(57)【要約】【課題】発電機監視制御装置の監視または制御機能ごとに部分的な更新を容易にし、コストも低く抑えられる発電機監視制御装置を構成する。【解決手段】発電機監視制御装置の監視または制御動作の機能別に装置ユニットを構成し、各装置ユニットは、それぞれ信号を入力する信号入力部と、入力信号により監視データあるいは制御データを演算する演算処理部と、必要により演算結果を表示する表示部と、演算結果を出力信号として出力するとともに、装置ユニット間でデータ通信によりデータの授受が可能なデータ伝送部とを備え、各装置ユニットのデータ伝送部の相互間および監視制御対象の発電機を運転制御する各機器との間をデータ伝送回路で接続した構成とした。【選択図】　　　　図１
2004015971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機を監視制御する発電機監視制御装置において、監視または制御動作の機能別に装置ユニットを構成し、各装置ユニットは、それぞれ信号を入力する入力部と、入力信号により監視データあるいは制御データを演算する演算処理部と、演算結果を表示する表示部と、演算結果を出力信号として出力するとともに、装置ユニット間でデータ通信によりデータの授受を行うデータ伝送部とを備え、上記各装置ユニットのデータ伝送部の相互間および監視制御対象の発電機を運転制御する各機器との間をデータ伝送回路で接続したことを特徴とする発電機監視制御装置。
【請求項２】
上記装置ユニットは、発電機の出力電圧を所定の電圧に保持する発電機電圧調整装置ユニットと、発電機故障時に発電機を保護する保護装置ユニットと、運転状態を監視制御する監視装置ユニットと、発電機の故障時に故障部分を表示する故障表示装置ユニットと、発電機の振動を検出する発電機振動監視装置ユニットとしたことを特徴とする請求項１記載の発電機監視制御装置。
【請求項３】
上記装置ユニットには、保守管理データを記憶する記憶部と、実測した現在データと記憶された保守管理データとを比較演算する比較演算部と、その演算結果を表示する表示部とを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の発電機監視制御装置。
【請求項４】
上記装置ユニットは、装置ユニット毎に個別に着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発電機監視制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自家発電プラントなどの発電設備の発電機監視制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自家発電プラントなどの発電設備における従来の発電機監視制御装置は、図５の単線図に示すように構成されている。図５において、１は発電機であり、１ａは発電機１の界磁コイルである。発電機１の出力側は、出力側母線２により発電機開閉装置３に接続され、発電機開閉装置３から出力回路接続母線４により変電設備に接続され、中性点側は中性点側接続母線５を介して接地変圧器６により接地されている。７、８、９は出力側母線２に装着された変流器、１０は中性点側接続母線５に装着された変流器、１１、１２は出力側母線２の電圧を検出する電圧変成器である。１３は電圧変成器１２に接続された電圧計である。１４は電力計、１５は力率計、１６は無効電力計であり、それぞれ変流器８の二次側と電圧変成器１２の二次側が接続されている。１７は変流器８の二次側が接続された電流計である。
【０００３】
２４は電圧変成器１２に接続された電圧変換器、２５は電力変換器、２６は力率変換器、２７は無効電力変換器、２８は電流変換器であり、それぞれ変流器８と電圧変成器１２に接続されている。２９は入出力装置であり、電圧変換器２４、電力変換器２５、力率変換器２６、無効電力変換器２７、電流変換器２８のそれぞれの出力側は入出力装置２９に接続されている。
【０００４】
１８は変流器１０に接続された過電流リレー、１９は保護リレー、２０は比率差動リレーであり、それぞれ変流器１０の二次側と電圧変成器１２の二次側に接続され、その出力側は入出力装置２９に接続されている。
【０００５】
２１は発電機１の振動を検出する振動検出素子、２２は軸振動検出モニタであり、振動の状態をモニタリングできるように構成され、その出力は入出力装置２９に入力される。
【０００６】
２３は発電機の電圧制御を行う発電機電圧調整装置（以下ＡＶＲ装置と呼称する）であり、変流器７の二次側から出力母線の電流と、電圧変成器１１から出力側母線２の電圧が入力され、出力側は発電機１の界磁コイル１ａに接続されている。
