(57)【要約】【課題】  同期発電機の電力系統への並入に際して、短時間に同期発電機周波数を系統周波数に合致させ、早期に同期並入可能とすることで、燃料または水の消費量の制御遅れによる有効利用されないロスの発生を防止できる同期発電機の調速制御技術を提供する。【解決手段】  本発明は、前記電力系統の系統周波数の時間平均値を演算し当該演算結果から目標周波数を決定した上で、これと前記同期発電機回転数との間の偏差量に対応したパルス長を備える回転数変更指令を生成して前記速度設定部に出力する周波数偏差演算部を設け、該速度設定部における前記周波数偏差信号に応じた速度設定信号に基づいて同期発電機の調速制御を行うようにした同期発電機の調速制御技術に関する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に遮断器を介して接続され、原動機と軸連結される同期発電機の調速制御装置であって、周波数偏差演算部と、速度設定部を備えた調速装置と、原動機制御操作部とを備えており、
前記遮断器を動作させて前記同期発電機を前記電力系統に同期並入する際に、前記周波数偏差演算部は、前記電力系統の系統周波数の時間平均値を演算し当該演算結果から目標周波数を決定した上で、これと前記同期発電機回転数との間の偏差量に比例したパルス長を備える回転数変更指令を生成して前記速度設定部に出力し、
該速度設定部における前記周波数偏差信号に応じた速度設定信号に基づいて、前記調速装置は前記原動機制御操作部に操作量信号を出力し、前記目標周波数と前記同期発電機回転数との偏差をなくすように構成されたことを特徴とする同期発電機の調速制御装置。
【請求項２】
前記周波数偏差演算部は、所定の時間内において連続して入力される前記系統周波数をサンプリングするとともに並行して平均演算処理を行い、当該時間の終了時点における演算結果を時間平均値として決定する機能を備えてなる請求項１に記載の調速制御装置。
【請求項３】
前記周波数偏差演算部はそれ自体の回転数変更指令に代えて、自動同期装置からの回転数変更指令を受け入れて出力するための切換手段を備えてなる請求項１または２に記載の調速制御装置。
【請求項４】
電力系統に遮断器を介して接続され、原動機と軸連結される同期発電機の調速制御方法であって、
前記遮断器を動作させて前記同期発電機を前記電力系統に同期並入する際に、前記電力系統の系統周波数の時間平均値を演算し当該演算結果から目標周波数を決定した上で、これと前記同期発電機回転数との間の偏差量に比例したパルス長を備える回転数変更指令を生成し、当該信号に基づいて前記同期発電機の回転数を制御することを特徴とする同期発電機の調速制御方法。
【請求項５】
前記系統周波数の時間平均値は、所定時間内において連続して入力される前記系統周波数をサンプリングするとともに並行して平均演算処理を行い、当該時間の終了時点における演算結果によって決定する請求項４に記載の調速制御方法。
【請求項６】
電力系統に遮断器を介して接続され、原動機と軸連結される同期発電機の調速装置に付加可能とされ、信号入出力手段、周波数検出手段、演算制御手段、記憶手段および設定手段を備えており、
前記電力系統からの系統周波数の時間平均値を演算し当該演算結果から目標周波数を決定した上で、これと前記同期発電機回転数との間の偏差量に比例したパルス長を備える回転数変更指令を生成して前記調速装置に出力するように構成されたことを特徴とする周波数偏差演算部。
【請求項７】
前記系統周波数の時間平均値は、所定の時間内において連続して入力される前記系統周波数をサンプリングするとともに並行して平均演算処理を行い、当該時間の終了時点における演算結果によって決定されるように構成した請求項６に記載の周波数偏差演算部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同期発電機の電力系統への同期並入に際して、制御遅れおよびそれに起因する弊害を生じず、短時間にて同期発電機の調速制御を行うことができる調速制御装置および調速制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
