(57)【要約】【課題】世界中の商用電源という幅広い範囲の電圧に対して対応できるようにすると共に、異常な電圧や電流を検出した際、発電機を停止するまで複数の段階で対応できるようにする発電機の運転制御装置を提供することが課題である。【解決手段】電圧入力回路を、複数の異なる入力電圧のそれぞれを一定の範囲の電圧に変換する変圧器と、予め入力された電圧値により入力電圧を前記変圧器で一定範囲の電圧に変換するよう接続する入力変圧器選択手段とで構成し、保護回路を、予め入力された複数の電圧、電流レベルを記憶する記憶手段と、前記電圧入力回路出力と電流入力回路からの電圧、電流を測定する計測制御回路と、該計測制御回路の計測結果が前記記憶手段に記憶された電圧、電流レベルのいずれかに該当したとき、警報または発電機の停止指示を出力する回路とで構成した。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる入力電圧のそれぞれに対応できるよう構成した電圧入力回路と、変流器を有して入力電流を変流する電流入力回路と、前記電圧入力回路と前記電流入力回路からの入力電圧、入力電流における異常を複数のレベルで検出可能な保護回路とを有した発電機の運転制御装置であって、
前記電圧入力回路は、前記複数の異なる入力電圧のそれぞれを一定の範囲の電圧に変換する変圧器と、予め入力された電圧値により入力電圧を前記変圧器で一定範囲の電圧に変換するよう接続する入力変圧器選択手段とを有し、前記保護回路は、予め入力された複数の電圧、電流レベルを記憶する記憶手段と、前記電圧入力回路出力と前記電流入力回路からの電圧、電流を測定する計測制御回路と、該計測制御回路の計測結果が前記記憶手段に記憶された電圧、電流レベルのいずれかに該当したとき、警報または発電機の停止指示を出力する回路とからなることを特徴とする発電機の運転制御装置。
【請求項２】
前記電流入力回路は、検出した電流を変流する変流器と、予め入力された３相３線、または３相４線の選択結果により、母線におけるニュートラル線に設けた電流変流器のオン／オフを選択するニュートラル変流器オン／オフ回路とからなることを特徴とする請求項１に記載した発電機の運転制御装置。
【請求項３】
前記保護回路は、前記計測制御回路の計測結果が前記記憶手段に記憶された電圧、電流レベルのいずれかに該当し、そのレベルが一定時間継続したときに前記警報または発電機の停止指示を出力することを特徴とする請求項１に記載した発電機の運転制御装置。
【請求項４】
前記電流入力回路は、発電機が並列運転されるとき、横流れ補償用変流器を接続可能にしたことを特徴とする請求項１に記載した発電機の運転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発電機の運転制御装置に関し、特に、低圧から高圧まで、種々のレベルの電圧に対応でき、さらに、電圧や電流の異常が生じたときに発電機が停止する前にアラームを発生できるようにした発電機の運転制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常発電機の運転制御装置は、単独で運転する場合は発電機の出力電圧や出力電流を検出して異常電圧や電流に対処する必要があり、また、商用電源や他の発電機との系統連系を行う母線に接続する場合は、さらに母線に流れている電圧や電流、及び周波数や位相を検出して同期投入などの制御をおこない、また異常電圧や異常電流に対処する必要がある。そのため、発電機の出力電圧に対応させてこういった電圧や電流を検出する装置を設け、運転制御装置を用意すればよいわけであるが、商用電源は世界中にはいろいろな電圧があり、これら全ての電圧について運転制御装置を用意すると、かなりの数の運転制御装置を用意せねばならなくなる。
【０００３】
