준(P*) 설정기(25)로부터의 유효 전력 기준(P*)과 유효 전력 검출기(26)에 의해 검출한 유효 전력(P)을 비교하여, 이 편차를 조속기(11)에 보내서 엔진(10)의 속도를 제어한다.
함수 회로(32)는 주파수 변화율 검출기(30)로부터의 주파수 변화율(V30)을 입력하고, 무효 전력 변동 기준(ΔQ1*)을 출력하는 것으로서, 구체적으로는 도 5에 나타낸 바와 같이, 주파수 변화율(df/dt)이 상승 중에는 진상 무효 전력을 증가시켜서 주파수 상승을 조장시키고, 또 주파수 변화율(df/dt)이 하강 중에는 지상 무효 전력을 증가시켜서 주파수 하강을 조장시키는 무효 전력 변동 기준(ΔQ1*)을 출력한다.
무효 전력 제어 회로(AQR)(24)는 무효 전력 기준(Q*) 설정기(28)로부터의 무효 전력 기준(Q*)과 함수 회로(32)로부터의 무효 전력 변동 기준(ΔQ1*)을 가산한 새로운 무효 전력 기준과 무효 전력 검출기(23)에서 검출한 무효 전력(Q)을 일치시키기 위한 전압 기준(V*)을 출력한다.
자동 전압 조정 회로(AVR)(9)는 무효 전력 제어 회로(24)로부터의 전압 기준(V*)에 의해, 발전기(7)의 출력 전압을 제어하기 위한 계자 지령을 계자 권선(8)에 보낸다.
또한 유효 전력 기준 설정기(25)와, 유효 전력 제어 회로(27)와, 조속기(11)와, 엔진(10)에 의해 속도 제어 루프를 구성하고 있다. 무효 전력 기준 설정기(28)와, 무효 전력 검출기(23)와, 무효 전력 제어 회로(24)로 무효 전력의 제어 루프를 구성하고 있다. 무효 전력 제어 회로(24)의 출력인 전압 기준(V*)과 자동 전압 조정 회로(9)로 전압 제어 루프를 구성하고 있다.
한편, 주파수 변화율(V30)을 레벨 검출기(34)에 의해 복수 레벨을 검출하고, 각각 타이머(35)에 의해 상기 레벨 검출후 설정 시간 동안만, 전환 회로(36)에 의해 함수 회로(32)의 함수를 전환하도록 구성하고 있다.
또한 주파수 검출기(21)로부터의 주파수(f)를 레벨 검출기(37)에서 주파수가 정격치로부터 설정 레벨 이외가 된 것을 검출하여, 전환 회로(38)를 개재해서 함수 회로(32)의 게인을 저하시키도록 전환한다.
(작용)
다음에, 이상 설명한 제1 실시형태의 기본 작용에 대하여 도 3∼도 6을 참조하여 설명한다. 지금 도 3에서, 발전기(7)의 출력의 유효 전력을 P, 무효 전력을 Q, 부하(5)가 필요로 하는 유효 전력을 PL, 무효 전력을 QL이라 하면, 계통 전원(1)으로 유출하는 유효 전력(SP) 및 무효 전력(SQ)은 각각 다음과 같이 표시된다.
SP = P - PL
SQ = Q - QL
여기서, 발전기(7)와 계통간의 인덕턴스성분을 1로 하고, 부하(5)의 전압을 V, 주파수를 f라 한다.
그렇게 하면, 통상의 경우는 SP = 0, SQ = 0 에 근사한 상태에서 차단기(3)가 개방되어도, 부하(5)의 전압(V), 주파수(f)는 거의 변화하지 않기 때문에, 계전기(15∼19)가 검출하지 못하여 단독 운전을 계속하게 된다.
그러나, 계통 전원(1)과 부하(5)의 위상은 천천히 어긋나게 되므로, 차단기(3)의 재투입은 사고확대로 연결되어 위험하기 때문에 실시할 수 없는 상태가 발생하여, 배전 계통의 안정성을 저하시키게 된다.
단독 운전중의 전압은 P= V2/R로 결정한다. 한편 단독 운전중의 주파수(f)는 Q = (V2ωC) - (V2/ωL)로 결정한다. 특히, 주파수(f)에 주목하면 부하(5)가 요구하는 무효 전력(QL) 보다 발전기(7)가 공급하는 무효 전력이 진상 방향으로 어긋나고 있을 때는 주파수(f)가 상승하여, 콘덴서(C)의 전류(iC)가 증가하고, 인덕턴스 전류(iL)가 감소하여 무효 전력이 평형을 이루는 방향으로 변화한다.
또한 발전기(7)가 공급하는 무효 전력이 부하(5)가 요구하는 무효 전력(QL)보다 지상 방향으로 어긋나고 있을 경우에는, 주파수(f)가 하강하고 인덕턴스 전류(iL)가 증가하여 콘덴서 전류(iC)가 감소해서 무효 전력이 평형을 이루는 방향으로 변화한다.
다음에, SP = 0에서 SQ ≠ 0 의 상태에서 단독 운전이 된 경우의 주파수 변동은 도 4에 나타낸 바와 같이 계통 차단(t0)후, 주파수(f)가 변동하면서 안정점 f1, f2로 접근하는 것이 실측되어, 시뮬레이션에서도 확인되고 있다.
도 4에서, f1은 SQ가 약간 진상의 경우이고, f2는 SQ가 약간 지상의 경우이다. 도 4에 나타낸 바와 같이 +Δf, -Δf는 보호 계전기(15∼19)로 단독 운전이 검출될 수 있는 레벨이다.
도 5는 도 2에 나타내는 실시형태의 작용효과를 설명하기 위한 도면이며, f는 주파수 검출기(21)에 검출한 주파수(f)이고, df/dt는 주파수 변화율 검출기(30)에 의해 검출한 주파수 변화율이며, ΔQ1*은 함수 회로(32)의 출력을 나타내고 있다.
지금, f가 도 5와 같이 변화하면, df/dt는 이에 따라 90도 위상이 앞선 파형이 된다.
df/dt ＞ 0 의 경우는 주파수가 상승중이므로, 이 동안에 함수 회로(32)로부터 진상의 ΔQ1*이 출력되고, 주파수(f)는 더욱 상승하도록 작용한다. 또한 df/dt ＜ 0 의 경우에는 주파수(f)가 하강중이므로, 이 동안에 함수 회로(32)로부터 지상의 ΔQ1* 이 출력되어, 주파수(f)는 더욱 하강하도록 작용한다. 이와 같이 정귀환 작용에 의해 도 6에 나타낸 바와 같이 주파수 변동이 증대하여, 주파수 이상이나 주파수 변화율 과대를 주파수 변화율 과대 검출기(31)에 의해 검출함으로써, 종래에 사용하고 있던 고가의 전송 차단 장치(도 1의 61)를 사용하지 않고서도 단독 운전을 검출 보호할 수가 있다.
이상 기본 동작에 대하여 설명하였으나, SP = 0, SQ = 0 의 상태에서 단독 운전중이 되면, 정귀환에 의해 주파수 변동이 확대하기까지에 시간이 필요하며, 재폐로 시간 이내 3초 이하에서의 단독 운전 검출이 곤란한 경우가 발생한다.
이와 같이 본 발명에서는 이 시간을 단축하기 위해서, 함수 회로(32)의 게인을 증가하여 정귀환량을 증대함으로써 달성된다. 그러나, 이 방법만으로는 계통에 연계하고 있는 상태에서의 상시의 df/dt 변동으로 무효 전력 변동이 과대하게 될 위험성이 증대한다.
도2의 함수 회로(32)를 도 7의 예컨대 A에 나타낸 바와 같이 특수한 함수로 함으로써 상기한 단점을 해소하고 있다.
즉, SQ = 0 의 상태에서 단독 운전이 되면, 초기에는 df/dt는 df/dt(1)∼df/dt(3)의 범위의 df/dt가 극히 적은 상태가 되므로, 이 범위에서 게인을 높인 전압 변동 기준ΔV1*을 출력하고, 정귀환량을 증대하여 주파수 변동을 빠르게 증대시키고 있다. 이는 일종의 트리거 신호로서 작용한다.
계통 연계시에 발생할 가능성이 있는 df/dt의 최대치 부근에 df/dt(2)를 설정하고, df/dt(1)∼df/dt(2)의 범위에서는 게인을 저하시켜(또는, ΔV1*을 한계로 하여 B의 특성으로 함으로써) 무효 전력의 과대 변동(전압의 과대 변동)을 방지하는 특성으로 하고, df/dt(2), df/dt(4)를 초과한 경우는 게인이 다시 높아지는 특성으로 하여 단독 운전시의 주파수 변화를 빠르게 확대하는 특성으로 한다. A의 특성이나 B의 특성 등의 사소한 특성은 계통의 상태 등에 의해 변화시킬 수도 있다.
(효과)
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 제1 실시 형태에 의하면, 거의 일정량의 ΔV1*의 트리거 신호에 의해 단독 운전 검출 시간을 단축함과 동시에 연계중의 전압 변동을 억제하고, 더구나 고속이고 안정한 발전 설비의 계통 연계 보호 장치를 제공할 수 있다.
(제2 실시형태)
도 2에 나타낸 레벨 검출기(34)에 의해 검출되는 df/dt 출력이 적을 경우에는, 단독 운전인가를 검출하여, 제1 레벨에 달하면 타이머(35)에 의해 일정시간 전환회로(36)를 개재해서 함수 회로(32)의 게인을 상승시켜서 상황을 관찰한다. 예를 들어, 도 7의 G1 특성으로부터 G2 특성으로 게인을 올려서 상황을 관찰하고 레벨 검출기(34)에 의해 제2 레벨에 달하면, 타이머(35)에 의해 일정 시간, 도 7의 G2로부터 G3으로 다시 게인을 상승시킨다. 이와 같은 조작을 행함으로써, 단독 운전을 빠르게 검출함과 동시에 계통의 주파수 변동이 사고 등으로 과대하게 된 경우에도, 게인을 과대하게 하여 계통을 불안정하게 하는 일이 없다. 계통의 주파수 변동이 정지화하면 타이머(35)에 의해 게인은 G1로 회복한다.
이와 같은 게인 조정은 전압 변동 기준(ΔV1*)의 제한치를 가변하여도 거의 동일한 효과가 얻어진다.
(제3 실시형태)
도 2에서, 단독 운전시 주파수 변동이 과대하게 되면, 부하에 접속된 전동기류 등의 고장의 원인이 되므로, 주파수(f)의 과대나 과소를 레벨 검출기(37)로 검출하여 전환 회로(38)를 개재해서 함수 회로(32)의 게인이나 출력 제한치를 내리도록 작용시켜서, 정귀환 작용을 약하게 하여 주파수의 변화량을 억제하도록 구성한다. 이와 같이 함으로써, 신뢰성이나 안정성이 향상된다.
(제4 실시형태)
도 2의 부하(5)에 있어서, 전동기 비율이 높을 경우의 단독 운전시에는 발전기 출력 전압 변동(ΔV)에 비해, 유효 전력 변동(ΔP)의 변동과 무효 전력 변동 (ΔQ)이 적어져서, 주파수의 변화율(df/dt)이 커지지 않는 경향으로 된다.
