(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期機の運転状態の監視、制御、保護等をするために同期機の電圧、電流、有効電力、無効電力等の電気量を検出する同期機の電気量検出装置において、
前記同期機の交流電圧及び交流電流の瞬時値をそれぞれ一定周期でディジタル信号へ変換してディジタル信号行列を生成出力するＡＤ変換部と、
前記同期機の回転方向の切替えに伴う回転方向を特定する切替え信号に応じて前記同期機の正逆回転のいずれの場合にも前記ディジタル信号行列の相回転及び電圧、電流の相関係が変化しないように前記ディジタル信号行列の相切替えを行う切替部と、
この切替部によって相切替えられたディジタル信号行列に基づいて電気量を演算出力する演算処理部と、
前記切替部によって切替られる切替相と対応するディジタル信号行列の相切替えの組合せを切替相設定値情報として出力する切替設定部と、
前記演算処理部から出力される電圧値と電流値が所定値未満のときのみ、あるいは、前記ＡＤ変換部から出力されるディジタル信号行列の値が所定値未満のときのみ前記切替部の前記相切替えを許可する切替判定部と、
を設けたことを特徴とする同期機の電気量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同期機の運転状態の監視または制御や保護のために用いる同期機の電気量検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、同期機を運転する場合、運転状態の監視または制御や、過電圧や過電流等から機器を保護するために、電圧・電流・有効電力・無効電力等の電気量を検出する必要がある。従って、各種の監視制御装置や保護装置には電気量検出装置が備えられている。
【０００３】
一方、同期機には、揚水発電所に設置される発電電動機のように、回転方向を逆転させて使用する用途がある。同期機の回転方向を逆転させるためには、端子電圧の相回転方向を逆転させる必要があるが、その際、交流電圧と交流電流のベクトル演算を行う電気量検出装置に影響が出てくるのである。すなわち、交流電圧の相回転が反転したり、交流電圧と交流電流の位相関係が変わる場合があり、交流電圧と交流電流の絶対値と位相関係から有効電力や無効電力を演算する際に不都合が生じる。
【０００４】
図１７乃至図１９は、発電電動機の単線結線図の例である。
【０００５】
同期機１は断路器２を介して電力系統と並列運転している。電気量検出装置５は、計器用変圧器３と計器用変流器４を介して同期機１の交流電圧と交流電流を検出して、電圧値Ｖと電流値Ｉと有効電力値Ｐと無効電力値Ｑを出力する。断路器２では、同期機１の三相電圧相回転を切り替える、すなわち、任意の二相を切り替えることで同期機１の回転方向を変えることができる。
【０００６】
図１７では、計器用変圧器３と計器用変流器４の接続点は断路器２と同期機１の間になっており、断路器２で相回転を切り替えると電気量検出装置５へ入力される相回転が切り替わる。
【０００７】
図１８では、計器用変圧器３の接続点を断路器２の電力系統側としているため、断路器２で相回転を切り替えると電気量検出装置５の電流入力の相回転が切り替わると共に、電圧と電流の相関係が変化してしまう。
【０００８】
図１９は、計器用変圧器３と計器用変流器４の接続点を断路器２の電力系統側としているため、断路器２で相回転を切り替えても電気量検出装置の相回転は変化しない。
【０００９】
以上述べたように、発電電動機の回転方向の切替に伴い、電気量検出装置５の入力の相回転や電圧と電流の相関係が変化するとともに、その変化パターンは、計器用変圧器３と計器用変流器４の接続点によって種々の組合せがある。
【００１０】
図２０は、回転方向を逆転させて使用する同期機１の電気量検出装置の従来例を示す構成図である。
【００１１】
同期機１は、断路器２を介して電力系統と並列運転する構成となっている。そして、断路器２で同期機１の相切替を行うことで、同期機１の回転方向を切り替えている。
【００１２】
電気量検出装置５は、計器用変圧器３と計器用変流器４ａ，４ｂ，４ｃを介して、同期機１の交流電圧と交流電流を検出し、同期機１の端子電圧と比例した電圧値Ｖと、同期機１の電流と比例した電流値Ｉと、同期機１の有効電力と比例した有効電力値Ｐと、同期機１の無効電力と比例した無効電力値Ｑを出力する。
【００１３】
補助継電器６は断路器２の補助接点２ｘが閉路したときに有効となる切替信号Ｔｘで励磁されるように構成されている。
【００１４】
電気量検出装置５は、交流電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃと交流電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの瞬時値をそれぞれ一定周期でディジタル信号に変換して、ディジタル信号行列Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３を出力する
【００１５】
電気量検出装置５は、ＡＤ変換部７と、それらのディジタル信号行列から同期機１の電圧値Ｖと電流値Ｉと有効電力値Ｐと無効電力値Ｑを演算して出力する演算処理部９とにより構成されている。
【００１６】
演算処理部９は、ディジタル信号行列Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が順に位相が遅れる方向の相回転であり、対応する電圧と電流成分、例えばＶ１とＩ１が同期機１の力率が１００％の時に同相となることを前提に、ディジタル信号行列Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３をベクトル演算して電圧値Ｖと電流値Ｉと有効電力値Ｐと無効電力値Ｑを算出している。従って、断路器２が切り替わっても、交流電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃと交流電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの相回転や、電圧と電流の相関係が変化しないように、補助継電器６を設けて、断路器２の切替相に対応して計器用変圧器３と計器用変流器４ａ，４ｂ，４ｃの二次回路６ａ，６ｂの切替を行っているのである。