そのため、個々の電圧に対応させて運転制御装置を用意するのではなく、複数の入力電圧に対応できる運転制御装置を用意すればよいが、商用電源は前記したように１００Ｖから１３．８ＫＶなど、幅広い範囲を有しており、一般的な計測装置はこのような広い範囲の電圧に対応できない。こういった広い範囲の電圧変動に対して対応する技術としては、例えば特許文献１には発電機の運転制御装置ではないが、変圧器の１次側に巻線数の異なる複数のタップを設け、入力電圧によってこのタップを切り替えて出力電圧がほぼ一定となるようにする装置が示されている。なお、この特許文献１に示された装置は、発電所などにおけるプラント起動時の大型補機起動直後に、瞬時ではあるが制御電源の許容範囲を超えた電圧降下が生じて制御装置に悪影響を及ぼすことがあるため、電源供給用の変圧器の１次側に巻線数の異なる位置にタップを設け、プラント起動時の大型補機起動直後における制御電源の許容範囲を超えた電圧降下が生じるとき、プログラムによって予めタップ位置を切り替えて２次側に所定の電圧が出力されるようにしたものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２９３６１４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこの特許文献１に示された装置は、発電所などにおけるプラント起動時の大型補機起動直後の電圧降下に対処するための装置であり、発電機の運転制御装置における対応電圧を、世界中のいろいろな電圧に対応させようというな場合に対応できるものではない。
【０００６】
また、こういった発電機の運転制御装置における異常な電圧や電流の検出は、通常、単一の電圧や電流レベルを検出して発電機を停止する制御をおこなうものが多く、そのため発電機が突然停止して混乱を生じるということがあった。
【０００７】
そのため本発明においては、世界中の商用電源という幅広い範囲の電圧に対して対応できるようにすると共に、異常な電圧や電流を検出した際、発電機を停止するまでに、複数の段階で対応できるようにする発電機の運転制御装置を提供することが課題である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明においては、
複数の異なる入力電圧のそれぞれに対応できるよう構成した電圧入力回路と、変流器を有して入力電流を変流する電流入力回路と、前記電圧入力回路と前記電流入力回路からの入力電圧、入力電流における異常を複数のレベルで検出可能な保護回路とを有した発電機の運転制御装置であって、
前記電圧入力回路は、前記複数の異なる入力電圧のそれぞれを一定の範囲の電圧に変換する変圧器と、予め入力された電圧値により入力電圧を前記変圧器で一定範囲の電圧に変換するよう接続する入力変圧器選択手段とを有し、前記保護回路は、予め入力された複数の電圧、電流レベルを記憶する記憶手段と、前記電圧入力回路出力と前記電流入力回路からの電圧、電流を測定する計測制御回路と、該計測制御回路の計測結果が前記記憶手段に記憶された電圧、電流レベルのいずれかに該当したとき、警報または発電機の停止指示を出力する回路とからなることを特徴とする発電機の運転制御装置が得られる。
【０００９】
このように、発電機の運転制御装置における電圧入力回路を、複数の異なる入力電圧のそれぞれを一定の範囲の電圧に変換する変圧器と、予め入力された電圧値により入力電圧を前記変圧器で一定範囲の電圧に変換するよう接続する入力変圧器選択手段とで構成することにより、どのような電圧であっても対応が可能となる。また、保護回路を複数の電圧、電流レベルで警報または発電機の停止指示を出力するよう構成したことにより、例えば入力電圧に異常が生じたとき、その異常のレベルが低い状態で検出できれば、突然発電機を停止するといった事態に至る前に何らかの処置を施すことが可能となり、停電などの非常時に大きな効果をもたらすことができる。
【００１０】
そして前記電流入力回路は、検出した電流を変流する変流器と、予め入力された３相３線、または３相４線の選択結果により、母線におけるニュートラル線に設けた電流変流器のオン／オフを選択するニュートラル変流器オン／オフ回路とから構成することにより、３相４線が一般的なところでも使うことができ、複数の異なる電圧にも対応可能に構成してあることと相俟って、汎用性に富んだ運転制御装置を提供できる。
