(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統と連系運転する産業用発電プラントの周波数低下を回復させるための負荷遮断装置において、
母線電圧の周波数が設定値以下となったことを検出する周波数低下検出回路と、
電力系統との連系が断したことを検出する連系断検出回路と、
連系断が検出されていることを条件に周波数低下検出回路が出力したとき所定の負荷を遮断する回路と、
周波数低下検出回路の出力が所定時間断続していることを確認して所定の負荷を遮断する回路と、
を有することを特徴とする産業用発電プラントの負荷遮断装置。
【請求項２】
電力系統と連系運転する産業用発電プラントの周波数低下を回復させるための負荷遮断装置において、
母線電圧の周波数が第１の設定値以下となったことを検出する第１の周波数低下検出回路と、
母線電圧の周波数が前記第１の設定値より低い第２の設定値以下となったことを検出する第２の周波数低下検出回路と、
電力系統との連系が断したことを検出する連系断検出回路と、
連系断が検出されていることを条件に第１の周波数低下検出回路が出力したとき所定の負荷を遮断する回路と、
連系断が検出されていないことを条件に第２の周波数低下検出回路が出力したとき所定の負荷を遮断する回路と、
を有することを特徴とする産業用発電プラントの負荷遮断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自家用発電機を電源とし電力会社の電力系統と連系された産業用発電プラントにおいて、一部の電源が脱落した場合、プラント全体が事故停止とならないように、一部の負荷を遮断する負荷遮断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３に示す電力系統Ａと連系する発電プラントＢにおいて、自家用発電機Ｇ１の脱落又は受電変圧器Ｔの脱落など事故があった場合、発電機Ｇ２又はＧ１，Ｇが過負荷となり、発電プラントの母線電圧の周波数ｆが低下する。
【０００３】
そのため、母線電圧の周波数を検出し、周波数が予め定めた設定値以下になった場合、予め定めた負荷（例えば、電動機負荷Ｍ３）を遮断し発電量と負荷を平衡させることにより、更なる周波数低下を防ぎ、発電プラント全体停止という最悪事態を招かないようにしている。
【０００４】
図４に従来の６０Ｈｚ発電プラントの負荷遮断シーケンス例を示す。１は母線電圧の周波数を検出する周波数検出器、２は検出した周波数ｆと周波数設定値５９．０Ｈｚを比較し、ｆ＜５９．０ＨｚでＣＢ７のトリップ信号を出力する周波数低下検出回路、３は検出した周波数ｆと周波数設定値５８．５Ｈｚを比較し、ｆ＜５８．５ＨｚでＣＢ６のトリップ信号を出力する周波数低下検出回路である。
【０００５】
例えば、遮断器ＣＢ１又はＣＢ２が開かれ、変圧器Ｔが脱落すると、図５に示すように脱落時点ｔ1から周波数ｆが低下する。時間ｔ2でｆ＝５９．０Ｈｚとなり遮断器ＣＢ７により電動機負荷Ｍ３が遮断され、発電量と負荷との不平衡が解消され、周波数ｆは実線ａのように６０Ｈｚに回復する。しかし、上記負荷遮断が行われないと周波数ｆは点線ｂのように低下し続ける。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
脱落が発電機Ｇ１又はＧ２の場合、その時の発電量と負荷の状態によっては負荷遮断をしなくても図６の点線ｃに示すように周波数が回復する場合かある。これは脱落せずに残った電源の中に、電力会社の系統があり、その容量が発電機Ｇ１，Ｇ２に比べて一般に極めて大であることから、負荷（電動機）の周波数低下は短時間（ｔ＝ｔ3まで）で押えられるためである。
【０００７】
この場合、負荷遮断の必要がないにも拘らず、周波数ｆがｆ＝５９Ｈｚ（ｔ＝ｔ2）で電動機負荷Ｍ３が遮断されてしまうことになる。
【０００８】
この発明は、このような発電機脱落時における不要な負荷遮断を無くすことができる産業用発電プラントの負荷遮断装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、電力系統と連系運転する産業用発電プラントの周波数低下を回復させるための負荷遮断装置において、