이와 같은 경우, 도 8에 나타낸 바와 같은 구성으로 하면 좋다. 즉, 도 2에서 새로이 전압 변동 기준(ΔV1*) 검출 회로(40), 무효 전력 변동(ΔQ) 검출 회로(41), ΔQ/ΔV1* 검출 회로(42), 레벨 검출기(43), OR 회로(논리합 회로)(44)를 도면과 같이 추가하면 좋다.
또한 도 8에서는, 레벨 검출기(34, 37), 타이머(35), 전환 회로(36,38)를 생략한 도면으로 되어 있지만, 실제에는 레벨 검출기(34, 37), 타이머(35), 전환 회로(36,38)는 필요한 경우가 많다.
즉, 전압 변동 기준 검출 회로(40)에 의해 ΔV1*을 검출하고, 무효 전력 변동 검출 회로(41)에 의해 ΔQ를 검출하고, 이들을 ΔQ/ΔV1* 검출 회로(42)에 입력하여, 여기에서 ΔV1*에 대한 ΔQ의 비율을 검출한다. ΔQ/ΔV1* 검출 회로(42)에 의해 검출한 ΔQ/ΔV1*을 레벨 검출기(43)에 입력하여 ΔQ/ΔV1*의 비율이 저하한 것, 즉 단독 운전을 검출하고, 이rjtdmf OR 회로(44)를 통gotj 고장 트립 회로(20)에 보내어 계통으로부터 분리하거나, 주파수 변화율 과대 검출기(31)로부터의 출력을 OR 회로(44)를 통해서 고장 트립 회로(20)에 보내어, 계통으로부터 분리하도록 구성된 것이다. 이와 같은 구성은 계통과 연계중에는 전원 인덕턴스가 낮으므로, ΔQ/ΔV1*은 큰 값이 되지만, 단독 운전중, 특히 전동기 부하가 많을 경우에는 ΔQ/ΔV1*가 적어지는 것을 이용한 것이다.
또한 도 8의 전압 변동 기준 설정기 ΔV1* 대신에 발전기 출력 전압 변동 ΔV를 사용하여도, 작용이 완전히 동일함은 설명할 필요도 없다.
(제5 실시형태)
상술한 제4 실시형태에 도8에 나타낸 바와 같이 새로이 변화폭 과대 검출 회로(45), 게인 조정(또는 리미트)회로(46)를 추가한 것이다. 즉, 상술한 무효 전력 변동 검출 회로(41)의 출력으로부터 변화폭 과대 검출 회로(45)에 의해 ΔQ가 설정폭 이상이 되면, 게인 조정(또는 리미트) 회로(46)에 의해 함수 회로(32)의 게인을 저하시키거나, 출력을 리미트함으로써 ΔV1*의 변동을 억제하여 결과적으로 무효 전력 변동폭을 제한한다.
또한 무효 전력 변동 검출 회로(41) 대신에, ΔQ/Δt를 검출하여도 거의 동일한 작용이 얻어진다.
(제6 실시형태)
상술한 제4 및 제5 실시형태에 도 8에 나타낸 바와 같이, 오프 회로(47), 개폐 회로(48)를 새로이 추가하고, 또 차단기(3)에 새로이 보조 접점(3a)을 추가한 것이다. 단독 운전을 검출하여 차단기(3)가 개방된 것을 보조 접점(3a)으로 검출하고, 오프 회로(47)에 의해 전압 변동 기준 설정기(33)의 출력측과 자동 전압 조정기(9)의 입력측에 직렬로 삽입한 개폐 회로(48)를 개방 상태로 하여 정귀환 회로를 개방한다. 차단기(3)를 개방하여 계통으로부터 분리함과 동시에 정귀환 루프를 개방하여 안정한 전압 제어 루프를 구성해서, 독립 전원으로 하여 이용할 수 있다.
(제7 실시형태)
상술한 제4∼제6 실시형태에 도 8에 나타낸 바와 같이, 새로이 위상 특성 회로(39)를 추가한 것이다. 구체적으로는 주파수 검출기(21)의 입력측과 차단기(6)의 일단측에 위상 특성 회로(39)를 삽입한다. 위상 특성 회로(39)는 정격 주파수 부근에서는 주파수가 상승함에 따라 위상이 앞서는 특성으로서, 횡축이 주파수, 종축이 위상으로 되어 있는 특성이다.
이 때문에, 주파수의 변화를 확대하여 검출할 수 있어서, df/dt신호로부터의 정귀환을 정격 주파수 부근에서 강화하여 단독 운전의 검출 시간을 단축할 수가 있다. 주파수가 더욱 크게 변동하면, 위상 특성은 반전하여 정귀환 작용을 자동적으로 약하게 하여, 과대한 주파수 변동을 방지할 수가 있다. 이와 같은 위상 특성 회로(39)는 주파수(f)를 검출한 후에 소프트웨어 처리할 수 있음은 설명할 필요도 없다.
(제8 실시형태)
도 8의 위상 특성 회로(39)는 도 9에 나타낸 바와 같이 정격 주파수보다 약간 높은 곳에 공진점을 갖는 밴드 패스 필터(391)와, 정격 주파수보다 약간 낮은 곳에 공진점을 갖는 밴드 패스 필터(392)와, 밴드 패스 필터(391, 392)의 출력을 가산하는 가산 회로(393)로 되어 있다. 이와 같은 구성으로 하면, 게인 특성을 도면 상부에, 위상 특성을 도면 하부에 나타내는 특성으로 할 수가 있다.
또한 위상 특성 회로(39)는 주파수 검출기(21)의 출구에 소프트웨어적으로 설치할 수가 있다.
(제9 실시형태)
도 10에 나타낸 바와 같이, 도 2에서 무효 전력 제어 회로(24) 대신에, 새로이 저속 응답 무효 전력 제어 회로(50), 전압 기준(VA*) 설정기(51), ΔQ 검출 회로(52), 고속 응답 무효 전력 제어 회로(53), 전압 변동 기준(VB*) 설정기(54), 가산 회로(55), ΔQ/ΔVB* 검출기(56)를 추가한 것이다. 또한 도 10에서는 레벨 검출기(34, 37), 타이머(35), 전환 회로(36,38)를 생략하고 있으나, 실제에는 이들이 필요한 경우가 많다.
즉, 무효 전력 기준 설정기(28)와 무효 전력 검출기(23)의 출력을 비교하여 저속 응답 무효 전력 제어 회로(50)에 입력한다. 그렇게 되면 저속 응답 무효 전력 제어 회로(50)는 주파수가 낮은 범위일 때만 게인이 높으므로, 이 때만 출력이 생기고, 전압 기준(VA*) 설정기(51)에 의해 무효 전력을 수십초 정도에서 제어하도록 전압 기준(VA*)이 출력되며, 이것이 가산 회로(55)의 한쪽 입력단자에 입력된다.
한편 무효 전력 검출기(23)의 검출출력이 무효 전력 변동 검출 회로(52)에 입력되어, 여기서 무효 전력 변동이 검출되고, 이 무효 전력 변동과 함수 회로(32)의 출력이 비교되어, 이 비교 결과가 고속 응답 무효 전력 제어 회로(53)에 입력된다.
고속 응답 무효 전력 제어 회로(53)는 주파수가 높은 범위일 때만 게인이 높으므로, 이 때만 출력이 발생하며, 전압 변동 기준(VB*) 설정기(54)로부터 전압 변동 기준(VB*)을 0.5초 정도에서 무효 전력을 제어하도록 가산 회로(55)의 다른쪽 입력 단자에 입력된다.
가산 회로(55)내에서 전압 변동 기준(VB*)과 전압 기준(VA*)을 가산하여 얻어지는 전압 변동 기준(ΔV1*)과 발전기 변동 전압(V)이 비교되어, 이것이 자동 전압 조정기(9)에 입력된다.
한편, 무효 전력 변동 검출 회로(52)의 출력인 무효 전력 변동치와 전압 변동 기준 설정기(54)의 전압 변동 기준(VB*)을 ΔQ/ΔVB* 검출기(56)에 입력하고, 여기서 검출한 ΔVB*와 ΔQ의 비(ΔQ/ΔVB*)를 레벨 검출기(43)에 입력하고, ΔQ/ΔVB*가 저하한 것, 즉 단독 운전을 검출하였을 때, 출력 즉 V31, 다시 말해 고장 트립 회로(20)에 대하여 트립 지령을 출력하기 위한 지령이 주어진다. 이와 같이 구성함으로써, 계통 연계중에는 ΔQ1*에 따라서 ΔQ를 고속으로 제어할 수가 있지만, 특히 전동기 부하가 많을 경우의 단독 운전시에는 ΔQ의 변화가 극히 적으므로, ΔVB*가 크게 변동하더라도 ΔQ가 거의 변화하지 않고 ΔQ/ΔVB*의 저하를 검출함으로써 단독 운전을 검출할 수가 있다.
(제10 실시형태)
상술한 제9 실시형태는 전압 변동 기준(ΔV1*) 설정기(33)를 함수 회로(32)의 출력측에 설치하지 않은 경우이지만, 여기서는 전압 변동 기준 설정기(33)를 설치함과 동시에, 전압 변동 기준(ΔV1*)을 가산 회로(55)의 입력 단자에 새로이 가하도록한 것이다.
이 경우에는, 연계중에는 ΔV1*이 피드 포워드적으로 작용하여, ΔVB*는 무효 전력 변동을 제어하는 피드백 루프로서 동작한다. 모터 부하 주체의 단독 운전중에는 ΔQ = 0이 되면, ΔVB*와 ΔV1*은 가산되어 ΔQ를 크게 하고자 제어하므로 ΔQ/ΔVB*가 적어진다.
(제11 실시형태)
상술한 실시형태에서 설명한 발전 설비로서는, 교류 발전기와 같은 회전기의 경우와, 인버터나 SVC(정지형 무효 전력 장치)와 같은 정지형의 경우가 있지만, 실사용에서는 이들이 혼재한다. 회전기의 경우는 자계의 응답시간때문에 0.3∼0.5초 정도의 제어 지상이 발생하지만 정지형의 경우는, 제어 응답은 무시할 수 있을 정도로 짧으므로, 이들이 혼재할 경우, 협조하여 작용하기 위해서는 지상을 거의 일치시킬 필요가 있다. 이 때문에 도11에 나타낸 바와 같이, ΔV1*으로 지상 회로(57)를 통해서 전압 변동 기준으로 하고, 또한 ΔQ1* 으로도 지상 회로(58), 무효 전력 제어 회로(24)를 통해서 무효 전력 변동 기준으로 함으로써, 정지형 변환기로의 응용이 효과적이 된다.
(제12 실시형태)
(구성)
도 12는 본 발명의 제12 실시형태를 나타내는 구성도이며, 도 1의 종래의 계통 연계 보호장치와 다른 점은 종래의 고가 전송 차단 장치(38)를 설치하는 대신에 이하와 같이 구성한 것이다.
즉, 도 12에 나타낸 바와 같이, 교류 발전기(107)의 출력 전압으로부터 주파수(f) 검출기(121)에 의해 주파수를 검출하고, 이 검출 주파수로부터 주파수 변화율(df/dt) 검출기(130)에 의해 주파수 변화율(V30)을 검출한다.