【００１１】
また前記保護回路は、前記計測制御回路の計測結果が前記記憶手段に記憶された電圧、電流レベルのいずれかに該当し、そのレベルが一定時間継続したときに前記警報または発電機の停止指示を出力するように構成することにより、瞬間的な異常電圧や異常電流で発電機が停止することを防止でき、ノイズなどに左右されない運転制御装置を提供できる。
【００１２】
また前記電流入力回路は、発電機が並列運転されるとき、横流れ補償用変流器を接続可能にしたことにより、発電機を複数並列運転したときに生じる無効成分の横流れを補償することができるから、発電機の構成に関わりなく、単独運転も並列運転も可能な運転制御装置を提供できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１４】
図１は本発明になる発電機の運転制御装置の一実施形態を示したブロック図、図２は本発明になる発電機の運転制御装置における発電機で扱う電圧と警報レベルの入力のフロー図、図３は複数の警報レベルを用いた場合のグラフ図である。図中１は本発明になる発電機の運転制御装置、２は電圧入力回路、３は電流入力回路、４は入力変圧器（ＰＴ）５の選択回路、６は入力変圧器（ＰＴ）５の入力切り換え器であり、この入力変圧器（ＰＴ）５は、複数の異なった電圧の入力に対して一定範囲の電圧を出力するよう例えば複数の異なった巻数の位置からタップを出した変圧器で構成したり、個々の電圧に合わせて別個の変圧器を用意しても良く、また切り換え器は、図ではロータリースイッチ様に描いてあるが、オペレーショナルアンプなどを用いて半導体で構成する。
【００１５】
７、８、９、１０は発電機２３を接続するラインＵ、Ｖ、Ｗ、Ｎに接続した変流器（ＣＴ）のプローブで、この場合は３相４線の場合を示したが、３相３線の場合は１０の変流器（ＣＴ）のプローブが省かれる。１１は入力変流器（ＣＴ）、１２はニュートラルライン（Ｎ）に対応する変流器（ＣＴ）が必要な場合はオン（ＯＮ）に、不要な場合はオフ（ＯＦＦ）されるニュートラル変流器（ＣＴ）オン／オフ回路、１３は、発電機を複数並列運転したときに生じる無効成分の横流れを補償することができる横流れ補償ＣＣＴ取り付け回路、１４はＣＰＵ演算処理装置１７から送られてくる、扱う入力電圧を受けて電圧入力回路２の入力変圧器（ＰＴ）と電流入力回路３の入力変流器（ＣＴ）からの信号によって入力電圧と入力電流を計測する計測制御回路、１５は計測制御回路１４が計測した電圧値をアナログ／デジタル変換する電圧Ａ／Ｄ変換器、１６は同じく電流値をアナログ／デジタル変換する電流Ａ／Ｄ変換器、１７はこの運転制御装置１の全般的な制御をおこなうＣＰＵ演算処理装置、１８は同期投入装置などを含んだ発電機２３の制御装置、１９は計測制御回路１４が計測した電圧と電流が異常な値を示したときに警報を発したり、発電機２３の停止指示信号（トリップ信号）を出力する保護回路、２０は表示装置、２１は記憶装置、２２はこの運転制御装置１が扱う電圧や警報レベルなどのパラメータを入力するためのキーボードやタッチパネルを用いた入力装置、２３は発電機、２４は発電機２３を同期投入したり切り離したりするための遮断器、２５は６００Ｖ以上の高圧の時、電圧入力回路２にそのまま入力すると危険が伴うので、例えば１１０Ｖに降圧する変圧器（ＰＴ）で、この場合計測制御回路１４は、入力装置２２から入力された電圧を１１０Ｖに換算して計測する。
【００１６】
以下、最初に本発明になる発電機の運転制御装置１の、扱う電圧と警報レベルの入力について、図２のフローを用いて説明する。まずステップＳ１でこの運転制御装置１の電源を入れてスタートすると、ＣＰＵ演算処理装置１７が記憶装置２１から制御プログラムを読み込み、表示装置２０に扱う電圧を入力するよう表示する。そのためステップＳ２で入力装置２２を用いてこの運転制御装置１が扱う電圧、例えば４８０Ｖを入力すると、それが記憶装置２１に記憶されると共に、入力変圧器（ＰＴ）選択回路４、計測制御回路１４に送られ、ステップＳ３で入力切り換え器６が切り換えられて入力電圧に対応した入力変圧器５のタップ、または対応した入力変圧器が選択され、同時に計測制御回路１４は入力変圧器（ＰＴ）５から送られてくる電圧を入力電圧（今の場合は４８０Ｖ）に換算して計測する用意を行う。