同期発電機の調速制御では、一般的に目標値に対する現在値の偏差を打ち消すようネガティブフィードバック制御方式が採用されている。この調速制御においては、同期発電機を系統母線に同期並入するまでは、調速装置が備える速度設定器（６５Ｆ）に予め設定値（目標値）を固定値として入力しておき、当該目標値と同期発電機周波数との間の偏差を打ち消すように同期発電機の回転速度（周波数）制御を行う。
【０００３】
ところで、原動機に連結された同期発電機を電力系統に同期並入（以下、単に並入という。）するには、同期発電機出力の電圧、周波数および位相がそれぞれ電力系統のそれらと略合致しているという同期並列許可条件を満足する必要がある。同期発電機を備える発電プラントでは、通常、そのために自動同期装置が設置されている。当該装置に系統母線の電圧および同期発電機の回転数信号が入力され、電圧、周波数および位相のそれぞれの目標値との偏差が予め設定された整定値の範囲内に収まるように制御が行われている。なお、以下、本明細書において「偏差が予め設定された整定値の範囲内にある」:状態を「合致する」ということがある。
【０００４】
特に、同期発電機の調速制御では、同期発電機の回転数（周波数）を系統周波数に合致させるため、前記調速装置内の速度設定器（６５Ｆ）が自動同期装置に接続され、当該自動同期装置から目標値（系統周波数）と同期発電機周波数との間の偏差量に応じた回転数変更指令（以下では、必要に応じて当該指令のうち増速指令を「１５Ｒ指令」と、減速指令を「１５Ｌ指令」ということがある。）を速度設定器（６５Ｆ）に与えその速度設定値を変更し、調速装置ではこの設定値に応じた操作量信号を原動機制御操作部に送る。この操作量信号の入力を受けた原動機制御操作部では当該信号に応じてアクチュエータなどを動作させることで、速度設定器（６５F）の前記した設定値に向けて原動機の回転速度制御を行っている。このような一連のステップは、偏差量が所定の範囲に収まるまで連続して行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２１５３９４号公報
【特許文献２】特開２００３−１３４８９７号公報
【特許文献３】特開平１１−４１９９１号公報
【特許文献４】実用新案登録第２６０４７０４号明細書
【特許文献５】特開平８−１１６６９６号公報
【特許文献６】特開２００６−２９２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、自動同期装置からの回転数変更指令（１５Ｒまたは１５Ｌ）はインタラプタ制御に基づいて出力される一定のパルス幅を備えた電気パルス信号であり、当該変更指令は前記偏差量が大きい場合には短い休止時間で断続的に送出され、偏差量が小さくなるにつれ、より長い休止時間で送出されるようになっている。従来の調速制御系では、このような自動同期装置によって当該装置に入力された発電機の回転数測定信号および系統周波数信号を比較判定し、回転数変更指令を調速装置に出力する構成であったため、偏差量が大きい場合には、同期発電機の周波数が系統周波数に合致するようになるまで数回の回転数変更指令を発しなければならず、同期発電機の調速制御に非常に時間がかかるという問題があった。そして、調速制御が長時間に及ぶ結果、同期発電機が系統並入されるまでの間、無駄に原動機が運転されることになり、例えば火力発電所の発電機の並入の場合には有効利用されない蒸気消費量が増加し、また水力発電所における発電機の並入の場合には有効利用されずに消費される水量が増加するという問題があった。
【０００７】
発明者らは、前記の制御遅れが発生する問題について鋭意検討を重ね、同期発電機を電力系統に同期並入するまでは、自動同期装置を調速制御系に介在させずに、速度設定器（６５Ｆ）に速度目標値として系統周波数を直接導入する提案を行った。しかし、この提案については、以下のような問題の発生が予想され、さらなる改善が必要であることが判明している。
【０００８】
（１）系統周波数に応じて常に速度設定器（６５Ｆ）の速度設定値の変更を伴うものであるため、調速装置自体のハードウェアやソフトウェアの変更が必要となり、結果として新たに装置を開発する必要がある。
【０００９】
（２）速度設定器（６５Ｆ）の速度設定値を常に変更するため、系統周波数が変動している場合に、同期発電機の慣性による制御遅れなどで、原動機の増速、減速制御を繰り返すレーシングを起こし、系統母線に並入できない可能性がある。また、系統周波数に対し同期発電機の周波数が高い状態で並列し、回転機の軸に過度なトルクを与えてしまう可能性がある。