주파수 변화율(df/dt) 과대 검출기(131)는 주파수 변화율(V30)이 설정치 이상이 되는 지의 여부를 검출하여, 설정치 이상이 되었을 때, 이상 출력 신호(V31)를 출력하여 고장 트립 회로(120)에 보낸다. 고장 트립 회로(120)는 차단기(106)에 대하여 트립 신호를 보내서 전로를 개방한다.
무효 전력 검출기(123)는 변류기(112)에 의해 검출한 발전기(107)의 출력 전류와, 발전기(107)의 출력 전압을 입력하여, 무효 전력을 검출한다. 유효 전력 검출기(126)는 변류기(112)에 의해 검출한 발전기(107)의 출력 전류와, 발전기(107)의 출력 전압을 입력하여 유효 전력을 검출한다.
한편, 유효 전력 제어 회로(APR)(127)는 유효 전력 기준(P*) 설정기(125)로부터의 유효 전력 기준(P*)과, 유효 전력 검출기(126)로부터의 유효 전력(P)을 비교하고, 이 편차를 조속기(111)에 보내어 엔진(110)의 속도를 제어한다.
제1 함수 회로(132)는 주파수 변화율 검출기(130)로부터의 주파수 변화율(V30)을 입력하고, 전압 변동 기준(ΔV*)을 출력하는 것이며, 주파수 변화율이 정(주파수가 상승중)에서는 발전기(107)의 출력 전압을 저하시켜서 주파수 상승을 조장시키고, 또한 주파수 변화율이 부(주파수가 하강중)에서는 발전기(107)의 출력 전압을 상승시켜서, 주파수 하강을 조장시키도록 전압 변동 기준(ΔV*)을 출력한다. 또한 전압 변동 기준(ΔV*)은 전압 변동 기준 보정 수단(133)에 의해, 유효 전력 검출기(126)로부터의 유효 전력(P)에 응하여 보정이 걸리고, 보정된 전압 변동 기준(ΔV*')을 출력한다.
전압 변동 기준 보정수단(133)은 예를 들어 도 13에 나타낸 바와 같이, 검출한 유효 전력(P)에 대하여 게인(K)을 함수로 정의하고, 전압 변동 기준(ΔV*)과 게인(K)을 곱함으로써, 보정된 전압 변동 기준(ΔV*')을 얻는 구성이 생각된다. 물론 전압 변동 기준(ΔV*)을 보정할 수 있으면 다른 구성이어도 좋고, 함수 회로(132)의 함수 그 자체에 작용하여 함수를 변경하거나 수정하는 구성이어도 좋다.
무효 전력 제어 회로(AQR)(124)는 무효 전력 기준(Q*) 설정기(128)로부터의 무효 전력 기준(Q*)과 무효 전력 검출기(123)에서 검출한 무효 전력을 일치시키기 위한 전압 기준(ΔVQ*)을 출력한다.
자동 전압 조정 회로(AVR)(109)는 전압 기준(V*) 설정기(90R)(129)로부터의 전압 기준(V*)과, 무효 전력 제어 회로(124)로부터의 전압 기준(ΔQ*)과, 전압 변동 기준 보정 수단(133)으로부터의 보정된 전압 변동 기준(ΔV*)을 사용하여, 발전기(107)의 출력 전압을 제어하기 위해 계자 권선(108)의 계자를 조정한다.
또한, 유효 전력 기준 설정기(125)와, 유효 전력 제어 회로(127)와, 조속기(111)와, 엔진(110)으로 속도제어 루프를 구성하고 있다. 무효 전력 기준 설정기(128)와, 무효 전력 검출기(123)와, 무효 전력 제어 회로(124)로 무효 전력 제어 루프를 구성하고 있다.
전방 기준 설정기(90R)(129)와, 무효 전력 제어 회로(124)의 출력인 전압 기준(ΔVQ*)과 전압 변동 기준 보정 수단(133)으로부터의 보정된 전압 변동 기준(ΔV*')과, 자동 전압 조정 회로(109)로 전압제어 루프를 구성하고 있다.
(작용)
다음에, 이상 설명한 제12 실시 형태의 작용에 대하여 도 14 ∼ 도 17을 참조하여 설명한다. 지금 도 14에서 교류 발전기(107)의 출력 유효 전력을 P, 교류 발전기(107)의 출력 무효 전력을 Q, 부하(105)가 필요로 하는 부하 유효 전력을 PL, 부하(105)가 필요로 하는 부하 무효 전력을 QL이라 하면, 계통 전원(101)으로 유출하는 유출 유효 전력(ΔP) 및 유출 무효 전력(ΔQ)은 각각 다음과 같이 표시된다.
ΔP = P - PL
ΔQ = Q - QL
여기서, 발전기(107)와 계통간의 인덕턴스성분을 1로하여, 부하(105)의 전압을 V, 주파수를 f라 한다.
그렇게 되면, 통상의 경우에는 ΔP = 0, ΔQ = 0에 가까운 상태에서 차단기(103)가 개방되어도, 부하(5)의 전압(V), 주파수(f)는 거의 변화하지 않기 때문에, 계전기(115∼119)로 검출할 수 없어서, 단독 운전을 계속하게 된다.
그러나, 계통 전원(101)과 부하(105)의 위상은 천천히 어긋나게 되므로, 차단기(103)의 재투입은 사고확대로 연결되어 위험하기 때문에 실시할 수 없는 상태가 발생하여 배전 계통의 안정성을 저하시키게 된다.
단독 운전중의 전압은 P = V2 / R 로 결정한다. 한편 단독 운전중의 주파수(f)는 Q = (V2ωC) - (V2 / ωL) 로 결정한다. 특히, 주파수(f)에 주목하면, 부하(105)가 요구하는 무효 전력(QL) 보다 발전기(107)가 공급하는 무효 전력이 선행 방향으로 어긋나 있을 때는 주파수(f)가 상승하여 콘덴서(C)의 전류(iC)가 증가하고, 인덕턴스 전류(iL)가 감소하여 무효 전력이 평형하는 방향으로 변화한다.
다음에, ΔQ = 0이면, ΔQ ≠ 0 상태에서 단독 운전이 되었을 경우의 주파수 변동은 도 15에 나타낸 바와 같이 계통 차단(t0)후, 주파수(f)가 변동하면서 안정점(f1,f2)에 접근한다. 도 15에서, f1은 ΔQ가 약간 진상의 경우이며, f2는 ΔQ가 약간 지상의 경우이다. 도 15에 나타낸 +Δf, -Δf는 보호 계전기(115∼119)로 단독 운전이 검출될 수 있는 레벨이다.
도 16은 도 12에 나타낸 실시형태의 작용효과를 설명하기 위한 도면이며, f는 주파수 검출기(121)로 검출한 주파수(f)이며, df/dt는 주파수 변화율 검출기(130)에 의해 검출한 주파수 변화율이며, 전압 변동 기준(ΔV*)은 함수 회로(132)의 출력을 나타내고 있다.
지금, f가 도 16과 같이 변화하면, df/dt는 이것보다 90。 위상이 앞선 파형이 된다.
df/dt ＞ 0 의 경우는 주파수가 상승중이므로, 이 동안에서 함수 회로(132)로부터 전압 저하 지령(진상 무효 전력 지령)이 출력되고, 주파수(f)는 더욱 상승하도록 작용한다. 또한 변화율 df/dt ＜ 0 의 경우는 주파수가 하강중이므로, 이 동안에서 함수 회로(132)로부터 전압 상승 지령(지상 무효 전력 지령)이 출력되고, 주파수(f)는 더욱 하강하도록 작용한다. 이와 같이 정귀환 작용에 의해 주파수 변동을 증대시켜서, 주파수 이상이나 주파수 변화율 과대를 주파수 변화율 과대 검출기(131)에 의해 검출함으로써, 종래에 사용하고 있던 고가의 전송 차단 장치(138)를 사용하지 않아도, 단독 운전을 검출할 수가 있다.
이 주파수 변동을 증대시키는 작용은 무효 전력과 리액턴스 부하의 관계에 기인할 뿐만 아니라, 전압 변동에 수반하는 유효 전력 변동과 조속기계에 있어서도 생기는 것이다. 유효 전력 변동은 전압 변동과 유효분 부하의 관계로부터 결정되며, 같은 전압하에서는 유효분 부하가 적을 때는 유효 전력 변동도 적어지고, 유효분 부하가 클 때는 유효 전력 변동도 커진다. 유효 전력의 변동이 있으면, 엔진(110)에 걸리는 부하 토크가 변화하기 때문에, 속도 변동, 즉 주파수 변동으로 되어 나타나는 것이며, 유효 전력 변동이 적을 때는 주파수 변동도 적어지고, 유효 전력 변동이 커질 때는 주파수 변동도 커진다. 즉 동일한 전압 변동의 원인은 유효분 부하가 적을 때는 주파수 변동도 적고, 유효분 부하가 클 때는 주파수 변동도 커진다. 주파수 변동에 의거하여 보호하므로, 유효분 부하가 적어질 때에 주파수 변동이 적어지는 부하량에 의한 영향을 생각하여, 전압 변동 기준 보정 수단(133)을 설치하고 있다. 유효분 부하가 적어도, 보정에 의해 전압 변동 기준을 크게 하여 전압 변동을 크게 하면, 유효 전력 변동을 크게 할 수 있으므로 주파수 변동을 개선할 수 있다.
도 13과 같이 구성한 전압 변동 기준 보정 수단(33)에서는 검출한 유효 전력에 의거하여, 유효분 부하의 대소에 의한 주파수 변동으로의 영향력의 차이를 게인(K)으로 보정한다. 유효분 전력이 적을 때에도, 충분한 주파수 변동이 얻어지도록 전압 변동 기준(ΔV*)으로부터 크게 보정한 전압 변동 기준(ΔV*')을 얻어서 전압을 변동시킨다.
또한 유효분 부하가 충분히 클 때는 주파수 변동이 지나치게 커지는 것을 생각된다. 전압 변동기준(ΔV*)으로부터 적게 보정한 전압 변동 기준(ΔV*')을 얻으면, 전압 변동이 그다지 커지지 않기 때문에 주파수 변동이 너무 커지는 것을 억제할 수 있는 것이다. 도 13에서는 유효 전력(P)이 적을 때에는 게인(K)을 크게 하고, P가 커질 때에는 게인(K)을 적게 하는 식으로 P와 K의 관계를 정의함으로써, 상기 보정 효과를 얻도록 하고 있다.
이와 같은 회로를 부가함으로써, 단독 운전시의 주파수 변동을 도15내지 도 17에 나타낸 바와 같이 확대하여 주파수나 주파수 변화율 이상을 검출함으로써 단독 운전을 검출하는 것이 용이하다.
(효과)
이상 언급한 제12 실시형태에 의하면, df/dt를 검출하여 df/dt ＞ 0 의 경우에는 전압 저하 지령을, df/dt ＜ 0의 경우에는 전압 상승 지령을 자동 전압 조정 회로(109)에 부여하여, 발전기(107)의 출력 전압을 변화시킴으로써, 주파수 변동을 확대하여 단독 운전을 용이하게 검출할 수가 있다.