【００１７】
このように構成することによって、同期機１の回転方向を変えるために断路器２を切り替えても、電気量検出装置５が入力する交流電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃと交流電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの相回転や、電圧と電流の相関係が変化しないので、電圧値Ｖと電流値Ｉと有効電力値Ｐと無効電力値Ｑを正しく演算して出力することが可能である。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の電気量検出装置５では、同期機１の回転方向を変えることに対応するために、計器用変圧器３と計器用変流器４ａ，４ｂ，４ｃの二次回路６ａ，６ｂに補助継電器６の接点を接続することに伴い、多くの課題がある。
【００１９】
第一の課題は、装置が大型化となると共に、製作コストの上昇の要因となることである。
【００２０】
この課題は、大容量の電気回路を補助継電器６で切り替えることに起因する。一般に計器用変圧器３の定格二次電圧は１１０Ｖで、計器用変流器４ａ，４ｂ，４ｃの定格二次電流は５Ａであり、この大容量電気回路を切り替える補助継電器６は、補助継電器としては大容量定格品となる。また、相切替回路を構成するために複雑な配線を電流容量の大きな電線で接続する必要があり、装置が大型化し高価となるのである。
【００２１】
第二の課題は、装置の信頼度が低下することである。
【００２２】
この課題は、補助継電器６の信頼度の低さに起因する。補助継電器６は可動部を有する寿命部品であると共に、コイル断線と接点の接触不良や接点の復帰不良という問題がある。補助継電器６の劣化もしくは不良により、コイルが断線すると、断路器２が切り替わっても補助継電器６の接点は動作せず、結果的に電気量検出装置５の出力値が異常値になる。
【００２３】
また、補助継電器６の接点の接触不良が発生した場合も、電気量検出装置５の出力値が異常値になる。さらに、計器用変流器４ａ，４ｂ，４ｃの二次回路６ａ，６ｂの接点が接触不良になると、計器用変流器４ａ，４ｂ，４ｃの二次回路６ａ，６ｂが開放状態となり、この状態で同期機１を運転すると計器用変流器４ａ，４ｂ，４ｃの励磁電流が増加して異常に過熱し、最悪の場合は計器用変流器４ａ，４ｂ，４ｃが焼損する可能性もある。さらに、計器用変圧器３の二次回路６ａ，６ｂの接点が復帰不良を起こすと、計器用変圧器３の二次回路の短絡状態となり、この状態で同期機１を運転すると計器用変圧器３が過熱したり焼損するおそれがある。
【００２４】
そこで、本発明は、この様な課題を解決するためになされたものであり、小形で経済的であると共に、信頼度の高い同期機の電気量検出装置を提供することを目的としている。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、同期機の運転状態の監視、制御、保護等をするために同期機の電圧、電流、有効電力、無効電力等の電気量を検出する同期機の電気量検出装置において、前記同期機の交流電圧及び交流電流の瞬時値をそれぞれ一定周期でディジタル信号へ変換してディジタル信号行列を生成出力するＡＤ変換部と、前記同期機の回転方向の切替えに伴う回転方向を特定する切替え信号に応じて前記同期機の正逆回転のいずれの場合にも前記ディジタル信号行列の相回転及び電圧、電流の相関係が変化しないように前記ディジタル信号行列の相切替えを行う切替部と、この切替部によって相切替えられたディジタル信号行列に基づいて電気量を演算出力する演算処理部と、前記切替部によって切替られる切替相と対応するディジタル信号行列の相切替えの組合せを切替相設定値情報として出力する切替設定部と、前記演算処理部から出力される電圧値と電流値が所定値未満のときのみ、あるいは、前記ＡＤ変換部から出力されるディジタル信号行列の値が所定値未満のときのみ前記切替部の前記相切替えを許可する切替判定部とを設けたことを特徴とする。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３６】
図１は、本発明の第１実施の形態を示す同期機の電気量検出装置の構成図である。
【００３７】
同期機１は、断路器２を介して電力系統と並列運転する構成となっている。そして、断路器２で同期機１の相切替を行うことで、同期機１の回転方向を切り替えている。電気量検出装置５は、計器用変圧器３と計器用変流器４ａ、４ｂ、４ｃを介して、同期機１の交流電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃと交流電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃを検出し、同期機１の端子電圧と比例した電圧値Ｖと、同期機１の電流と比例した電流値Ｉと、同期機１の有効電力と比例した有効電力値Ｐと、同期機１の無効電力と比例した無効電力値Ｑを出力する。
【００３８】