【００１７】
そして次にＣＰＵ演算処理装置１７は、ステップＳ４で扱う電力が３相３線か３相４線かを選択する画面を表示し、３相４線が選択された場合は、次のステップＳ５でニュートラル変流器（ＣＴ）オン／オフ回路１２を使うかどうかを表示し、使う場合はニュートラル変流器（ＣＴ）オン／オフ回路１２をオン（ＯＮ）に、使わない場合はオフ（ＯＦＦ）にする。
【００１８】
こうして入力電力関係のパラメータの設定が済むと、ＣＰＵ演算処理装置１７は次のステップＳ６で、保護回路１９による保護動作を行う電圧、電流の値を入力するための画面を表示装置２０に表示する。この保護動作を行う電圧、電流の設定は、本発明においては、例えば図３に示したように、複数の値（個々では３つ）を設定できるようになっている。すなわち、例えば今入力電圧が１００Ｖである場合、図３におけるアラーム１の設定値を１２０Ｖに、アラーム２の設定値を１１０Ｖに、アラーム３の設定値を９０Ｖにそれぞれ仮に設定した場合、アラーム３の９０Ｖは電圧不足のアラームとなり、アラーム２の１１０Ｖは電圧オーバーの警告に、アラーム１の１２０Ｖは大幅に電圧がオーバーしたので発電機２３に悪影響が出るのを防止するため、発電機２３を停止させる（トリップ）信号となる。そして、同様に電流についても複数のアラーム設定値を設定する。このようにすると、例えばアラーム２の警告が出たときに何らかの処置を行うことで、アラーム１により発電機２３を停止させる（トリップ）状況を回避できる可能性があり、最悪、発電機２３が停止しても、事前に警告が出ているから、その事態に対処することができる。
【００１９】
こうして保護動作を行う電圧、電流の値が入力されると、ＣＰＵ演算処理装置１７は次のステップＳ７で、入力電圧や電流が、前記アラーム１乃至３の値に達して一定時間経過した後にアラームや発電機２３を停止させる信号が出されるように警報タイマーを設定する。すなわち、入力電圧や電流は、ノイズなどによって瞬間的に高電圧が生じたり、瞬間的に停電（瞬停）が生じたりすることがあるが、こういった短時間の異常の場合は発電機に悪影響を及ぼさない場合が多い。そのため、前記したアラームの設定値が、ある程度の時間継続したときに始めてアラームや発電機２３を停止させる（トリップ）動作を行うことが好ましい。そこでこのステップＳ７で、入力電圧や電流が、前記アラーム１乃至３の値に達した後、どのくらいの時間が経過したらアラームや発電機２３を停止させる信号を出すか設定する。
【００２０】
このようにして、発電機の運転制御装置における入力電圧、入力電流、アラーム設定値などの各パラメータが設定され、発電機２３の投入指示がＣＰＵ演算制御装置１７に送られてくると、ＣＰＵ演算制御装置１７は、まずラインＵ、Ｖ、Ｗ、Ｎの電圧、電流の計測を開始するよう計測制御回路１４に指示する。すなわち、先に説明したように入力電圧、入力電流、アラーム設定値などの各パラメータが設定されると、入力変圧器（ＰＴ）選択回路４は、設定された入力電圧に対応した入力変圧器（ＰＴ）５のタップ、または変圧器そのものを選択して一定範囲の電圧が計測制御回路１４に送られるようになっている。そのため計測制御回路１４は、先に送られてきている本運転制御装置１が扱う電圧の値を基に、入力変圧器（ＰＴ）５による変圧量を勘案して電圧を測定し、また、入力変流器（ＣＴ）１１から送られてくる電流値を基に同様にして電流を計測する。
【００２１】
そしてこの計測結果は、電圧Ａ／Ｄ変換器１５、電流Ａ／Ｄ変換器１６によってデジタル変換され、ＣＰＵ演算処理装置１７に送られる。そしてさらに発電機制御装置１８、保護回路１９に送られ、発電機制御装置１８は、発電機２３をラインに同期投入するために電圧、周波数を比較し、発電機２３とラインとの電圧差、周波数差が所定許容値内となり、位相が所定範囲で一致したとき、遮断器２４を閉じて同期投入させる。一方保護回路１９に送られた電圧値と電流値は、先に設定したアラーム１乃至３の設定値と比較され、異常がないかどうかが判断される。そして発電機２３を複数台稼動させるときは、横流れ補償ＣＣＴ取り付け回路１３に横流れ補償ＣＣＴ取り付けることで、発電機制御装置１８に信号を送り、発電機の励磁電流を調節して横流れを防止することができる。