(제13 실시형태)
(구성)
도 18은 본 발명의 제 13 실시형태를 나타내는 구성도이며, 도11의 제12 실시형태를 나타내는 도면과 다른 것은 전압 변동 기준을 출력하는 함수 회로(132) 및 전압 변동 기준 보정 수단(133)을 갖지 않으며, 또한 더미 부하(141) 및 부하 임피던스 투입 차단 장치(142)를 갖는 점이다. 더미 부하(141)는 부하 임피던스 투입 차단 장치(142)를 개재해서 모선에 접속되어 있다. 더미 부하(141)는 유도성 부하와 용량성 부하이며, 유도성 부하 1개와 용량성 부하 1개라던가, 유도성 부하 복수개와 용량성 부하 복수개와 같이 구성한다.
부하 임피던스 투입 차단 장치(142)는, 예를 들어 도 19에 나타낸 바와 같이 더미 부하(141)내의 용량성 부하(141a) 와 유도성 부하(141b)와, 이들에 대해 설치한 스위치(142a, 142b)와, 주파수 변화율(df/dt) 신호에 따라서 스위치(142a, 142b)의 개폐를 제어하는 컨트롤러(142c)로 구성된다.
(작용)
제12 실시형태의 설명에서 도 13을 참조하여 설명한 바와 같이, 단독 운전이 되면 부하(105)가 요구하는 무효 전력(QL)보다 발전기(107)가 공급하는 무효 전력이 진상 방향으로 어긋나 있을 때는 주파수(f)가 상승하여 컨덴서(C)의 전류(iC)가 증가하고, 인덕턴스 전류(iL)가 감소하여 무효 전력이 평형을 이루는 방향으로 변화하고, 또한 발전기(107)가 공급하는 무효 전력이 부하(105)가 요구하는 무효 전력(QL)보다 지상 방향으로 어긋나 있을 경우는 주파수(f)가 하강하여 인덕턴스 전류(iL)가 증가하고, 컨덴서 전류(iC)가 감소하여 무효 전력이 평형을 이루는 방향으로 변화한다.
즉, 발전기(107)가 공급하는 무효 전력과 부하가 요구하는 무효 전력의 평형이 서로 크게 허물어져 있으면, 무효 전력이 평형하도록 주파수(f)가 크게 변화한다. 그래서, 단독 운전으로 이행하여 무효 전력의 평형으로부터 주파수(f)가 변화하면, 이 주파수(f)의 변화를 조장하도록 무효 전력의 평형을 허물도록 더미 부하(141)를 투입 또는 차단하면 된다. 이에 대하여, 제13 실시형태의 더미 부하(141)는 통상은 모선에 대해 차단하여 두고, df/dt ＞ 0의 경우에는 주파수가 상승중이므로, 이 동안에는 유도성 부하만을 투입함으로써, 주파수(f)가 더욱 상승하도록 작용한다. 또한 df/dt ＜ 0의 경우에는 주파수가 하강중이므로, 이 동안에는 용량성 부하만을 투입함으로써, 주파수(f)가 더욱 하강하도록 작용한다. 주파수 변동을 조장 증대시켜서, 주파수 이상이나 주파수 변화율 과대를 주파수 변화율 과대 검출기에 의해 검출함으로써, 종래에 사용하고 있던 고가의 전송 차단 장치(138)를 사용하지 않더라도, 단독 운전을 검출할 수가 있다.
또한 더미 부하(141)는 통상은 모선에 대해 투입하여 두고, df/dt ＞ 0 의 경우에는 주파수가 상승중이므로, 이 동안에는 용량성 부하만을 차단하고, df/dt ＜ 0의 경우에는 주파수가 하강중이므로, 이 동안에는 유도성 부하만을 차단함으로써 동일한 작용이 된다. 단, 상시 더미 부하(141)를 투입하므로, 유도성 부하의 리액턴스와 용량성 부하의 리액턴스를 거의 동일하게 할 필요가 있다. 이와 같은 회로를 부가함으로써 단독 운전시의 주파수 변동을 도 15내지 도 17에 나타낸 바와 같이 확대하여 주파수나 주파수 변화율 이상을 검출함으로써 단독 운전을 검출하는 것이 용이하게 된다.
(효과)
이상 설명한 제13 실시형태에 의하면, 변화율(df/dt)을 검출하여 df/dt의 극성에 따라서, 유도성 또는 용량성의 더미 부하를 투입 또는 차단함으로써, 주파수 변동을 확대하여 단독 운전을 용이하게 검출할 수가 있다.
(제14 실시형태)
(구성)
도 20은 본 발명의 제14 실시형태를 나타내는 구성도이며, 도 18의 제13 실시형태에 전압 변동 기준(ΔV*)을 출력하는 함수 회로(132)를 부가한 것이다.
(작용, 효과)
앞의 제12 실시형태의 설명 및 제13 실시형태의 설명에서 설명한 바와 같이, 함수 회로(132)가 출력하는 전압 변동 기준(ΔV*)은 주파수(f)의 변화를 조장하는 작용을 가지며, 또 한쪽 부하(141)와 부하 임피던스 투입 차단장치(142)에 의한 더미 부하(141)의 투입 차단도 주파수(f)의 변화를 조장하는 작용이 있다. 쌍방의 작용을 합치시킴으로써 용이하게 주파수(f)의 변화를 증대시킬 수 있음은 물론이지만, 전압 변동 기준(ΔV*)을 그다지 크게 하지 않아도 좋기 때문에, 연계중에 발전기(107)와 계통 사이에 생기는 무효 횡류의 양을 억제할 수가 있다.
전압 변동 기준(ΔV*)에 의한 발전기(107)의 출력 전압의 상승 또는 저하는 전압 억제 루프의 지상에 의해 주파수(f) 변동으로의 작용에 지연이 생기지만, 더미 부하(141)의 투입 또는 차단은 제어 루프를 통하지 않기 때문에 주파수(f) 변동으로의 작용에서 지연이 없기 때문에, 더미 부하(141)의 투입 또는 차단을 전압 변동 기준(ΔV*)에 의한 작용이 상승하기까지에 보조가 되는 작용으로서도 생각할 수 있다.
(제15 실시형태)
(구성)
도 21은 본 발명의 제15 실시형태를 나타내는 구성도이며, 도 12의 제12 실시형태에 더미 부하(141) 및 부하 임피던스 투입 차단 장치(142)를 부가한 것으로, 이는 제14 실시형태에 전압 변동 기준 보정 수단(133)을 부가한 구성이라고도 말할 수 있다.
(작용, 효과)
제14 실시형태에 의한 효과에다 전압 변동 기준 보정 수단(133)을 갖는 데에 따른 제12 실시형태의 설명에서 기술한 바와 같이 유효분 전력이 적을 때에도 전압 변동 기준(ΔV*)을 크게 함으로써 충분한 주파수 변동이 얻어지는 것과, 유효분 부하가 충분히 클 때에 주파수 변동이 너무 커지는 것을 부전압 변동 기준(ΔV*)을 적게 함으로써 억제할 수 있는 작용이 더해진다.
(제16 실시형태)
(구성)
부하(105)에는 정임피던스 부하 또는 유도 전동기 부하도 있다. 부하의 특질을 고려하여, 도 12 및 도 21에서, 도 22와 같이 유효 전력(P)의 신호를 전압 변동 기준 보정 수단(133)에 입력하지 않고, 부하 비율 설정 수단(143)에 입력하여, 부하 비율 설정 수단(143)에 의해 정 임피던스 부하에 의한 유효 전력만을 검출하고, 정 임피던스 부하에 의한 유효 전력(P')의 신호를 전압 변동 기준 보정 수단(133)의 입력 신호로 한 구성이다.
부하 비율 설정 수단(143)은, 예를 들어 도 23에 나타낸 바와 같이 설정기(143a)를 갖고, 설정기(143a)의 설정치를 유효 전력(P)의 신호에 곱하는 구성으로 한 것이다.
(작용, 효과)
유도 전동기 부하의 경우에는, 전압 변동 기준(ΔV*)에 의해 발동기(107)의 출력 전압을 변화시켜도 유효 전력 변동이 그다지 생기지 않는다. 그 때문에 제 12 실시 형태의 설명에서 기술한 전압 변동에 따른 유효 전력 변동과 조속기에서의 주파수 변동을 기대할 수 없다.
그래서 검출한 유효 전력(P) 중에서 어느 만큼이 정 임피던스 부하에 의한 유효 전력인가를 검출하고, 주파수 변동에 기여하는 유효 전력에 의해 전압 변동 기준(ΔV*)에 보정을 가하는 것이다.
부하 비율 설정 수단(143)은 정 임피던스 부하의 비율을 설정하기 위한 것이므로, 설정기(143a)의 설정치는 예컨대 다음과 같이 결정됨을 생각할 수 있다. a)아무튼 수요가 구내의 총부하를 고려하여 정 임피던스 부하와 그렇지 않은 부하의 비율로 결정한다.
b) 수요가 구내의 부하 중에서 상시 사용하거나 잘 사용하는 부하만을 고려하여, 그 중의 정 임피던스 부하와 그렇지 않은 부하의 비율로 결정한다.
c) 수요가 플랜트의 운전 패턴 등의 시간에 의해 다른 정 임피던스 부하와 그렇지 않은 부하의 비율을 고려하여, 시간에 의해 설정을 전환한다. 전환하기 위해서는 패턴을 기억시키는 요소가 필요해진다.
d) 결정된 양의 역조류 운전을 할 경우에, 역조류분은 정 임피던스 부하로는 간주하지 않고, 수요가 구내만 정 임피던스 부하가 존재하는 것으로 생각된다.
이와 같이 하면, 부하에 의한 주파수 변동에 기여하는 정도의 차이를 고려한 뒤에 충분히 주파수를 변동시킬 수가 있다.
(제 17 실시 형태)
(구성)
도 24에 나타낸 바와 같이, 더미 부하(141)를 복수개의 유도성 부하와 복수개의 용량성 부하로 구성한다. 이들 더미 부하(141) 중에서 몇 개의(또는 어떤) 부하를 투입 또는 차단하는지의 결정에 유효 전력(P 또는 P')을 사용한다. 더미 부하(141)는 부하 임피던스 투입 장치(142)에 의해 투입 또는 차단된다. 부하 임피던스 투입 장치(142)는 스위치(142a∼142f)와, 유효 전력(P 또는 P') 및 주파수 변화율(V30)을 받아서 부하 임피던스 투입 장치(142)를 투입 또는 차단하는 컨트롤러(142g)를 구비한다.
(작용, 효과)
이미 설명한 바와 같이, 전압 변동에 따른 유효 전력 변동과 조속기계에 의한 주파수 변동에서는, 부하의 유효 전력의 크기가 주파수 변동량을 결정하는 요인이 되고 있다. 한편 더미 부하의 투입 또는 차단에 의한 주파수 변동은 더미 부하의 리액턴스의 크기가 주파수 변동량을 결정하는 요인이 된다. 부하의 유효 전력이 그다지 크지 않기 때문에 전압 변동에 따른 유효 전력 변동과 조속기계에 의한 주파수 변동이 충분히 얻어지지 않을 때, 주파수 변동을 보충하기 위해 적당한 크기의 리액턴스를 투입 또는 차단한다.