電気量検出装置５は、交流電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃと交流電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃの瞬時値をそれぞれ一定周期でディジタル信号に変換して、ディジタル信号行列Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３を出力するＡＤ変換部７と、断路器２の補助接点２ｘが閉路した時に有効となる切替信号Ｔｘにより前記ディジタル信号行列Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の相切替を行いディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚを出力する切替部８と、切替部８から出力される前記ディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚから同期機１の電圧値Ｖと電流値Ｉと有効電力値Ｐと無効電力値Ｑを演算して出力する演算処理部９により構成されている。
【００３９】
以上の構成によれば、ＡＤ変換部７により同期機１の交流電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃと交流電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃがディジタル信号行列Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３として出力され、切替部８にて同期機１の回転方向の切替に基づいて変化する切替信号Ｔｘにより相切替されたディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚが演算処理部９に入力される。
【００４０】
ここで、演算処理部９は、ディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚが順に位相が遅れる方向、すなわちＶｘよりもＶｙが１２０度位相が遅れ、ＶｙよりもＶｚが１２０度位相が遅れる方向の相回転であり、さらに対応する電圧と電流成分、例えば、ＶｘとＩｘが同期機１の力率が１００％の時に同相となることを前提に、ディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚをベクトル演算して電圧値Ｖと電流値Ｉと有効電力値Ｐと無効電力値Ｑを算出している。
【００４１】
切替部８は、断路器２が切り替わっても、ディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚの相回転や、電圧と電流の相関係が変化しないように、同期機１の回転方向の切替に基づいて変化する切替信号Ｔｘにより、ディジタル信号行列Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の相切替を行う。従って、同期機１の回転方向が切り替わっても、演算処理部９に入力されるディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚの相回転や、相関係が変化しないので、演算処理部９は電圧値Ｖと電流値Ｉと有効電力値Ｐと無効電力値Ｑを正しく演算して出力することが可能となる。
【００４２】
以上第１実施の形態によれば、同期機１の回転方向が切り替わっても、演算処理部９は電圧値Ｖと電流値Ｉと有効電力値Ｐと無効電力値Ｑを正しく演算して出力することができるので、計器用変圧器３と計器用変流器４ａ、４ｂ、４ｃの二次回路に補助継電器を用いる必要がなく、小型で経済的な装置を提供できるという効果がある。また、補助継電器の信頼度の低さに起因する装置の信頼度の低下がないため、信頼性の高い装置を提供できるという効果もある。
【００４３】
図２は、本発明の第２実施の形態を示す同期機の電気量検出装置の構成図である。
【００４４】
第２実施の形態は、第１実施の形態の同期機１の電気量検出装置５において、切替部８に切替相設定値Ｓに基づいてディジタル信号行列Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の相切替の組み合わせを任意に選択できる切替相設定部１０を付加したものである。
【００４５】
切替相設定部１０は、任意に設定された切替相設定値Ｓを出力し、切替部８は切替相設定値Ｓに基づきディジタル信号行列Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の相切替の組み合わせを決めることができるよう構成されている。
【００４６】
以上の構成によれば、切替部８にて同期機１の回転方向の切替に基づき、かつ切替相設定値Ｓに対応した相を切替えたディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚが演算処理部９に入力される。これにより、同期機１の回転方向を切り替えるために任意の二相の切替を行う場合に、同期機１の回転方向が切り替わっても、演算処理部９に入力されるディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚの相回転や、電圧と電流の相関係が変化しないように設定できるので、演算処理部９は電圧値Ｖと電流値Ｉと有効電力値Ｐと無効電力値Ｑを正しく演算して出力することが可能となる。
【００４７】
以上第２実施の形態によれば、第１実施の形態の効果と同様の効果があるうえ、切替相設定値Ｓが任意に設定可能であるため、任意の二相の切替にも対応が可能であるという効果もある。
【００４８】
図３は、本発明の第３実施の形態を示す同期機の電気量検出装置の構成図である。
【００４９】
第３実施の形態は、第１実施の形態または第２実施の形態の同期機１の電気量検出装置５において、演算処理部９の出力である電圧値Ｖと電流値Ｉが所定の値より小さいときにのみ切替部８の相切替を許可する切替判定部１１を付加したものである。
【００５０】
ここで、切替判定部１１は、電圧値Ｖと電流値Ｉが所定の値より小さい場合に切替信号Ｔｘと同じ信号を切替信号Ｔｙとして切替部８に出力する。また、電圧値Ｖまたは電流値Ｉが所定の値以上の場合には、切替信号Ｔｘが切替許可の状態でも、切替信号Ｔｙは切替を許可しない信号が切替部８に出力されるように構成されている。