母線電圧の周波数が設定値以下となったことを検出する周波数低下検出回路と、電力系統との連系が断したことを検出する連系断検出回路と、連系断が検出されていることを条件に周波数低下検出回路が出力したとき所定の負荷を遮断する回路と、周波数低下検出回路の出力が所定時間断続していることを確認して所定の負荷を遮断する回路とを有することを特徴とする。
【００１０】
または、電力系統と連系運転する産業用発電プラントの周波数低下を回復させるための負荷遮断装置において、
母線電圧の周波数が第１の設定値以下となったことを検出する第１の周波数低下検出回路と、母線電圧の周波数が前記第１の設定値より低い第２の設定値以下となったことを検出する第２の周波数低下検出回路と、電力系統との連系が断したことを検出する連系断検出回路と、連系断が検出されていることを条件に第１の周波数低下検出回路が出力したとき所定の負荷を遮断する回路と、連系断が検出されていないことを条件に第２の周波数低下検出回路が出力したとき所定の負荷を遮断する回路とを有することを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
図１に実施の形態１にかかる負荷遮断シーケンス回路を示す。同図において、１は図３の発電プラントＢの母線電圧の周波数ｆを検出する周波数検出器、２は検出周波数ｆを設定周波数５９．０Ｈｚと比較し、ｆ＜５９．０Ｈｚで出力する周波数低下検出回路、４は検出周波数ｆを設定周波数５８．５Ｈｚと比較し、ｆ＜５８．５Ｈｚで出力する周波数低下検出回路、６は受電変圧器Ｔの１次側遮断器ＣＢ１と２次側遮断器ＣＢ２の開閉条件を取り込みどちらかが開である場合に出力する連系断（変圧器脱落）検出回路。
【００１２】
Ｔ１及びＴ２はそれぞれ周波数低下検出回路２及び４の出力を確認して遮断器ＣＢ７及びＣＢ６のトリップ出力するタイマ。
【００１３】
ＡＮＤ１及びＡＮＤ３はそれぞれ連系断検出回路６の出力があることを条件に周波数低下検出回路２及び４の出力を遮断器ＣＢ１及びＣＢ２のトリップ信号として出力する論理積回路である。
【００１４】
以上のように構成されているので、発電プラントＢの遮断器ＣＢ１又はＣＢ２が開いて電力系統ＡＮＤと発電プラントＢの連系が断となった場合、連系断検出回路６が論理積回路ＡＮＤ１及びＡＮＤ３に出力すると共に、発電プラントＢが過負荷となり母線電圧の周波数ｆが低下する。周波数ｆが５９．０Ｈｚまで低下すると周波数低下検出回路２が出力し、論理積回路ＡＮＤ１から遮断器ＣＢ７のトリップ信号が出力するので、遮断器ＣＢ７により電動機負荷Ｍ３が速やかに遮断される。
【００１５】
更に周波数が５９．０Ｈｚまで低下すると周波数低下検出回路４が出力し、論理積回路ＡＮＤ３から遮断器ＣＢ６のトリップ信号が出力するので、遮断器ＣＢ６により電動機負荷Ｍ２も速やかに遮断される。
【００１６】
また、電力系統Ａと発電プラントＢの連系中に、発電プラントＢの発電機Ｇ１が脱落した場合、連系遮断検出回路６が出力しないので、発電機Ｇ１の脱落により発電プラントの母線電圧の周波数ｆが低下し周波数低下検出回路２又は４が出力しても論理積回路ＡＮＤ１又はＡＮＤ２は出力しないので、ＡＮＤ１又はＡＮＤ２の回路により遮断器ＣＢ７又はＣＢ６がトリップされることはない。
【００１７】
周波数ｆが５９．０Ｈｚ以下に低下して周波数低下検出回路２の出力が予め設定されたタイマＴ１の確認時間以上続くと、タイマＴ１が出力して遮断器７をトリップさせ電動機負荷Ｍ３を遮断する。更に周波数ｆが５８．０Ｈｚ以下に低下して周波数低下検出回路４の出力が予め設定されたタイマＴ２の確認時間以上続くと、タイマＴ２が出力して遮断器６をトリップさせ、電動機負荷Ｍ２も遮断する。
【００１８】
周波数ｆが５９．０Ｈｚ又は５８．５Ｈｚ以下に低下して周波数低下検出回路２又は４が出力しても発電プラントＢが電力系統Ａと連系していることによりタイマＴ１又はＴ２の確認時間以内に周波数ｆが回復した場合にはタイマＴ１又はＴ２が出力しないので、電動機Ｍ３又はＭ２が不要遮断されることはない。
【００１９】