【００１０】
そこで、本発明は、前記課題に鑑み、同期発電機の同期並入に際し、前記提案とは別の方法により自動同期装置を調速制御系に介在させないで、短時間に同期発電機周波数を系統周波数に合致させ、早期に電力系統に並入可能とし、それによって制御遅れによる燃料または水の消費量の有効利用されないロスの発生を防止できる同期発電機の調速制御装置および調速制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的は、本発明の一局面によれば、電力系統に遮断器を介して接続され、原動機と軸連結される同期発電機の調速制御装置であって、周波数偏差演算部と、速度設定部を備えた調速装置と、原動機制御操作部とを備えており、前記遮断器を動作させて前記同期発電機を前記電力系統に同期並入する際に、前記周波数偏差演算部は、前記電力系統の系統周波数の時間平均値を演算し当該演算結果から目標周波数を決定した上で、これと前記同期発電機回転数との間の偏差量に比例したパルス長を備える回転数変更指令を生成して前記速度設定部に出力し、該速度設定部における前記周波数偏差信号に応じた速度設定信号に基づいて、前記調速装置は前記原動機制御操作部に操作量信号を出力し、前記目標周波数と前記同期発電機回転数との偏差をなくすように構成されたことを特徴とする同期発電機の調速制御装置によって達成される。
【００１２】
また、前記目的は、本発明の別の局面によれば、電力系統に遮断器を介して接続され、原動機と軸連結される同期発電機の調速制御方法であって、前記遮断器を動作させて前記同期発電機を前記電力系統に同期並入する際に、前記電力系統の系統周波数の時間平均値を演算し当該演算結果から目標周波数を決定した上で、これと前記同期発電機回転数との間の偏差量に比例したパルス長を備える回転数変更指令を生成し、当該信号に基づいて前記同期発電機の回転数を制御することを特徴とする同期発電機の調速制御方法によって達成される。
【００１３】
また、前記目的は、本発明のさらに別の局面によれば、電力系統に遮断器を介して接続され、原動機と軸連結される同期発電機の調速装置に付加可能とされ、信号入出力手段、周波数検出手段、演算制御手段、記憶手段および設定手段を備えており、前記電力系統からの系統周波数の時間平均値を演算し当該演算結果から目標周波数を決定した上で、これと前記同期発電機回転数との間の偏差量に比例したパルス長を備える回転数変更指令を生成して前記調速装置に出力するように構成されたことを特徴とする周波数偏差演算部によって達成される。
【００１４】
前記速度設定器には、それ自体の発する目標値信号と前記電力系統からの系統周波数信号とを前記遮断器の遮断、投入によって切換える切換手段を備え、電力系統並入時か否か（遮断器の投入、遮断）により、調速制御の目標値を変更するように構成することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の調速制御装置は、自動同期装置からの一定のパルス幅を備えた電気パルス信号である回転数変更指令信号に代えて、系統周波数と同期発電機周波数との偏差量に比例したパルス幅を備えた回転数変更指令を速度設定器に入力し、これにより同期発電機の調速制御を行うようにしたので、従来技術のようなインタラプタ制御に起因する制御遅れが生じず、結果として同期発電機の並入までに有効利用されずに消費される蒸気量や水量のロスを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の同期発電機の調速制御装置の一例を示す構成図である。
【図２】本発明の周波数偏差演算部の機能を説明する図である。
【図３】系統周波数信号の推移の一例を示す図である。
【図４】本発明における周波数偏差とパルス長との関係を示す図である。
【図５】本発明の経時に伴う調速制御状況と従来技術におけるそれとの対比図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、水力発電プラントにおいて水車に連結された同期発電機の調速制御を例にとり、本発明の同期発電機の調速制御装置の実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の同期発電機の調速制御装置の一例を示す構成図である。この図において、２は原動機、４は同期発電機、６は同期発電機を同期並入しようとする系統母線、８は同期発電機４の系統母線６への並入時に投入される遮断器を示している。ここで、原動機２としては各種水車が挙げられる。