【００５１】
以上の構成によれば、同期機１の回転方向の切替に基づいて変化する切替信号Ｔｘが変化した場合に、演算処理部９の出力する電圧値Ｖと電流値Ｉが所定の値より小さい時だけ切替部８の相切替が行われる。これにより、同期機１の運転中に、誤って切替信号Ｔｘが変化した時に、その影響を受けないという効果がある。
【００５２】
以上第３実施の形態によれば、第１実施の形態及び第２実施の形態の効果と同様の効果があるうえ、同期機１の運転中に誤って切替信号Ｔｘが変化した場合でもその影響を受けないという効果がある。
【００５３】
図４は、本発明の第４実施の形態を示す同期機の電気量検出装置の構成図である。
【００５４】
第４実施の形態は、第１実施の形態または第２実施の形態記載の同期機１の電気量検出装置５において、同期機１の交流電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃに対応するディジタル信号行列Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の値が所定の値より小さいときにのみ切替部８の相切替を許可する手段を付加したものである。
【００５５】
ここで、切替判定部１１は、ディジタル信号行列Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が所定の値より小さい場合に切替信号Ｔｘと同じ信号を切替信号Ｔｙとして切替部８に出力する。また、ディジタル信号行列Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が所定の値以上の場合には、切替信号Ｔｘが切替許可の状態でも、切替信号Ｔｙは切替を許可しない信号が切替部８に出力されるように構成されている。
【００５６】
以上の構成によれば、同期機１の回転方向の切替に基づいて変化する切替信号Ｔｘが変化した場合に、ＡＤ変換部７の出力するディジタル信号行列Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が所定の値より小さい時だけ切替部８の相切替が行われる。これにより、同期機１の運転中に、誤って切替信号Ｔｘが変化した時に、その影響を受けないという作用がある。
【００５７】
以上第４実施の形態によれば、第１実施の形態及び第２実施の形態の効果と同様の効果があるうえ、同期機１の運転中に、切替信号Ｔｘが変化した場合でもその影響を受けないという効果がある。
【００５８】
図５は、本発明の第５実施の形態を示す同期機の電気量検出装置の構成図である。
【００５９】
第５実施の形態は、第１実施の形態または第２実施の形態の同期機１の電気量検出装置５において、同期機１の交流電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃに対応するディジタル信号行列Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３からそれぞれ回転を検出する相回転検出部１２を設けて、得られた同期機１の回転方向に基づいてディジタル信号行列Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の相切替を行うように構成されている。
【００６０】
ここで、相回転検出部１２は、ディジタル信号行列Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３から同期機１の回転方向を検出し、切替信号Ｔｙを切替部８に出力するよう構成されている。
【００６１】
以上の構成によれば、切替部８は同期機１の交流電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃに対応するディジタル信号行列Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３から得た同期機１の回転方向に基づいて相切替されたディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚが演算処理部９に入力される。これにより、同期機１の回転方向が切り替わっても、演算処理部９に入力されるディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚの相回転や、電圧と電流の相関係が変化しないので、演算処理部９は電圧値Ｖと電流値Ｉと有効電力値Ｐと無効電力値Ｑを正しく演算して出力することが可能となる。
【００６２】
以上第５実施の形態によれば、第１実施の形態及び第２実施の形態の効果と同様の効果があるうえ、電気量検出装置５の内部で同期機１の回転方向の検出が可能であるため、外部から切替信号Ｔｘを受ける必要がなく外部回路を省略できるので、より経済的で信頼性の高い装置を提供できるという効果がある。
【００６３】
図６は、本発明の第６実施の形態を示す同期機の電気量検出装置の構成図である。
【００６４】
第６実施の形態は、第１実施の形態または第２実施の形態の同期機１の電気量検出装置５において、同期機１の交流電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃに対応するディジタル信号行列Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３から相回転を検出する相回転検出部１２を設けて、得られた同期機１の回転方向に基づいてディジタル信号行列Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の相切替を行うように構成されている。
【００６５】