도 24에서, 통상시는 더미 부하(141)(141a∼141f)가 모두 모선에 대해서 차단되어 있다고 하면, 주파수 변화율 검출기(130)에 의해 검출한 주파수 변화율(V30)이 정일 때 더미 부하 내 유도성 부하만을 투입하고, 주파수 변화율(V30)이 부일 때 더미 부하 내 용량성 부하만을 투입하면 주파수 변동을 조장할 수 있다. 복수개의 더미 부하중에서 몇 개를 투입할 것인가는 유효 전력(P 또는 P')이 적을 때는 개수를 많게 하고, 유효 전력(P 또는 P')이 클 때는 개수를 적게 한다. 유효 전력(P 또는 P')에 대한 더미 부하의 투입 개수의 관계는 도 13에서의 K를 더미 부하의 투입 개수로 간주한 경우의 P와 K의 관계와 마찬가지로 볼 수 있다.
더미 부하(141)의 각 부하(141a∼141f)의 용량이 동일한 경우에는 상기와 같이 개수를 정해서 투입을 제어하지만, 각 부하를 상이한 용량으로서 설치해서 유효 전력(P 또는 P')가 적을 때는 용량이 큰 더미 부하를 투입하고, 유효 전력(P 또는 P')가 클 때는 용량이 적은 더미 부하를 투입하는 구성도 생각된다.
이와 같이 함으로써 충분하게 주파수를 변동시킬 수가 있다.
(제 18 실시 형태)
상기 제 12내지 제 17의 실시 형태에서는 주로 교류 발전기(107)와 엔진(110)으로 된 회전 발전 설비에 대해서 설명하였지만, 발전 설비로서는 직류 전원과 인버터의 경우나 무효 전력 발전 설비의 경우에도 주파수 변화율이 정일 경우 진상 무효 전력을 증가하고, 주파수 변화율이 부일 경우 지상 무효 전력을 증가시키게끔 제어하도록 구성하여도 된다. 이와 같이 구성함으로써 상기 제 12∼제 17 실시 형태의 어느 하나와 마찬가지 작용 효과가 얻어진다.
(제 19 실시 형태)
(구성)
도 25에 나타낸 바와 같이 교류 발전기(207)의 출력 전력으로부터 주파수(f) 검출기(221)에 의해 주파수를 검출하고, 이 검출 주파수로부터 주파수 변화율(df/dt) 검출기(230)에 의해 주파수 변화율(V30)을 검출한다.
주파수 변화율(df/dt) 과대 검출기(231)는 주파수 변화율(V30) 설정치 이상이 되는지 여부를 검출하고, 설정치 이상이 되었을 때 이상 출력 신호(V31)를 출력하여 고장 트립 회로(220)에 보낸다. 고장 트립 회로(220)는 차단기(206)에 대해서 트립 신호를 보내서 전로를 개방한다.
무효 전력 검출기(223)는 변류기(212)에 의해 검출한 발전기(207)의 출력 전류와, 발전기(207)의 출력 전압을 입력해서 무효 전력을 검출한다. 무효 전력 검출기(226)는 변류기(212)에 의해 검출한 발전기(207)의 출력 전류와 발전기(207)의 출력 전압을 입력해서 유효 전력을 검출한다.
한편, 유효 전력 제어 회로(APR)(227)는 유효 전력 기준(P*) 설정기(225)로부터의 유효 전력 기준(P*)과 유효 전력 검출기(226)로부터의 유효 전력(P)을 비교하고, 이 편차를 조속기(211)에 보내서 엔진(210)의 속도를 제어한다.
제 1 함수 회로(232)는 주파수 변화율 검출기(230)로부터의 주파수 변화율(V30)을 입력하고, 제 1 전압 변동 기준(ΔV*)을 출력하는 것이며, 주파수 변화율이 정 또는 주파수가 상승중에는 발전기(207)의 출력 전압을 저하시켜서 주파수 상승을 조장시키고, 또 주파수 변화율이 부 또는 주파수가 하강중에는 발전기(207)의 출력 전압을 상승시켜서 주파수 하강을 조상시킬 수 있는 제 1 전압 변동 기준(ΔV*)을 자동 전압 조정 회로(209)에 출력한다.
제 2 함수 회로(233)는 전압 검출기(234)에서 검출한 발전기(207)의 출력 전압(V)을 토대로 전압 변동 검출 수단(235)으로 검출한 전압 변동량으로부터 제 2 전압 변동 기준(ΔV2*)을 연산하여 출력하는 것이며, 전압이 하강시에는 발전기(207)의 출력 전압을 더욱 저하시켜서 주파수 상승을 조장시키고, 또 전압이 상승시에는 발전기(207)의 출력 전압을 더욱 상승시켜서 주파수 하강을 조장시킬 수 있는 제 2 전압 변동 기준(ΔV2*)을 출력한다. 전압 변동 검출 수단(235)에 의해 검출하여 제 2 함수 회로의 입력이 되는 신호는 전압 변동량(ΔV)이건 전압 변화율(dV/dt)이건 어느 쪽이든 좋다.
무효 전력 제어 회로(AQR)(224)는 무효 전력 기준(Q*) 설정기(228)로부터의 무효 전력 기준(Q*)과, 무효 전력 검출기(223)에 의해 검출한 무효 전력을 일치시키기 위한 전압 기준(ΔVQ*)을 출력한다.
자동 전압 조정 회로(AVR)(209)는 전압 기준(V*) 설정기(90R)(2029)로부터의 전압 기준(V*)과, 무효 전력 제어 회로(224)로부터의 전압 기준(ΔVQ*)과, 제 1 함수 회로(232)로부터의 전압 변동 기준(ΔV*)과, 제 2 함수 회로(233)로부터의 전압 변동 기준(ΔV2*)을 사용하여 발전기(207)의 출력 전압을 제어하기 위해서 계자 권선(208)의 계자를 조정한다.
또한 유효 전력 기준(P*) 설정기(225)와, 유효 전력 제어 회로(227)와, 조속기(211)와, 엔진(210)으로 속도 제어 루프를 구성하고 있다. 무효 전력 기준 설정기(228)와, 무효 전력 검출기(223)와, 무효 전력 제어 회로(224)에 의해 무효 전력 제어 회로를 구성하고 있다. 전압 기준(V*) 설정기(90R)(229)와, 무효 전력 제어 회로(224)의 출력인 전압 기준(ΔVQ*)과, 함수 회로(232)로부터의 전압 변동 기준(ΔV*)과, 제 2 함수 회로(233)로부터의 전압 변동 기준(ΔV2*)과, 자동 전압 조정 회로(209)에 의해 전압 제어 루프를 구성하고 있다.
(작용)
다음에 이상 설명한 제 19 실시 형태의 작용에 대해서 도 26∼ 도 29를 참조해서 설명한다. 지금 도 26에서 발전기(207)의 출력의 출력 유효 전력을 P, 출력 무효 전력을 Q, 부하(205)가 필요로 하는 부하 유효 전력을 PL, 부하 무효 전력을 QL라 하면, 계통 전원(201)으로 유출하는 유효 전력(ΔP) 및 무효 전력(ΔQ)은 각각 다음과 같이 표시된다.
ΔP=P-PL
ΔQ=Q-QL
여기서 발전기(207)와 계통간의 임피던스 성분을 1로 하고, 부하(205)의 전압을 V, 주파수를 f라 한다.
그렇게 하면, 통상의 경우에는 ΔP=0, ΔQ=0에 가까운 상태로 차단기(203)가 오픈으로 되어도, 부하(205)의 전압(V), 주파수(f)는 거의 변화하지 않기 때문에, 계전기(215∼219)에 의해 검출할 수 없어서 단독 운전을 계속하게 된다.
그러나 계통 전원(201)과 부하(205)의 위상은 천천히 어긋나게 되므로, 차단기(203)의 재투입은 사고 확대로 연결되어 위험하기 때문에 실시할 수 없는 상태가 발생하여, 배전 계통의 안정성을 저하시키게 된다.
단독 운전중의 전압은 P=V2/R로 결정한다. 한편, 단독 운전중의 주파수(f)는 Q=(V2ωC)-(V2/ωL)에 의해 결정한다. 특히 주파수(f)에 주목하면 부하(205)가 요구하는 부하 무효 전력(QL)보다 발전기(207)가 공급하는 무효 전력이 진상 방향으로 어긋나 있을 때는 주파수(f)가 상승하여 컨덴서(C)의 전류(iC)가 증가하고, 임피던스 전류(iL)가 감소해서 무효 전력이 평형을 취하는 방향으로 변화한다.
또 발전기(207)가 공급하는 무효 전력이 부하(205)가 요구하는 부하 무효 전력(QL)보다 지상 방향으로 어긋나 있을 경우에는 주파수(f)가 하강하여 임피던스 전류(iL)가 증가하고, 컨덴서 전류(iC)가 감소해서 무효 전력이 평형을 취하는 방향으로 변화한다.
다음에 ΔQ=0이고 ΔQ≠0 상태에서 단독 운전이 되었을 경우의 주파수 변동은 도 27에 나타낸 바와 같이 계통 차단(t0) 후, 주파수(f)가 변동하면서 안정점(f1, f2)에 접근한다. 도 27에서 f1은 ΔQ가 약간 진상의 경우이고, f2는 ΔQ가 약간 지상의 경우이다. 도 28에 나타내는 +Δf, -Δf는 계전기(215∼219)로 단독 운전이 검출할 수 있는 레벨이다.
도 28은 도 25에 나타내는 실시 형태의 작용 효과를 설명하기 위한 도면이며, f는 주파수 검출 회로(221)에 의해 검출한 주파수(f)이고, df/dt는 주파수 변화율 검출기(230)에 의해 검출한 주파수 변화율이고, 전압 변동 기준(ΔV*)은 제 1 함수 회로(232)의 출력을 나타내고 있다.
지금 f가 도 28과 같이 변화하면, df/dt는 이보다 90° 위상이 앞선 파형이 된다.
df/dt〉0인 경우에는 주파수가 상승중이므로 이 동안에 함수 회로(232)로부터 전압 저하 지령(진상 무효 전력 지령)이 출력되어, 주파수(f)는 더욱 상승하도록 작용한다. 또 df/dt〈0인 경우에는 주파수(f)가 하강중이므로, 이 동안에 함수 회로(232)로부터 전압 상승 지령(지상 무효 전력 지령)이 출력되고, 주파수(f)는 더욱 하강하도록 작용한다. 이와 같이 정귀환 작용에 의해 주파수 변동을 증대시켜서, 주파수 이상이나 주파수 변화율 과대를 주파수 변화 과대 검출기(231)로 검출함으로써 종래 사용하고 있던 고가의 전송 차단 장치(238)를 사용하지 않아도 단독 운전을 검출할 수가 있다.
또 제 2 함수 회로(233)는 전압이 하강시에는 더욱 하강시키고, 전압이 상승시에는 더욱 상승시키는 전압 변동을 증폭하는 정귀환 작용을 갖고 있기 때문에, 제 1 함수 회로(232)의 작용과 더불어 주파수 변동을 조장할 수가 있다.
이와 같은 회로를 부가함으로써 단독 운전시의 주파수 변동을 도 27에 나타낸 바와 같은 다양한 특성으로부터 도 29에 나타낸 바와 같은 특성으로 확대해서 주파수나 주파수 변화율 이상을 검출함으로써 단독 운전을 검출하기가 용이해진다.