【００１８】
また、１０は系統電圧をそれに比例する小勢力の電圧（周波数）信号に変成出力する計器用変圧器、２２は周波数、電圧変換器（以下、Ｆ／Ｖ変換器という。）、２５は周波数偏差演算手段、１６は負荷設定器、１８は調速装置、２０は原動機制御操作部、３０は回転検出器、２１は加減算器、２８は出力調整器（６５Ｐ）、３２は速度垂下率演算器（６５ＳＤ）である。なお、図１において、回転検出器３０は、同期発電機４に設置されているように図示しているが、原動機２または同期発電機４のいずれかに設置されてその回転速度を検出できるものであればよい。
【００１９】
Ｆ／Ｖ変換器２２は、計器用変圧器１０からの出力信号を系統周波数に比例する直流電圧信号または直流電流信号に変換し、当該電圧信号または電流信号を出力する機能を備えた従来公知の機器を用いることができる。本実施形態においてはＦ／Ｖ変換器を用い直流電圧信号で出力することとするが、電流出力が可能な変換器を用い直流電流信号にすることもできる。この２つの出力信号は、これらの出力先の機器の対応可能な信号の種類のなかから適宜選択することができる。
【００２０】
速度継電器２６は、同期発電機４の回転数が予め１つまたは２つ以上設定された回転数の各々に到達した場合に、それぞれ他の制御機器に対して信号出力により放置する機能を備えたものである。本実施形態では、同期発電機が例えば定格回転数の８０％の回転数（この回転数は適宜設定できる。）に達した場合に、それを報知する信号を後述する周波数偏差演算部２５に対して出力するように構成されている。
【００２１】
周波数偏差演算部２５は、信号入出力手段、電力系統および同期発電機４の２つの周波数検出手段、ＣＰＵなどの演算制御手段、各種メモリなどの記憶手段および設定手段（いずれも不図示）を備えた構成とされ、以下に示すように目標周波決定機能、発電機周波数との偏差演算機能および制御パルス長決定機能を主に備えている。
（１）目標周波数決定機能
【００２２】
系統母線６から計器用変圧器１０およびＦ／Ｖ変換器２２を介して連続的に入力される系統周波数信号を設定手段から予め設定されたサンプリング時間でサンプリングし、所定時間における時間平均値を演算する。この所定時間もまた、前記設定手段への入力操作により適宜の方法で設定できる。この所定時間は、例えば、信号入力手段に異なる時刻に２つの信号が入力されるようにし（仮に早い時刻に入力される信号を開始指令信号、遅い時刻の入力信号を終了指令信号という。）、これらの入力時刻の間の時間を設定するようにしてもよい（図３参照）。
【００２３】
開始指令信号および終了指令信号には、中央制御装置などの制御機器（不図示）との間で授受される信号をそれぞれ用いることができる。水車発電機の場合、中央制御装置からの起動指令→圧油や冷却水などの補機の起動→運転準備完了→水車入口弁開→起動弁（ガイドベーン）開（これにより水車が回転し始め回転数が急速に上昇する）→規定回転数到達→界磁遮断器投入→発電機電圧確立→調速・電圧平衡制御→同期並入といった一連のステップを経て始動されるのが通常であり、各ステップの切り替わりでは中央制御装置と他の関連する装置との間で信号の授受がある。そこで、異なる時刻に授受されるステップ切り替わりの際の２つの信号を開始指令信号および終了指令信号として用いることができる。この場合、開始指令信号の入力時点から系統周波数瞬時値がサンプリングされるごとに順次平均演算処理が行われ、終了指令信号に入力時点での演算結果を時間平均値として決定するように構成するのが好ましい。このようにして得られる時間平均値は、記憶手段に格納される。
【００２４】
このようにして得られる系統周波数の時間平均値から、例えば自動同期装置において同期可能と判定される周波数変動分を減算して目標周波数を決定する。この減算分は、周波数偏差演算部２５が備える設定手段から適宜設定することができる。なお、本実施形態では、前記のように、系統周波数の時間平均値から周波数変動分を減算することとするが、これに限られず、例えば、系統周波数の時間平均値をそのまま目標周波数として決定してもよい。この目標周波数もまた、記憶手段に格納される。