ここで、相回転検出部１２は、ディジタル信号行列Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３から同期機１の回転方向を検出し、切替信号Ｔｙを切替部８に出力するよう構成されている。
【００６６】
以上の構成によれば、切替部８は同期機１の交流電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃに対応するディジタル信号行列Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３から得た同期機１の回転方向に基づいて相切替されたディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚが演算処理部９に入力される。これにより、同期機１の回転方向が切り替わっても、演算処理部９に入力されるディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚの相回転や、電圧と電流の相関係が変化しないので、演算処理部９は電圧値Ｖと電流値Ｉと有効電力値Ｐと無効電力値Ｑを正しく演算して出力することが可能となる。
【００６７】
以上第６実施の形態によれば、第１実施の形態または第２実施の形態の効果と同様の効果があるうえ、電気量検出装置５の内部で同期機１の回転方向の検出が可能であるため、外部から切替信号Ｔｘを受ける必要がなく外部回路を省略できるので、より経済的で信頼性の高い装置を提供できるという効果がある。
【００６８】
図７は、本発明の第７実施の形態を示す同期機の電気量検出装置の構成図である。
【００６９】
第７実施の形態は、第１実施の形態記載の同期機１の電気量検出装置５において、ディジタル信号行列Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の値から同期機１の回転方向と切替相を判定する切替相判定部１３を設け、切替部８は切替相判定部１３の判定結果である切替相設定値Ｓに基づいてディジタル信号行列Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の相切替を行うように構成されている。
【００７０】
以上の構成によれば、切替相判定部１３によりディジタル信号行列Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３から得た同期機１の回転方向と切替相の判定結果である切替相設定値Ｓが出力され、そして切替部８により切替相談定値Ｓに基づいて相切替されたディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚが演算処理部９に入力される。これにより、同期機１の回転方向が切り替わっても、演算処理部９に入力されるディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚの相回転や、電圧と電流の相関係が変化しないので、演算処理部９は電圧値Ｖと電流値Ｉと有効電力値Ｐと無効電力値Ｑを正しく演算して出力することが可能となる。
【００７１】
以上第７実施の形態によれば、第１実施の形態の効果と同様の効果があるうえ、電気量検出装置５の内部で同期機１の回転方向の検出が可能であるため、外部から切替信号Ｔｘを受ける必要がなく外部回路を省略できるので、より経済的で信頼性の高い装置を提供できるという効果がある。
【００７２】
図８は、本発明の第８実施の形態を示す同期機の電気量検出装置の構成図である。
【００７３】
第８実施の形態は、第１実施の形態乃至第７実施の形態の同期機１の電気量検出装置５において、切替部８が出力するディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚの相回転が所定の回転方向でない時に第一の警報ＡＲ１を出力する相回転診断部１４を付加したものである。
【００７４】
図９は、図８に示す相回転診断部１４の構成図である。
【００７５】
ここで、相回転診断部１４は、切替部８が出力するディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚの相回転判定を行う相回転判定部１４ａと、切替部８が出力するディジタル信号行列Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚの相回転判定を行う相回転判定部１４ｂと、相回転判定部１４ａの出力である判定信号Ｖｅと相回転判定部１４ｂの出力である判定信号Ｉｅの論理和演算を行う論理和演算部１４ｃと、論理和演算部１４ｃの出力信号ＥＲ１のＯＮディレイを行い第一の警報ＡＲ１を出力するＯＮディレイ演算部１４ｄから構成されている。
【００７６】
以上の構成によれば、相回転診断部１４により、切替部８が出力するディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、またはディジタル信号行列Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚの相回転が所定の回転方向で無いときに第一の警報ＡＲ１が出力される。これにより、演算処理部９が正しく演算できない状態を自動的に検出して、警報を出力することができる。
【００７７】
以上第８実施の形態は、第１実施の形態乃至第７実施の形態記載の同期機１の電気量検出装置５と同様の効果があるうえ、切替部８の出力の相回転を監視し演算処理部９が正しく演算できない状態を自動的に検出して、警報を出力することができるので、より信頼性の高い装置を提供できるという効果がある。
【００７８】
図１０は、本発明の第９実施の形態を示す同期機の電気量検出装置の相回転診断部の構成図である。
【００７９】