以上のように、実施の形態１によれば、発電プラントが電力系統と連系していない場合の周波数低下に対しては、速やかに負荷遮断を行うことでプラントの安定運転を図ることができ、連系している場合の周波数低下に対しては、予め設定したタイマの確認時間を満たした周波数低下の場合に負荷遮断を行い、そうでない場合は極力負荷遮断を行わずにプラントの安定運転を図ることができる。
【００２０】
実施の形態２
図２に実施の形態２にかかる負荷遮断シーケンス回路を示す。同図において、１は図３の発電プラントＢの母線電圧の周波数ｆを検出する周波数検出器、２〜５はそれぞれ、周波数ｆを設定周波数５９．０Ｈｚと、５８．７５Ｈｚ，５８．５Ｈｚ，５８．２５Ｈｚ比較し、周波数ｆが設定周波数以下に低下したことを検出する周波数低下検出回路、６は受電変圧器Ｔの１次側遮断器ＣＢ１と２次側遮断器ＣＢ２の開閉条件を取り込みどちらかが開である場合に出力する連系断（変圧器脱落）検出回路。
【００２１】
ＡＮＤ１及びＡＮＤ３はそれぞれ連系遮断検出回路６の出力があることを条件に周波数低下検出回路２及び４の出力が入力すると遮断器ＣＢ７及びＣＢ６のトリップ信号を出力する論理積回路、ＡＮＤ２及びＡＮＤ４はそれぞれ連系遮断器検出回路６の出力がないことを条件に周波数低下検出回路３及び５の出力が入力すると遮断器ＣＢ７及びＣＢ６のトリップ信号を出力する入力の一方に歪定子のついた論理積回路である。
【００２２】
以上のように構成されているので、図３の遮断器ＣＢ１又はＣＢ２が開となり、電力系統Ａと発電プラントＢの連系が遮断されると連系断検出回路６が出力する。連系断により発電プラントＢが過負荷となり、母線電圧の周波数ｆがｆ＜５９．０Ｈｚ以下に低下すると、周波数低下検出回路２が出力し、論理積回路ＡＮＤ１から遮断器ＣＢ７のトリップ信号を出力するので、ＣＢ７により電動機負荷Ｍ３は速やかに遮断される。周波数ｆが更に低下しｆ＜５８．５Ｈｚになると周波数低下検出回路４が出力し、論理積回路ＡＮＤ３から遮断器ＣＢ６のトリップ信号が出力するので、ＣＢ６により電動機負荷Ｍ２も速やかに遮断される。
【００２３】
上記電動機負荷Ｍ３の遮断又は電動機負荷Ｍ３及びＭ２の遮断により周波数ｆは回復する。
【００２４】
また、電力系統Ａと発電プラントＢの連系中は連系遮断検出回路６の出力はないので、論理積回路ＡＮＤ１及びＡＮＤ３から出力はでない。この連系中に発電機Ｇ１が脱落し、発電プラントＢの母線電圧の周波数ｆがｆ＜５８．７５Ｈｚまで低下すると周波数低下検出回路３が出力し、論理積回路ＡＮＤ２から遮断器ＣＢ７のトリップ信号が出力し、ＣＢ７により電動機負荷Ｍ３が遮断される。
【００２５】
電動機負荷Ｍ３の遮断後、更に周波数ｆがｆ＜５８．２５Ｈｚに低下すると周波数低下検出回路５が出力し、論理積回路ＡＮＤ４から遮断器ＣＢ６のトリップ信号が出力し、ＣＢ６により電動機負荷Ｍ２も遮断される。
【００２６】
以上のように、連系中は周波数ｆが５８．７５Ｈｚ又は５８．２５Ｈｚまで低下しないと電動機負荷Ｍ３又はＭ３とＭ２は遮断とならないので、連系中の発電機脱落時の不要遮断を無くすことができる。
【００２７】
【発明の効果】
この発明は、上述のとおり、電力系統と発電プラントとの連系の有無を検出し、負荷遮断のタイミング又は周波設定値を変えて負荷遮断をするので、不要な負荷遮断を行わずに安定運転を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかる負荷遮断シーケンス回路図。
【図２】実施の形態２にかかる負荷遮断シーケンス回路図。
【図３】産業用発電プラントの構成説明図。
【図４】従来例にかかる負荷遮断シーケンス回路図。
【図５】受電変圧器脱落時の周波数変化を示すグラフ。
【図６】発電機脱落時の周波数変化を示すグラフ。
【符号の説明】
１…周波数低下検出回路
２〜５…周波数低下検出回路
６…連系断検出回路（変圧器脱落検出回路）
Ａ…電力系統
Ｂ…発電プラント
ＣＢ…遮断器
ｆ…周波数
Ｇ…自家用発電機
Ｌ…電灯など一般負荷
Ｍ…電動機負荷
Ｔ…変圧器
Ｕ…電力会社の変電所（系統電源）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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