（２）発電機周波数との偏差演算機能
前記のように決定された目標周波数とその決定の時点における同期発電機周波数とを比較し、両周波数間の偏差量を求める機能である。  
（３）制御パルス長決定機能
【００２５】
設定手段で予め設定しておいた偏差量と制御パルス長との関係に基づいて当該偏差量に応じた制御パルス長を決定する機能である。この偏差量と制御パルス長との関係には、制御において速度設定器（６５Ｆ）の速度設定値と発電機周波数との間に設定される一定の比例定数（速度垂下率）を用いることができる。図４は、この速度垂下率を用いた偏差量と制御パルス長との関係の一例を示す図である。６５Ｆ速度設定値と発電機周波数との直交座標において、例えば６５Ｆ速度設定値１００％、同期発電機周波数６０Ｈｚ、６５Ｆ速度垂下率３％の場合、（６５Ｆ速度設定値０％、同期発電機周波数５８．２Ｈｚ）と（６５Ｆ速度設定値１００％、同期発電機周波数６０Ｈｚ）との２つの点を通る直線からなる速度垂下率のグラフを描くことができる。このグラフにおいて、速度垂下率の直線について前記（２）で求めた周波数偏差に対応する６５Ｆ速度設定値が新たに求められる。この新たな速度設定値と直前の速度設定値との差分に比例する制御パルス長が決定される。周波数偏差演算部２５では、得られたパルス長を備えた制御パルス信号が生成し、速度設定器（６５Ｆ）に向けて出力する。
【００２６】
速度設定器（６５Ｆ）１６は、同期発電機始動から所定の回転数に達するまでは、予めこれに設定された目標値に向けて同期発電機の回転数を制御するように速度設定信号を調速装置に出力し、また同期発電機４を系統母線６に同期並入する際には、周波数偏差演算部２５からの正負いずれかの制御パルス信号の入力を受け、当該信号に積分演算処理を施して速度設定信号を生成し、当該信号を調速装置１８（後述）に出力するように構成されている。
【００２７】
本発明における調速装置１８としては、従来公知のものを使用できる。調速装置１８は、通常、速度検出部３１、速度垂下率演算部（６５ＳＤ）３２、加減算器３３、調節部３４、原動機制御信号処理部３６を少なくとも含む構成とされる。速度検出部３１は、同期発電機４に設けられた回転検出器３０からの出力信号を実際の回転速度に比例する電気信号に変換して加減算器３３に出力する機能を備えている。また、速度垂下率演算部３２は、出力調整装置（６５Ｐ）の出力信号から原動機制御操作部２０からの出力信号を減算して得られる結果に速度垂下率を乗じて得られる信号を加減算器３３に出力するものである。ここで、速度垂下率とは、例えば原動機が水力発電におけるタービン水車の場合には、電力系統への並入時に負荷の分担を決定する定数である。加減算器３３では、速度設定器（６５Ｆ）の速度設定信号から速度検出部３１の出力信号および速度垂下率演算部３２の出力信号を減算して偏差が求められる。なお、本実施形態では、加減算器２１、３３に入力される電気信号はいずれも直流電圧信号としているが、各機器が対応する入出力信号の種類に応じて、例えばいずれも直流電流信号を用いることもできる。
【００２８】
調節部３４は、加減算器３３からの偏差出力が０となるように、ＰＩＤ制御を行うよう構成されている。ＰＩＤ制御動作のための各種パラメータは適宜設定可能であり、該パラメータはあらかじめ設定しておくことができる。また、原動機制御信号処理部３６は、原動機制御操作部２０に出力する操作量信号の増幅などを行うように構成されている。なお、調節部３４の原動機制御信号処理部３６に至る出力経路には、必要に応じてさらに信号選択器などの機器を設け、別途当該機器に対し制御信号を入出力するようにしてもよい。
【００２９】
次に、本発明の同期発電機の調速制御装置による調速制御方法について説明する。まず、中央制御装置から同期発電機の始動指令があり、補機が起動され、圧油、冷却水などの通水や異常のないことの確認がされ、準備完了となる。この時、すでに系統母線６から計器用変圧器１０およびＦ／Ｖ変換器２２を介して連続して出力される系統周波数信号が周波数偏差演算部２５の電力系統の周波数検出手段（不図示）に入力されている。周波数検出手段では、Ｆ／Ｖ変換器２２からの直流電圧信号と系統周波数との関連付けを行い、系統周波数信号として演算制御手段に出力される。