第１０実施の形態は、第８実施の形態記載の同期機１の電気量検出装置５において、切替部８が出力するディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、またはディジタル信号行列Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚの値が所定値以下の時には第一の警報ＡＲ１を出力しないよう構成したものである。
【００８０】
ここで、第１０実施の形態は第８実施の形態記載の相回転診断部１４において、切替部８が出力するディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚのレベル検出を行うレベル検出１４ｅと、レベル検出１４ｅの出力である検出信号Ｖｈと相回転判定部１４ａの出力である判定信号Ｖｅの論理積演算を行う論理積演算部１４ｇと、切替部８が出力するディジタル信号行列Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚのレベル検出を行うレベル検出１４ｆと、レベル検出１４ｆの出力である検出信号Ｉｈと相回転判定部１４ｂの出力である判定信号Ｉｅの論理積演算を行う論理積演算１４ｈを付加した構成となっている。そして、論理和演算部１４ｃは、論理積演算部１４ｇの出力である判定信号Ｖｅｘと論理積演算１４ｈの出力である判定信号Ｉｅｘの論理和演算を行い、出力信号ＥＲ１を出力するように構成されている。
【００８１】
以上の構成によれば、ディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、またはディジタル信号行列Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚの値が所定値以下の時には、相回転診断部１４が出力する第一の警報ＡＲ１の出力が停止される。これにより、ディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、またはディジタル信号行列Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚの値が小さくて相回転を正しく検出できない場合に、誤った第一の警報ＡＲ１の出力を抑止することができる。
【００８２】
以上第１０実施の形態は、第８実施の形態記載の同期機１の電気量検出装置５と同様の効果があるうえ、ディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、またはディジタル信号行列Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚの値が小さくて相回転を正しく検出できない場合に、誤った第一の警報ＡＲ１の出力を抑止することができるので、より信頼性の高い装置を提供できるという効果がある。
【００８３】
図１１は、本発明の第１０実施の形態を示す同期機の電気量検出装置の構成図である。
【００８４】
第１０実施の形態は、第１実施の形態乃至第８実施の形態記載の同期機１の電気量検出装置５において、切替部８が出力するディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚと、Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚとが所定の位相差でない時に第二の警報ＡＲ２を出力する位相差診断部１５を付加したものである。
【００８５】
図１２は、図１１に示す位相差診断部の構成図である。
【００８６】
ここで、位相差診断部１５は、切替部８の出力であるディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚとディジタル信号行列Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚとの各々の相の位相を判定する位相差判定部１５ａ、１５ｂ、１５ｃと、位相差判定部１５ａ、１５ｂ、１５ｃの出力である判定信号Ｅｘ、Ｅｙ、Ｅｚの論理和を演算する論理和演算部１５ｄと、論理和演算部１５ｄの出力信号ＥＲ２のＯＮディレイを行い第二の警報ＡＲ２を出力するＯＮディレイ演算部１５ｅから構成されている。
【００８７】
以上の構成によれば、位相差診断部１５により、切替部８が出力するディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚの位相差が所定の関係に無いときに第二の警報ＡＲ２が出力される。これにより、演算処理部９が正しく演算できない状態を自動的に検出して、警報を出力することができる。
【００８８】
以上第１０実施の形態は、第１実施の形態乃至第９実施の形態記載の同期機１の電気量検出装置５と同様の効果があるうえ、切替部８が出力するディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚが所定の位相差でない時に第二の警報ＡＲ２を出力することができるので、より信頼性の高い装置を提供できるという効果がある。
【００８９】
図１３は、本発明の第１１実施の形態を示す同期機の電気量検出装置の位相差診断部構成図である。
【００９０】
第１１実施の形態は、第１０実施の形態記載の同期機１の電気量検出装置５の位相差診断部１５において、切替信号Ｔｘに基づいてディジタル信号行列Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚの極性を切り替える極性切替部１５ｆを付加したものである。
【００９１】
極性切替部１５ｆは、切替信号Ｔｘに基づいてディジタル信号行列Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚの極性を切り替え、出力信号であるディジタル信号行列Ｉｘｎ、Ｉｙｎ、Ｉｚｎは位相差判定部１５ａ、１５ｂ、１５ｃに各々入力されるように構成されている。
【００９２】