(효과)
이상 설명한 제 19 실시 형태에 의하면, df/dt를 검출하여 df/dt〉0인 경우에는 전압 저하 지령을, df/dt〈0인 경우에는 전압 상승 지령을 자동 전압 조정 회로(209)에 보내고, 또한 전압 변동을 증폭시키는 전압 지령도 자동 전압 조정 회로(209)에 보냄으로써 발전기(207)의 출력 전압을 변화시킴으로써, 주파수 변동을 확대하여 단독 운전을 용이하게 검출할 수가 있다.
(제 20 실시 형태) (청구항 2에 대응)
(구성)
도 30은 본 발명의 제 20 실시 형태를 나타내는 구성도이며, 도 25의 제 19 실시 형태를 나타내는 도면과 다른 것은 제 2 함수 회로(233)의 출력을 자동 전압 조정 회로(209)에 입력하는지의 여부를 주파수 변화율 임계치 설정기(237)에 설정된 주파수 변화율 임계치에 의해 결정하는 판정 회로(236)를 갖는 점이다.
주파수 변화율 임계치 설정기(237)는 주파수 상승시의 주파수 변화율의 극성이 정인 경우의 임계치와, 주파수 하강시의 주파수 변화율의 극성이 부인 경우의 임계치의 쌍방을 설정한다.
(작용)
본 발명은 제 19 실시 형태를 토대로 하고 있으며, 제 19 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 전압 변동을 일으켜 주파수 변동을 조장하는 것은 동일하다. 그러나 전압 변동을 증폭시키는 제 2 함수 회로(233)의 작동은 계통이 건전하여 연계가 유지되어 있어도 계통의 전압 변동에 의거하여 그 전압 변동을 증폭하도록 전압 변동 기준(ΔV2*)을 출력하고, 발전 설비와 계통 전원 사이에서 필요없는 무효 전력 변동을 초래할 수가 있다. 그래서 우선 제 1 함수 회로(232)만의 작동으로 주파수를 변동시키는 것으로 하고, 주파수 변화율이 어떤 임계치 레벨을 넘으면 계통 분리일 것으로 생각하고, 그로서 제 2 함수 회로(233)를 작동시킨다.
이렇게 함으로써 계통 연계 상태에서의 전압 변동 기준을 부질없이 크게 하는 것을 방지하고, 무효 전력 변동의 과잉을 억제하면서, 단독 운전시의 주파수 변동을 도 27에 나타내는 바와 같은 특성으로부터 도 29에 나타내는 바와 같은 특성으로 확대해서 주파수나 주파수 변화율 이상을 검출함으로써 단독 운전을 검출하는 것이 용이해진다.
(효과)
이상 설명한 제 20 실시 형태에 의하면, df/dt를 검출하여 df/dt〉0의 경우에는 전압 저하 지령을, df/dt〈0의 경우에는 전압 상승 지령을 자동 전압 조정 회로(209)에 보내어, 또한 전압 변동을 증폭시키는 전압 지령도 자동 전압 조정 회로(209)에 보내어 발전기(207)의 출력 전압을 변화시킴으로써 주파수 변동을 확대하여 단독 운전을 용이하게 검출할 수가 있다.
(제 21 실시 형태)
(구성)
도 31은 본 발명의 제 21 실시 형태를 나타내는 구성도이며, 도 30의 제 20 실시 형태를 나타내는 도면과 다른 것은 판정 회로(236)에 의한 제 2 함수 회로(233)의 출력을 자동 전압 조정 회로(209)에 입력하는지의 여부의 결정은 주파수 변화율과 주파수 변화율 임계치 설정기(237)로부터의 임계치와의 비교뿐만 아니라, 주파수 변화율에 의한 주파수의 변동 방향과 전압 변동 검출 수단(235)의 출력 신호에 의한 전압의 변동 방향의 조합을 사용하는 것이다.
(작용)
본 발명은 제 19 실시 형태를 토대로 하고 있으며, 제 19 실시 형태에서 설명한 바와 같이 전압 변동을 일으켜서 주파수 변동을 조장하는 것은 마찬가지이다.
상시는 제 1 함수 회로(232)만 동작시켜 두고, 주파수 변화율에 임계치를 설정하여, 임계치 레벨을 넘으면 제 2 함수 회로(233)를 작동시키는 것은 제 20 실시 형태에서 설명하였다.
상시 동작하고 있는 제 1 함수 회로(232)의 전압 변동을 일으켜서 주파수 변동을 조장시키는 작동에 있어서, 계통 분리 후의 전압 변동의 방향과 주파수 변동의 방향은 전압이 하강시는 주파수 상승, 전압이 상승시는 주파수가 하강으로 되어 있으며, 이와 같은 변화의 방향의 조합이 나타나고, 또한 주파수 변화율이 임계치를 넘었을 경우에 계통 분리인 것으로 생각하여 제 2 함수 회로(233)를 작동시킨다. 이와 같이 함으로써 계통 연계 상태에서의 전압 변동 기준을 부질없이 크게 하는 것을 방지하고, 무효 전력 변동의 과잉을 억제하면서, 단독 운전시의 주파수 변동을 도 27에 나타내는 바와 같은 특성으로부터 도 29에 나타내는 바와 같은 특성으로 확대해서 주파수나 주파수 변화율 이상을 검출함으로써 단독 운전을 검출하는 것이 용이해진다.
(효과)
이상 설명한 제 21 실시 형태에 의하면, df/dt를 검출하여 df/dt〉0의 경우에는 전압 저하 지령을, df/dt〈0의 경우에는 전압 상승 지령을 자동 전압 조정 회로(209)에 보내고, 다시 전압 변동을 증폭시키는 전압 지령도 자동 전압 조정 회로(209)에 보냄으로써 발전기(7)의 출력 전압을 변화시킴으로써, 주파수 변동을 확대하여 단독 운전을 용이하게 검출할 수가 있다.
(제 22 실시 형태)
(구성)
제 2 함수 회로(233)는 전압 검출기(234)에서 검출한 발전기(207)의 출력 전압(V)을 토대로 전압 변동 검출 수단(235)에 의해 검출한 전압 변동량으로부터 제 2 전압 변동 기준(ΔV2*)을 연산하여 출력하는 것은 제 19 실시 형태의 설명으로 이미 기술하였다. 이 제 2 함수 회로(233)의 함수에서, 예를 들어 도 32에 나타낸 바와 같이 전압 변동 dv/dt가 일정치 이내에서는 감지하지 않는 불감대를 형성하는 것이다.
(작용)
계통 연계중에는 발전기(207)의 출력 전압으로서 검출하는 전압은 계통 전압에 의해 지배적이다. 즉 계통 전압의 변동에 의해 발전기(207)의 출력 전압으로서 검출하는 전압도 변동한다. 건전한 연계중이라도 동일 배전 계통의 부하 변동이나 변전소의 탑 전환 등으로 전압은 항상 변동하고 있다. 이 것은 전압 변동에 의거하여 제 2 전압 변동 기준(ΔV2*)을 항상 출력하게 되기 때문에, 발전 설비와 계통 전원 사이에서 필요없는 무효 전력 변동을 초래하게 된다. 그래서 제 2 함수 회로(233)를 전압 변동이 일정치 이내에서는 감지하지 않은 구성으로 함으로써, 어떤 범위에서는 제 2 함수 회로(233)에 의한 무효 전력 변동을 방지하면서, 단독 운전 이행시는 제 1 함수 회로(232)가 우선적으로 작동하여, 충분한 전압 변동이 발생하면 제 2 함수 회로(233)도 작동함으로써 단독 운전시의 주파수 변동을 도 27에 나타내는 바와 같은 특성으로부터 도 29에 나타내는 바와 같은 특성으로 확대해서 주파수나 주파수 변화율 이상을 검출함으로써 단독 운전을 검출하기가 용이해진다.
(효과)
이상 설명한 제 22 실시 형태에 의하면, df/dt를 검출하여 df/dt〉0의 경우에는 전압 저하 지령을, df/dt〈0의 경우에는 전압 상승 지령을 자동 전압 조정 회로(209)에 보내고, 또한 전압 변동을 증폭시키는 전압 지령도 자동 전압 조정 회로(209)에 보냄으로써 발전기(7)의 출력 전압을 변화시킴으로써, 주파수 변동을 확대하여 단독 운전을 용이하게 검출할 수가 있다.
(제 23 실시 형태)
(구성)
도 33은 본 발명의 제 23 실시 형태를 나타내는 구성도이며, 도 25의 제 19 실시 형태를 나타내는 도면과 다른 것은 전압 변동 기준을 출력하는 함수 회로(232) 및 제 2 함수 회로(233)와 전압 검출기(234)와 전압 변동 검출 수단(235)을 갖추지 않고, 컨덴서군(241)과 투입 차단 수단(242)을 갖는 점이다.
컨덴서군(241)은, 예를 들어 도 34에 나타낸 바와 같이 복수의 전력용 컨덴서(241a, 241b, 241c,…)로 되고, 투입 차단 장치(242)를 개재해서 모선에 접속되어 있다. 투입 차단 장치(242)는 컨덴서마다 설치한 스위치(242a, 242b, 242c…)와, 주파수 변화율(df/dt) 신호에 따라서 스위치의 개폐를 제어하는 컨트롤러(242d)로 구성된다.
(작용)
제 19 실시 형태의 설명에서 도 26을 사용해서 설명한 바와 같이, 단독 운전이 되면, 부하(205)가 요구하는 부하 무효 전력(QL)보다 발전기(207)가 공급하는 무효 전력이 진상 방향으로 어긋나 있을 때는 주파수(f)가 상승하여 컨덴서(C)의 전류(iC)가 증가하고, 임피던스 전류(iL)가 감소해서 무효 전력이 평형을 취하는 방향으로 변화하고, 또 발전기(207)가 공급하는 무효 전력이 부하(205)가 요구하는 무효 전력(QL)보다 지상 방향으로 어긋나 있을 경우에는 주파수(f)가 하강하여 임피던스 전류(iL)가 증가하고, 컨덴서 전류(iC)가 감소해서 무효 전력이 평형을 취하는 방향으로 변화한다.
즉 발전기(207)가 공급하는 무효 전력과 부하가 요구하는 무효 전력의 평형이 크게 허물어져 있으면, 무효 전력이 평형하도록 주파수(f)는 크게 변화한다. 그래서 단독 운전으로 이행하여 무효 전력의 평형으로부터 주파수(f)가 변화하면, 이 주파수(f)의 변화를 조장하도록 무효 전력의 평형을 허물도록 컨덴서(241a, 241b, …)를 투입 또는 차단하면 된다.
컨덴서군(241)을 부하력률을 개선하도록 설치되어 있는 역률 개선 컨덴서로 생각하고, 부하의 유도성 리엑턴스를 상쇄하도록 컨덴서군 중의 몇 개의 컨덴서는 모선에 투입되어 있는 상태를 상정한다. df/dt〉0의 경우에는 주파수가 상승중이므로, 이 동안은 이미 투입되어 있는 컨덴서를 차단함으로써 주파수(f)는 더욱 상승하도록 작용한다. 또 df/dt〈0의 경우에는 주파수가 하강중이므로 이 동안은 차단 상태에 있는 컨덴서를 투입함으로써 주파수(f)는 더욱 하강하도록 작용한다. 주파수 변동을 조장 증대시켜서 주파수 이상이나 주파수 변화율 과대를 주파수 변화율 과대 검출기(231)에 의해 검출함으로써 종래 사용하고 있던 고가의 전송 차단 장치를 사용하지 않아도 단독 운전을 검출할 수가 있게 된다.