【００３０】
準備完了の時点で準備完了の報知信号が周波数偏差演算部２５に出力される。周波数偏差演算部２５では、平均演算の開始指令としてこの信号の入力を受け、これによって演算制御手段（不図示）において系統周波数信号のサンプリングと、これに並行する平均演算とが開始される。平均演算処理は、サンプリングごとに実施されるのが好ましい。このサンプリングにより得られる一連の系統周波数の時間平均値は記憶手段（不図示）に格納される。記憶手段への格納方法については、設定手段への入力操作により適宜設定できる。なお、この時点で、サンプリングされた系統周波数の瞬時値については記憶手段に格納してもよく、消去してもよい。
【００３１】
一方、前記準備完了により水車の入り口弁が開き、さらに起動弁（ガイドベーン）が開くことで、水車が回転し始め、それに伴い同期発電機も回転し始めることになる。この時点より、回転検出器３０によって同期発電機４の回転速度が検出され、そこから同期発電機の開店速度に比例する同期発電機回転数信号が周波数偏差演算部２５、速度継電器２６および調速装置１８にそれぞれ出力される。周波数偏差演算部２５では、同期発電機回転数信号は周波数検出手段（不図示）に入力される。
【００３２】
その後、起動弁の開度が大きくなるに伴い、水車および同期発電機４の回転は増速され、規定回転数（例えば、定格回転数の８０％）に達した時点で、速度継電器２６より周波数偏差演算部２５に対して規定回転数到達の報知信号が出力される。さらに、同期発電機４の回転が増速されると、界磁遮断器が「入」の状態となる。この時の界磁遮断器入の報知信号は、周波数偏差演算部２５に平均演算処理の終了指令として入力される。かくして平均演算処理は終了し、終了指令入力時点での演算結果が系統周波数の時間平均値として決定される。さらに、周波数偏差演算部２５では、決定された時間平均値から所定の周波数変動分を減算して目標周波数を決定する。この周波数変動分には、自動同期装置１２において通常設定される設定値を用いることができる。
【００３３】
周波数偏差演算部２５では、この決定された目標周波数とその決定時点における同期発電機周波数とを比較し、両周波数間の偏差量を求め、当該偏差量が記憶手段に格納される。そして、予め設定しておいた偏差量と制御パルス長との関係（速度垂下率を比例定数とする１次関数）に基づいて当該偏差量に応じた制御パルス長を決定する（図４参照）。
【００３４】
前記の目標周波数が６５Ｆの速度設定値よりも大きい場合、前記パルス長を備えた回転数変更指令（増速指令、１５Ｒ）信号を速度設定器（６５Ｆ）に出力し、また前者が後者よりも小さい場合には、同様のパルス長を備える回転数変更指令（減速指令、１５Ｌ）を速度設定器（６５Ｆ）に出力する。
【００３５】
一方、同期発電機の回転速度信号は、調速装置１８内の速度検出部３１において原動機の実際の回転速度に相当する直流電圧信号に変換され、加減算器３３に出力される。加減算器３３では、速度設定器（６５Ｆ）からの速度設定信号と、同期発電機の回転速度設定信号と、速度垂下率演算器３２からの出力信号との間で加減算が行われ、これらの信号間の偏差が検出される。この偏差は、加減算器３３から偏差信号として出力され、調節部３４に送られる。
【００３６】
調節部３４では、この偏差信号の入力を受けて、予め設定されたＰＩＤ制御パラメータやその他の設定値に基づいて制御演算され、当該偏差をなくすように操作量信号が原動機制御信号処理部３６に向けて出力される。原動機制御信号処理部３６では、この操作量信号を原動機制御操作部２０に送出するに当たり、当該信号に適宜増幅などの処理が施される。
【００３７】
原動機制御操作部２０では、操作量信号の入力を受け、その大きさに応じてアクチュエータなどの動作機器を動作させることで、当該動作機器に接続された水車のガイドベーンの開閉が行われ、水車内に流れ込む水量を制御することができる。
【００３８】
同期発電機４の発電出力の周波数が所定の整定値の範囲に入って系統周波数と合致し、電圧および位相に関する同期並列許可条件も満たされた場合、自動同期装置１２は遮断器８に対して投入指令を発する。この指令信号により、遮断器８が投入され、電力系統６に同期発電機４が並入されると、速度設定器１６内の切換手段１７が作動し、周波数偏差演算部２５からの出力に代えて、速度設定器１６自体の目標値信号出力に基づいて同期発電機４の調速制御が行われることになる。