以上の構成によれば、切替信号Ｔｘによりディジタル信号行列Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚの極性を切り替えて、位相差診断部１５Ａにより切替部８が出力するディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚとの位相差が所定の関係に無いときに第二の警報ＡＲ２が出力される。
【００９３】
これにより、演算処理部９が正しく演算できない状態を自動的に検出して、警報を出力することができる。そして、同期機１の回転方向の切替に伴って、交流電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃの位相が反転する場合、すなわち、発電運転と電動機運転を切り替える用途の場合にも位相差診断部１５Ａは問題なく作用する。
【００９４】
以上第１１実施の形態は、第１０実施の形態記載の同期機１の電気量検出装置５と同様の効果があるうえ、同期機１の回転方向の切替に伴って、交流電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃの位相が反転する場合、すなわち、発電運転と電動機運転を切り替える用途にも使用できるという効果がある。
【００９５】
図１４は、本発明の第１２実施の形態を示す同期機の電気量検出装置の位相差診断部の構成図である。
【００９６】
第１２実施の形態は、第１０実施の形態または第１１実施の形態記載の同期機１の電気量検出装置５の位相差診断部１５Ａにおいて、切替部８が出力するディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚの値が所定値以下の時には第二の警報ＡＲ２を出力しないようにレベル検出部１５ｇ、１５ｈ、１５ｋを付加したものである。
【００９７】
ここで、位相差診断部１５Ｂは、切替部８が出力するディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚのレベル検出を行うレベル検出部１５ｇ、１５ｈ、１５ｋと、レベル検出部の出力である検出信号Ｈｘ、Ｈｙ、Ｈｚと位相差判定部１５ａ、１５ｂ、１５ｃの出力である判定信号Ｅｘ、Ｅｙ、Ｅｚとの論理積演算を行い、位相差異常信号ＥＨｘ、ＥＨｙ、ＥＨｚを出力する論理積演算部１５ｍ、１５ｎ、１５ｐを付加したものである。そして、論理和演算部１５ｄは、位相差異常信号ＥＨｘ、ＥＨｙ、ＥＨｚの論理和を演算して出力信号ＥＲ２を出力するように構成されている。
【００９８】
第１２実施の形態によれば、ディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚの値が所定値以下の時には、位相差診断部１５Ｂが出力する第二の警報ＡＲ２の出力が停止される。これにより、ディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚの値が小さくてディジタル信号行列間の位相関係を正しく検出できない場合に、誤った第二の警報ＡＲ２の出力を抑止することができる。
【００９９】
以上第１２実施の形態は、第１０実施の形態または第１１実施の形態記載の同期機１の電気量検出装置５と同様の効果があるうえ、ディジタル信号行列Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ、Ｉｘ、Ｉｙ、Ｉｚの値が小さくてディジタル信号行列間の位相関係を正しく検出できない場合に、誤った第二の警報ＡＲ２の出力を抑止することができるので、より信頼性の高い装置を提供することができる。
【０１００】
図１５は、本発明の第１３実施の形態を示す同期機の電気量検出装置の構成図である。
【０１０１】
第１３実施の形態は、第１実施の形態乃至第１２実施の形態記載の同期機１の電気量検出装置５において、演算処理部９が出力する電圧値Ｖと電流値Ｉと有効電力値Ｐと無効電力値Ｑの相互関係が所定の誤差範囲に無いときに第三の警報ＡＲ３を出力する出力診断部１６を付加したものである。
【０１０２】
以上の構成によれば、出力診断部１６により、電圧値Ｖと電流値Ｉと有効電力値Ｐと無効電力値Ｑの相互関係が所定の誤差範囲に無いときに第三の警報が出力される。
【０１０３】
式（１）は出力診断部１６の内部で演算される条件式の例で、式（１）を満たす場合は、第三の警報ＡＲ３が出力される。
【０１０４】
【数１】
0003719848.tif 000002
【０１０５】
これにより、演算処理部９が正しく演算できない状態を自動的に検出して、警報を出力することができる。
【０１０６】
以上第１３実施の形態は、第１実施の形態乃至第１２実施の形態記載の同期機１の電気量検出装置５と同様な効果があるうえ、出力診断部１６により、電圧値Ｖと電流値Ｉと有効電力値Ｐと無効電力値Ｑの相互関係が所定の誤差範囲に無いときに第三の警報ＡＲ３を出力することができるので、より信頼性の高い装置を提供することができる。
【０１０７】
図１６は、本発明の第１４実施の形態を示す同期機の電気量検出装置の構成図である。
【０１０８】
第１４実施の形態は、同期機１の交流電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃと交流電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃの各相の瞬時値をそれぞれ一定周期でディジタル信号に変換してディジタル信号行列Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３を出力するＡＤ変換部７と、前記ディジタル信号行列Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３から前記同期機１が正回転時の電圧値Ｖと電流値Ｉと有効電力値Ｐと無効電力値Ｑを演算して出力する第一の演算処理部９ａと、前記ディジタル信号行列Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３から前記同期機１が逆回転時の電圧値Ｖと電流値Ｉと有効電力値Ｐと無効電力値Ｑを演算して出力する第二の演算処理部９ｂと、前記同期機１の回転方向の切替に基づいて変化する切替信号Ｔｘにより、第一の演算処理部９１と第二の演算処理部９２の一方の出力を選択して出力する出力切替部１７とから構成されている。