【００２２】
このようにして発電機２３が運転されるわけであるが、いまラインの電圧が異常上昇した場合、計測制御回路１４は、それを検出してその結果をＣＰＵ演算処理装置１７を経由して前記したように保護回路１９に送る。すると保護回路１９は、前記したようにこの送られてきた電圧値と電流値を、先に設定したアラーム１乃至３の設定値と比較し、例えば図３に示したように、電圧値がアラーム２の設定値（今の場合１１０Ｖ）を超え、しかもタイマー設定値より長く続いた場合、アラーム信号を発生させる。また、この電圧値と電流値が、さらにアラーム１の設定値（１２０Ｖ）を超え、しかもタイマー設定値より長く続いた場合、保護回路１９は発電機２３に悪影響が出るとして、今度はＣＰＵ演算処理装置１７に発電機２３の停止指示（トリップ）信号を送る。そのためＣＰＵ演算処理装置１７は、発電機制御装置１８に停止指示を送って発電機２３を停止させる。
【００２３】
このようにすることにより、前記したように保護回路１９は、複数のアラーム設定値によって電圧値や電流値が軽微な異常状態から、発電機を停止した方がよい重度な異常状態のそれぞれで信号を出力するから、軽微な異常状態において何らかの対策がとれれば発電機停止という重度な異常状態に陥らずに済む可能性があり、例え発電機停止になったとしても、事前にアラームが発せられているから、何らかの対処が可能になって、非常用電源などに用いた場合に大きな効果をもたらすことができる。
【００２４】
なお、以上の説明では、アラーム設定値を３つとした場合を例に説明したが、これは３つの場合だけに限られないことは自明である。また以上の説明では、アラーム設定値を異なった値に設定した場合を説明したが、全く同じ値を入力してその値になったら、即、発電機を停止するようにしても良い。
【００２５】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、発電機の運転制御装置における電圧入力回路を、複数の異なる入力電圧のそれぞれを一定の範囲の電圧に変換する変圧器と、予め入力された電圧値により入力電圧を前記変圧器で一定範囲の電圧に変換するよう接続する入力変圧器選択手段とで構成することにより、どのような電圧であっても対応が可能となる。また、保護回路を複数の電圧、電流レベルで警報または発電機の停止指示を出力するよう構成したことにより、例えば入力電圧に異常が生じたとき、その異常のレベルが低ければ発電機を停止せずに何らかの処置を施すことが可能となり、停電などの非常時に大きな効果をもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる発電機の運転制御装置の一実施形態を示したブロック図である。
【図２】本発明になる発電機の運転制御装置における発電機で扱う電圧と警報レベルの入力のフロー図である。
【図３】本発明になる発電機の運転制御装置における複数の警報レベルを用いた場合のグラフ図である。
【符号の説明】
１  発電機の運転制御装置
２  電圧入力回路
３  電流入力回路
４  入力変圧器（ＰＴ）選択回路
５  入力変圧器（ＰＴ）
６  入力切り換え器
７、８、９、１０  変流器（ＣＴ）のプローブ
１１  入力変流器（ＣＴ）
１２  ニュートラル変流器（ＣＴ）
１３  横流れ補償ＣＣＴ取り付け回路
１４  計測制御回路
１５  電圧Ａ／Ｄ変換器
１６  電流Ａ／Ｄ変換器
１７  ＣＰＵ演算処理装置
１８  発電機制御装置
１９  保護回路
２０  表示装置
２１  記憶装置
２２  入力装置
２３  発電機
２４  遮断器
２５  変圧器（ＰＴ）
【図１】
2004208424.tif 000003
【図２】
2004208424.tif 000004
【図３】
2004208424.tif 000005