【００３９】
図５は、本発明の経時に伴う調速制御状況と従来技術におけるそれとの対比したものであり、（ａ）は本発明の調速制御状況、（ｂ）は従来の調速制御状況を示している。この図から明らかなように、本発明においては、周波数偏差演算部２５からの回転数変更指令に基づいた速度設定器１６よりの１の速度設定信号によって調速装置１８が同期発電機４の調速制御を行うようにしているので、従来のような自動同期装置１２からの回転数変更指令信号のように休止時間のロスがなく、結果として短時間に同期発電機の調速制御がなされ、電力系統への同期並入を可能にする。これにより、同期並入までに有効利用されずに消費される水量のロスを著しく低減することができる。
【００４０】
以上説明したように、調速制御に自動同期装置を用いず、従って当該装置からの一定のパルス幅を備えた電気パルス信号によるインタラプタ制御を行わず、系統周波数と同期発電機周波数との偏差量に比例したパルス幅を備えた偏差信号を速度設定器に入力し、これにより同期発電機の調速制御を行うようにしたので、従来のように偏差が大きい場合でも偏差をなくすのに数回の速度設定信号を発することなく１回の速度設定信号を発するだけで足りるので、制御遅れが生じることがなく、結果として同期発電機の並入までに有効利用されずに消費される蒸気量や水量のロスを低減することができる。
【００４１】
また、本発明の調速制御は、周波数偏差演算部を既設の調速制御装置に組み込む改造を施すことで実施できるものであり、改造費用を要するだけで本発明を実施するために調速制御装置を新設する必要がなく、コスト的にもメリットが大きい。
【００４２】
また、以上水力発電プラントにおける同期発電機の調速制御を例にとり説明したが、本発明は水力以外の各種発電プラントにおける同期発電機、例えば火力発電プラントや原子力発電プラントにおける蒸気タービン発電機などの調速制御に適用できる。また、本発明は、エンジン発電機などにも適用可能である。例えば、火力発電プラントや原子力発電プラントでは、蒸気管に設けられた制御弁に連結されており、操作量信号の大きさに応じて動作機器を動作させることで、制御弁がその分開閉操作され、流水量や蒸気流量を増減することができる。その結果、タービン水車や蒸気タービンなどの原動機２、ひいてはこれに連結された同期発電機４の回転速度が制御されることになる。
【００４３】
また、本発明の同期発電機の調速制御装置は、同期発電機が電力系統に並入されているか否かで、切換スイッチにより当該同期発電機の調速制御の目標値を系統周波数と既設の速度設定器（６５Ｆ）からの出力とを切換え、電力系統への並入運転時には、従来の揃速制御を実施することができる。
【００４４】
なお、周波数偏差演算手段２５は、内部に切換手段を備え、同期発電機の電力系統への同期並入までに系統周波数が変化するような場合には、自身の回転数変更指令に代えて、自動同期装置１２からの回転数変更指令（１５Ｒまたは１５Ｌ）を速度設定器（６５Ｆ）に向けて出力することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の同期発電機の調速制御装置および調速制御方法は、火力発電所、水力発電所、原子力発電所または各種自家用発電装置などにおいて電力系統に同期並列しなければならない同期発電機の調速制御に適用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
２・・・原動機、４・・・同期発電機、６・・・系統母線、８・・・遮断器、１０・・・計器用変圧器、１６・・・負荷設定器（６５Ｆ）、１６ａ・・・負荷設定部、１７・・・切換手段、１８・・・調速機、２０・・・原動機制御操作部、２１、３３・・・減算器、２２・・・周波数、電圧変換器（Ｆ／Ｖ変換器）、２６・・・速度継電器、２８・・・出力調整器（６５Ｐ）、３０・・・回転検出器、３１・・・速度検出部、３２・・・速度垂下率演算器（６５ＳＤ）、３４・・・調節部、３６・・・原動機制御信号処理部、Ｔｒ・・・変圧器
【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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