이와 같은 회로를 부가하여 단독 운전시의 주파수 변동을 도 27에 나타내는 바와 같은 특성으로부터 도 29에 나타내는 바와 같은 특성으로 확대해서 주파수나 주파수 변화율 이상을 검출함으로써 단독 운전을 검출하기가 용이해진다.
(효과)
이상 설명한 제 23 실시 형태에 의하면 df/dt를 검출하여 df/dt의 극성에 따라서 전력용 컨덴서를 투입 또는 차단함으로써 주파수 변동을 확대하여 단독 운전을 용이하게 검출할 수가 있다.
(제 24 실시 형태)
(구성)
도 35는 본 발명의 제 24 실시 형태를 나타내는 구성도이며, 도 25의 제 19 실시 형태를 나타내는 도면과 다른 것은 제 2 함수 회로(233)와 전압 검출기(234)와 전압 변동 검출기(235)를 갖추지 않고, 컨덴서군(241)과 투입 차단 장치(242)를 갖는 점이다.
컨덴서군(41) 및 투입 차단 장치(242)는 도 34와 같은 구성도이다.
(작용, 효과)
이미 제 19 실시 형태의 설명 및 제 23 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 함수 회로(232)가 출력하는 전압 변동 기준(ΔV*)은 주파수의 변화를 조장하는 작용을 가지며, 또 한쪽의 컨덴서군(241)의 투입 차단도 주파수의 변화를 조장하는 작용이 있다.
쌍방의 작용을 합침으로써 단독 운전시의 주파수 변동을 도 27에 나타내는 바와 같은 특성으로부터 도 29에 나타낸 바와 같은 특성으로 확대해서 주파수나 주파수 변화율 이상을 검출함으로써 단독 운전을 검출하는 것이 용이해진다.
(제 25 실시 형태)
(구성)
도 34 및 도 35에서 나타내는 제 6 실시 형태에 대하여 도 36에 나타낸 바와 같이 투입 차단 장치(242) 내의 컨트롤러(242d) 주파수 변화율의 임계치가 되는 신호를 입력하는 주파수 변화율 임계치 설정기(237)를 설치한 것.
주파수 변화율 임계치 설정기(237)는 주파수 상승시의 주파수 변화율의 극성이 정일 경우의 임계치와, 주파수 변화율 하강시의 주파수 변화율의 극성이 부일 경우의 임계치의 쌍방을 설정한다. 이렇게 함으로써 주파수 변화율의 극성뿐만 아니라 설정한 임계 전압을 초과함으로써 전력용 컨덴서를 투입 또는 차단의 제어를 행하도록 구성하고 있다. (작용, 효과) 이미 제 19 실시 형태의 설명 및 제 23 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 함수 회로(232)가 출력하는 전압 변동 기준(ΔV*)은 주파수의 변화를 조장하는 작용을 갖고, 또 한쪽의 컨덴서군(241)의 투입 차단도 주파수의 변화를 조장하는 작용이 있다.
쌍방의 작용을 합치는 점에서는 제 24 실시 형태와 같지만, 빈번하게 전력용 컨덴서를 투입 또는 차단하는 것을 피하고, 우선은 함수 회로만의 작동으로 주파수를 변동시키기로 하고, 주파수 변화율이 어느 임계치 레벨을 초과하면 계통 분리일 것으로 생각하고, 그로부터 전력용 컨덴서의 투입 또는 차단을 행한다. 이렇게 함으로써 무효 전력을 빈번하게 변동시키지 않고, 단독 운전시의 주파수 변동을 도 3에 나타내는 바와 같은 특성으로부터 도 29에 나타내는 바와 같은 특성으로 확대해서 주파수나 주파수 변화율 이상을 검출함으로써 단독 운전을 검출하는 것이 용이해진다.
(제 26 실시 형태)
(구성)
도 37은 본 발명의 제 26 실시 형태를 나타내는 구성도이며, 도 25의 제 19 실시 형태를 나타내는 도면과 다른 것은 제 2 함수 회로(233)를 갖지 않고, 컨덴서군(241)과 투입 차단 장치(242)를 가지며, 제 25 실시 형태와 마찬가지로 주파수 변화율 임계치 설정기(237)를 갖는 점이다.
주파수 변화율 임계치 설정기(237)는 설정한 임계치를 제 25 실시 형태를 마찬가지로 도 38과 같이 투입 차단 장치(242) 중의 컨트롤러(242d)에 입력하고, 주파수 변화율과 비교해서 전력용 컨덴서의 투입 차단의 판정에 사용한다. 또한 전압 검출기(234)와 전압 변동 검출 수단(235)에 의해 얻어지는 전압 변동 신호도 도 38에 나타낸 바와 같이 컨트롤러(242d)에 입력하여, 전력용 컨덴서의 투입 차단의 판정에 사용한다.
(작용, 효과)
이미 제 19 실시 형태의 설명 및 제 23 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 함수 회로(232)가 출력하는 전압 변동 기준(ΔV*)은 주파수의 변화를 조장하는 작용을 갖고, 또 한쪽의 컨덴서군(241)의 투입 차단도 주파수의 변화를 조장하는 작용이 있다.
쌍방의 작용을 합치는 점에서는 제 24 실시 형태와 동일하지만, 빈번하게 전력용 컨덴서를 투입 또는 차단하는 것을 피하고, 우선은 상시 동작하고 있는 함수 회로만의 작동으로 주파수를 변동시키는 것으로 한다. 회수 회로의 작동에서 계통 분리 후의 전압 변동의 방향과 주파수 변동의 방향은 전압이 하강시는 주파수 상승, 전압이 상승시는 주파수가 하강이 되어 있고, 이와 같은 변화의 방향의 조합이 나타나고, 또 주파수 변화율이 임계치를 넘었을 경우에 계통 분리일 것이라 생각하여, 전력용 컨덴서를 투입 또는 차단한다.
이렇게 함으로써 무효 전력을 빈번하게 변동시키지 않고, 단독 운전시의 주파수 변동을 도 27에 나타내는 바와 같은 특성으로부터 도 29에 나타내는 바와 같은 특성으로 확대해서 주파수나 주파수 변화율 이상을 검출함으로써 단독 운전을 검출하는 것이 용이해진다.
(제 27 실시 형태)
전력용 컨덴서를 투입 또는 차단함으로써 주파수 변동을 조장하려고 해도 연계 상태에 있으면 주파수 변동은 나타나지 않는다. 전력용 컨덴서의 투입 또는 차단은 무효 전력의 변동을 초래하는 것으로서, 이들 전력용 컨덴서의 작용이 역률 개선 컨덴서에도 적용할 수 있으므로, 이들 전력용 컨덴서의 주파수 변화율에 의거한 투입 또는 차단전에 적절하게 역률이 조정되어 있으면, 바람직하지 않은 역률이 되는 것을 생각할 수 있다. 주파수 변동을 조장할 수 없었던 경우에는, 단독 운전 상태라고는 생각할 수 없어서 연계 상태에 있는 것으로 해서, 투입 또는 차단한 전력용 컨덴서의 영향을 해제하여 적절한 역률로 복귀시킨다.
(제 28 실시 형태)
상기 제 19내지 제 27의 실시 형태에서는 주로 교류 발전기(207)와 엔진(210)으로 된 회전 발전기에 대해서 설명하였지만, 정지형 발전 설비인 직류 전원과 인버터의 경우나 무효 전력 발전 설비의 경우에도 주파수 변화율이 정의 경우에 진상 무효 전력을 증가하고, 주파수 변화율이 부의 경우에 지상 무효 전력을 증가시키도록 제어함으로써 동일한 작용이 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 계통으로 유출하는 유효 전력, 무효 전력이 다같이 제로인 가장 단독 운전 검출이 곤란한 조건에서도 함수 회로의 고안에 의해 단시간으로 단독 운전 검출이 가능할 뿐만 아니라 연계중의 무효 전력 변동(전압 변동)을 적당한 값으로 억제하여 발전기의 다수대 운전시나 회전형과 정지형이 혼재하고 있는 경우에서도 고속으로 안정한 신뢰성이 높은 발전 설비의 계통 연계 보호 장치를 제공할 수 있다.
또 본 발명에 의하면, 고가의 운송 차단 장치를 설치하는 일이 없이 계통 연계중의 자가 발전 설비의 단독 운전을 자가 발전 설비측에서 확실하게 검출할 수 있는 계통 연계 보호 장치를 제공할 수가 있다.
Claims (25)
- 계통 전원에 차단기를 개재해서 연계되는 전력 제어부를 갖는 자가 발전 설비의 계통 연계 보호 장치에 있어서,상기 자가 발전 설비의 출력 주파수를 검출하는 주파수 검출기와, 상기 주파수 검출기에서 검출한 주파수의 변화율을 검출하는 주파수 변화율 검출기와,이 주파수 변화율 검출기에 의해 검출한 주파수 변화율로부터 상기 자가 발전 설비의 전압 또는 무효 전력의 변동 기준을 연산하는 연산 수단과,이 변동 기준에 의한 주파수 변화율이 정의 값일 때 상기 자가 발전 설비의 진상 무효 전력의 증가, 또는 상기 자가 발전 설비의 출력 전압의 저하를 행하는 제1 제어 수단과,상기 주파수 변화율이 부의 값일 때, 지상 무효 전력의 증가 또는 상기 자가 발전 설비의 출력 전압의 상승을 행하고, 상기 자가 발전 설비의 전력 제어부를 제어하는 제2 제어 수단과,상기 주파수 변화율에 의거하여 상기 자가 발전 설비의 전력 제어부의 게인을 조절하는 게인 조절 수단과,상기 자가 발전 설비의 전압 변동에 따라 조장되는 주파수 변동을 검지하여, 그 검지된 주파수 변동에 의거하여 상기 자가 발전 설비를 상기 계통 모선으로부터 분리시키는 보호 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 자가 발전 설비의 계통 연계 보호 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 게인 조절 수단은 상기 주파수 변화율이 극히 낮은 범위일 때 고 게인, 상기 주파수 변화율이 중간의 범위일 때 저 게인, 상기 주파수 변화율이 높은 범위일 때 약간 높은 게인이 되도록, 상기 자가 발전 설비의 전력 제어부의 게인을 설정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 자가 발전 설비의 계통 보호 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 게인 조절 수단은 상기 주파수 변화율에 따라서 상기 전력 제어부의 게인의 전환, 또는 및 상기 변동 기준에 대응하는 제한치의 전환을 행하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 자가 발전 설비의 계통 보호 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 자가 발전 설비는 회전 전기형 발전 설비를 구비하는 것을 특징으로 하는 자가 발전 설비의 계통 보호 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 자가 발전 설비는 정지형 발전 설비를 구비하는 것을 특징으로 하는 자가 발전 설비의 계통 보호 장치.