【０１０９】
ここで、出力切替部１７は、第一の演算処理部９ａの出力信号である電圧値Ｖｇ、電流値Ｉｇ、有効電力Ｐｇ、無効電力Ｑｇまたは第二の演算処理部９ｂの出力信号である電圧値Ｖｍ、電流値Ｉｍ、有効電力Ｐｍ、無効電力Ｑｍのいずれかを切替信号Ｔｘに応じて選択し、電圧値Ｖと電流値Ｉと有効電力値Ｐと無効電力値Ｑとして出力する。
【０１１０】
以上の構成によれば、同期機１の回転方向に対応して設けた二組の演算処理部のうち、同期機１の回転方向に対応した演算処理部の出力が選択されて出力される。これにより、同期機１の回転方向を切り替えても、正しい値の電圧値Ｖと電流値Ｉと有効電力値Ｐと無効電力値Ｑを出力することができる。
【０１１１】
以上本実施の形態によれば、同期機１の回転方向が切り替わっても、電圧値Ｖと電流値Ｉと有効電力値Ｐと無効電力値Ｑを正しく演算して出力することができるので、計器用変圧器３と計器用変流器４ａ、４ｂ、４ｃの二次回路に補助継電器を用いる必要がなく、小型で経済的な装置を提供できるという効果がある。また、補助継電器の信頼度の低さに起因する装置の信頼度の低下がないため、信頼性の高い装置を提供できるという効果もある。
【０１１２】
【発明の効果】
以上述べたように、本願発明によれば、同期機の運転中に、誤って切替信号が変化した時に、その影響を受けないので信頼性を向上できる。また、同期機の回転方向の切替に基づいて変化する切替信号が変化した場合に、ＡＤ変換部の出力するディジタル信号行列が所定の値未満のとき相切替が行われる。これにより、同期機の運転中に、誤って切替信号が変化した時に、その影響を受けないので、信頼性が向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態を示す電気量検出装置の構成図である。
【図２】本発明の第２実施の形態を示す電気量検出装置の構成図である。
【図３】本発明の第３実施の形態を示す電気量検出装置の構成図である。
【図４】本発明の第４実施の形態を示す電気量検出装置の構成図である。
【図５】本発明の第５実施の形態を示す電気量検出装置の構成図である。
【図６】本発明の第６実施の形態を示す電気量検出装置の構成図である。
【図７】本発明の第７実施の形態を示す電気量検出装置の構成図である。
【図８】本発明の第８実施の形態を示す電気量検出装置の構成図である。
【図９】図８に示す相回転診断部の構成図である。
【図１０】本発明の第９実施の形態を示す相回転診断部の構成図である。
【図１１】本発明の第１０実施の形態を示す電気量検出装置の構成図である。
【図１２】図１１に示す位相差診断部の構成図である。
【図１３】本発明の第１１実施の形態を示す位相差診断部の構成図である。
【図１４】本発明の第１２実施の形態を示す位相差診断部の構成図である。
【図１５】本発明の第１３実施の形態を示す電気量検出装置の構成図である。
【図１６】本発明の第１４実施の形態を示す電気量検出装置の構成図である。
【図１７】発電電動機の単線結線図の例である。
【図１８】発電電動機の単線結線図の例である。
【図１９】発電電動機の単線結線図の例である。
【図２０】従来の電気量検出装置の構成図である。
【符号の説明】
１  同期機
２  断路器
２ｘ  補助接点
３  計器用変圧器
４  計器用変流器
４ａ，４ｂ，４ｃ  計器用変流器
５  電気量検出装置
６  補助継電器
７  ＡＤ変換部
８  切替部
９  演算処理部
９ａ  第一の演算処理部
９ｂ  第二の演算処理部
１０  切替相設定部
１１  切替判定部
１２  相回転検出部
１３  切替相判定部
１４  相回転診断部
１４ａ，１４ｂ  相回転判定部
１４ｃ，１５ｄ  論理和演算部
１４ｄ，１５ｅ  ＯＮディレイ演算部
１４ｅ，１４ｆ  レベル検出
１４ｇ，１５ｍ，１５ｎ，１５ｐ  論理積演算部
１４ｈ  論理積演算
１５  位相差診断部
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ  位相差判定部
１５ｆ  極性切替部
１５ｇ，１５ｈ，１５ｋ  レベル検出部
１６  出力診断部
１７  出力切替部
【図１】
0003719848.tif 000003
【図２】
0003719848.tif 000004
【図３】
0003719848.tif 000005
【図４】
0003719848.tif 000006
【図５】
0003719848.tif 000007
【図６】
0003719848.tif 000008
【図７】
0003719848.tif 000009
【図８】
0003719848.tif 000010
【図９】
0003719848.tif 000011
【図１０】
0003719848.tif 000012
【図１１】
0003719848.tif 000013
【図１２】
0003719848.tif 000014
【図１３】
0003719848.tif 000015
【図１４】
0003719848.tif 000016
【図１５】
0003719848.tif 000017
【図１６】
0003719848.tif 000018
【図１７】
0003719848.tif 000019
【図１８】
0003719848.tif 000020
【図１９】
0003719848.tif 000021
【図２０】
0003719848.tif 000022