- 자가 발전 설비를 차단기를 개재해서 계통 전원과 연계하는 계통 연계 시스템에 있어서,상기 자가 발전 설비의 출력 주파수의 변화를 검출하는 출력 주파수 변화 검출 수단과,상기 자가 발전 설비의 무효 전력, 출력 설정 전압, 출력 전류, 출력 전압 위상 및 출력 전류 위상의 어느 것을 제어하기 위해 상기 자가 발전 설비에 제어 신호를 출력하는 제어 수단과,상기 자가 발전 설비의 무효 전력의 변화율을 검출하는 무효 전력 변화율 검출 수단과,상기 자가 발전 설비의 출력 전압의 기준의 변화율을 검출하는 전압 변화율 검출 수단과,상기 무효 전력 변화율 검출 수단 및 상기 전압 변화율 검출 수단에 의해 상기 자가 발전 설비의 상기 주파수의 변화가 검출될 때, 상기 자가 발전 설비의 출력을 변화시키는 주파수 변화를 조장하는 조장 수단과,이 조장 수단에 의해 조장되는 것에 따라서 상기 무효 전력 변화율이 저하될하는 것에 의거하여 상기 자가 발전 설비의 운전 형태를 설정하는 운전 형태 설정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 자가 발전 설비의 계통 연계 보호 장치.
- 제 4항에 있어서, 상기 운전 형태 설정 수단은 상기 조장 수단에 의해 조장된 것에 따라서 상기 무효 전력 변화율이 저하한 것에 의거하여 상기 자가 발전 설비를 상기 계통 모선으로부터 분리시키도록, 상기 차단기에 분리 지령을 보내는 상기 자가 발전 설비를 정지 또는 상기 계통 전원으로부터 분리하는 정지·분리 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 자가 발전 설비의 계통 보호 장치.
- 제 4항에 있어서, 상기 운전 형태 설정 수단은 상기 조장 수단에 의해 조장된 것에 따라서 상기 무효 전력 변화율이 저하한 것에 의거하여 상기 자가 발전 설비를 상기 계통 전원으로부터 분리한 후, 상기 조장 수단을 오프시켜서 상기 자가 발전 설비를 자립 운전시키는 자립 운전 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 자가 발전 설비의 계통 보호 장치.
- 제 6항에 있어서, 상기 자가 발전 설비는 회전 전기형 발전 설비를 구비하는 것을 특징으로 하는 자가 발전 설비의 계통 보호 장치.
- 제 6항에 있어서, 상기 자가 발전 설비는 정지형 발전 설비를 구비하는 것을 특징으로 하는 자가 발전 설비의 계통 보호 장치.
- 계통 전원에 차단기를 개재해서 연계되는 전력 제어부를 갖는 자가 발전 설비의 계통 연계 보호 장치에 있어서,상기 자가 발전 설비의 출력 주파수를 검출하는 주파수 검출기와, 이 주파수 검출기에서 검출한 주파수의 변화율을 검출하는 주파수 변화율 검출기와,상기 자가 발전 설비의 무효 전력을 검출하여, 이 무효 전력 검출치를 예정 무효 전력 기준으로 제어하기 위해 제1 전압 기준에 의해 제어되는 저속 응답 무효 전력 제어 수단과,상기 주파수 변화율 검출기에 의해 상기 주파수의 변화율이 정의 값임을 검출할 때 상기 무효 전력을 진상 방향으로 변화시켜 상기 주파수 변화율 검출기에 의해 상기 주파수 변화율이 부의 값임을 검출할 때 상기 무효 전력을 지상 방향으로 변화시키기 위한 무효 전력 변동 기준과, 상기 무효 전력으로부터 무효 전력 변동을 검출한 값과를 비교함으로써 얻어지는 제2 전압 기준에 의해 제어되는 고속 무효 전력 제어 수단과,상기 저속 무효 전력 제어 수단의 제1 전압 기준과 고속 무효 전력 제어 수단의 제2 전압 기준에 의거하여 얻어지는 제3 전압 기준에 의해 상기 자가 발전 설비의 출력 전압을 제어하는 전압 제어 수단과,상기 고속 무효 전력 제어 수단의 제2의 전압 기준과 상기 무효 전력의 변동치에 의거하여 상기 계통 모선으로부터 상기 자가 발전 설비를 분리시키는 보호 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 자가 발전 설비의 계통 연계 보호 장치.
- 제 11항에 있어서, 상기 자가 발전 설비는 회전 전기형 발전 설비를 구비하는 것을 특징으로 하는 자가 발전 설비의 계통 보호 장치.
- 제 11항에 있어서, 상기 자가 발전 설비는 정지형 발전 설비를 구비하는 것을 특징으로 하는 자가 발전 설비의 계통 보호 장치.
- 제 11항에 있어서, 상기 자가 발전 설비는 무효 전력 제어 또는 전압 변동 제어에 지상 요소를 부가하는 회로를 갖는 정지형 전력 변환기를 구비하는 것을 특징으로 하는 자가 발전 설비의 계통 보호 장치.
- 제 11항에 있어서, 상기 자가 발전 설비는 무효 전력 제어 또는 전압 변동 제어에 지상 요소를 부가하는 회로를 갖는 무효 전력 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 자가 발전 설비의 계통 보호 장치.
- 자가 발전 설비를 차단기를 개재해서 계통 전원과 연계하는 계통 연계 시스템에 있어서,상기 자가 발전 설비의 출력 주파수를 검출하는 주파수 검출기와, 상기 주파수 검출기에서 검출한 주파수의 변화율을 검출하는 주파수 변화율 검출기와,상기 주파수 변화율 검출기에 의해 검출한 주파수 변화율로부터 전압 변동 기준을 연산하여, 이 전압 변동 기준에 의해 주파수 변화율이 정의 값일 때 상기 자가 발전 설비의 진상 무효 전력을 증가 또는 상기 자가 발전 설비의 출력 전압을 저하시켜, 주파수 변화율이 부의 값일 때 지상 무효 전력을 증가 또는 상기 자가 발전 설비의 상기 출력 전압을 상승시키도록 상기 자가 발전 설비를 제어하는 함수 회로와,상기 자가 발전 설비의 유효 전력을 검출하는 유효 전력 검출기와, 상기 유효 전력 검출기에서 검출한 유효 전력이 적을 때, 상기 자가 발전 설비의 출력 주파수에서 충분한 변동이 얻어지도록 상기 함수 회로로부터 출력되는 전압 변동 기준을 크게 하는 보정을 가하는 전압 변동 기준 보정 수단과,상기 자가 발전 설비의 전압 변동에 따라 조장되는 주파수 변동을 검지하여, 상기 자가 발전 설비를 상기 계통 모선으로부터 분리시키는 보호 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 자가 발전 설비의 계통 연계 보호 장치.
- 제 16항에 있어서, 상기 자가 발전 설비는 정지형 직류 전원과 전력 변환기를 갖는 설비를 구비하는 것을 특징으로 하는 자가 발전 설비의 계통 보호 장치.
- 제 16항에 있어서, 상기 자가 발전 설비는 정지형 직류 전원과 무효 전력 보상 장치를 갖는 설비를 구비하는 것을 특징으로 하는 자가 발전 설비의 계통 보호 장치.
- 자가 발전 설비를 차단기를 개재해서 계통 전원과 연계하는 계통 연계 시스템에 있어서,상기 자가 발전 설비의 출력 주파수를 검출하는 주파수 검출기와, 상기 주파수 검출기에서 검출한 주파수의 변화율을 검출하는 주파수 변화율 검출기와,복수의 전력용 컨덴서로 되는 컨덴서군과,상기 주파수 변화율 검출기에 의해 검출한 주파수 변화율이 정의 값일 때 상기 컨덴서군을 상기 자가 발전 설비로부터 차단하여, 주파수 변화율이 부의 값일 때 상기 컨덴서군을 상기 자가 발전 설비에 투입하는 투입 차단 수단과,상기 컨덴서군의 투입 또는 차단에 의해 생기는 무효 전력 변화에서 조장되는 주파수 변동을 검지하여, 그 검지에 의거하여 상기 자가 발전 설비를 상기 계통 모선으로부터 분리시키는 보호 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 자가 발전 설비의 계통 연계 보호 장치.
- 제 19항에 있어서, 상기 자가 발전 설비는 정지형 직류 전원과 전력 변환기를 갖는 설비를 구비하는 것을 특징으로 하는 자가 발전 설비의 계통 보호 장치.
- 제 19항에 있어서, 상기 자가 발전 설비는 정지형 직류 전원과 무효 전력 보상 장치를 갖는 설비를 구비하는 것을 특징으로 하는 자가 발전 설비의 계통 보호 장치.
- 자가 발전 설비를 차단기를 개재해서 계통 전원과 연계하는 계통 연계 시스템에 있어서,상기 자가 발전 설비의 출력 주파수를 검출하는 주파수 검출기와,상기 주파수 검출기에서 검출한 주파수의 변화율을 검출하는 주파수 변화율 검출기와,상기 주파수 변화율 검출기에 의해 검출한 주파수의 변화율로부터 전압 변동 기준을 연산하여, 이 전압 변동 기준에 의해 주파수 변화율이 정의 값일 때 상기 자가 발전 설비의 진상 무효 전력을 증가 또는 상기 자가 발전 설비의 출력 전압을 저하시켜, 상기 주파수 변화율이 부의 값일 때, 지상 무효 전력을 증가 또는 상기 출력 전압을 상승시키도록 상기 자가 발전 설비를 제어하는 함수 회로와,복수의 전력용 컨덴서로 되는 컨덴서군과,상기 주파수 변화율 검출기에 의해 검출한 주파수 변화율이 정의 값일 때 상기 컨덴서군을 상기 자가 발전 설비로부터 차단하여, 주파수 변화율이 부의 값일 때 상기 컨덴서군을 상기 자가 발전 설비에 투입하는 투입 차단 수단과,상기 컨덴서군의 투입 또는 차단에 의해 생기는 무효 전력 변화 및 상기 자가 발전 설비의 전압 변동에 따라 조장되는 주파수 변동을 검지하여, 그 검지에 의거하여 상기 자가 발전 설비를 상기 계통모선으로부터 분리시키는 보호 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 자가 발전 설비의 계통 연계 보호 장치.
- 제 22항에 있어서, 상기 컨덴서군은 상기 주파수 변화율이 정의 값이고, 또 상기 주파수 변화율이 설정된 정의 값의 임계치를 넘었을 때에 상기 자가 발전 설비로부터 차단되고, 또 상기 주파수 변화율이 부의 값이고, 또한 상기 주파수 변화율이 설정된 부의 값의 임계치를 넘었을 때에 상기 자가 발전 설비에 투입되도록 하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 자가 발전 설비의 계통 보호 장치.
- 제 22항에 있어서, 상기 자가 발전 설비는 정지형 직류 전원과 전력 변환기를 갖는 설비를 구비하는 것을 특징으로 하는 자가 발전 설비의 계통 연계 보호 장치.
- 제 22항에 있어서, 상기 자가 발전 설비는 정지형 직류 전원과 무효 전력 보상 장치를 갖는 설비를 구비하는 것을 특징으로 하는 자가 발전 설비의 계통 보호 장치.
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