【０００７】
図６は、図５に示した発電機監視制御装置の制御盤の構成図である。３１は発電機監視盤であり、盤面には電圧計１３、電力計１４、力率計１５、無効電力計１６、電流計１７の計器類、表示灯３４、操作スイッチ３５が取り付けられている。３２は発電機保護リレー盤であり、盤面には過電流リレー１８、保護リレー１９、比率差動リレー２０が取り付けられている。３３は発電機１の界磁電流を発電機１の出力電圧が所定の値になるように調整する発電機電圧調整装置盤（以下ＡＶＲ盤と呼称する）であり、ＡＶＲ装置２３が取り付けられている。
【０００８】
このように構成された発電機１の発電機監視制御装置は、発電機１の運転状態において、変流器８から電流、電圧変成器１２から電圧が、電圧計１３、電力計１４、力率計１５、無効電力計１６、電流計１７の監視計器類、電圧変換器２４、電力変換器２５、力率変換器２６、無効電力変換器２７、電流変換器２８にそれぞれ入力され、発電機側の各検出部分と発電機監視制御装置の各監視・制御盤との間は入出力装置２９を介して接続されている。
【０００９】
発電機１の運転状態は、発電機監視盤３１で監視され、保護リレー盤３２に装備されたリレー類で保護される。ＡＶＲ装置２３は変流器７から電流が入力され、電圧変成器１１から電圧が入力されて、発電機１の出力電圧が一定になるように界磁コイル１ａの界磁電流を制御するものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように構成された発電機監視制御装置は、装置全体を一括して構成しているので、寸法が大きく、このために大きな据付スペースが必要である。また、装置として一体にまとめられた構成であり、保護リレー等の技術の進歩に伴う部分的な更新などに対しては容易ではなく、拡張性に乏しい構成となっている。新しい技術が適用された保護リレー等に更新する場合は、監視制御装置全体を同時に更新しなければならず、更新の投資費用が高くなる問題点があった。
【００１１】
この発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、発電機監視制御装置の監視制御機能ごとに部分的な更新が容易であり、コストも低く抑えられる発電機監視制御装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る発電機監視制御装置は、監視または制御の動作の機能別に装置ユニットを構成し、各装置ユニットは、それぞれ信号を入力する入力部と、入力信号により監視データあるいは制御データを演算する演算処理部と、演算結果を表示する表示部と、演算結果を出力信号として出力するとともに、装置ユニット間でデータ通信によりデータの授受を行うデータ伝送部とを備え、各装置ユニットのデータ伝送部の相互間および監視制御対象の発電機を運転制御する各機器との間をデータ伝送回路で接続した構成としたものである。
【００１３】
この発明の請求項２に係る発電機監視制御装置は、請求項１の構成の機能別の装置ユニットは、発電機の出力電圧を一定に保持する発電機電圧調整装置ユニットと、発電機故障時に発電機を保護する保護装置ユニットと、運転状態を監視制御する監視装置ユニットと、発電機の故障時に故障部分を表示する故障表示装置ユニットと、発電機の振動を検出する発電機振動監視装置ユニットとしたものである。
【００１４】
この発明の請求項３に係る発電機監視制御装置は、請求項１または請求項２の構成の機能別の装置ユニットには、装置ユニット毎に保守管理データを記憶する記憶部と、実測した現在データと記憶された保守管理データとを比較演算する比較演算部と、演算結果を表示する表示部とを備えた構成としたものである。
【００１５】
この発明の請求項４に係る発電機監視制御装置は、請求項１〜請求項３の構成の機能別の装置ユニットは、装置ユニット毎に個別に着脱可能に構成したものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
実施の形態１は発電機監視制御装置を監視・制御の機能別に装置ユニットを構成し、それぞれの装置ユニットはハードウエアとして同一の構成としたものである。図１は実施の形態１の発電機監視制御装置の構成を示すブロック図である。図２は機能別に分離した装置ユニットの回路構成を示すブロック図である。図３は図２の構成を監視制御盤に組み立てた状態の外観図である。図において、発電機１、出力側母線２、発電機開閉装置３、出力回路接続母線４、中性点側接続母線５、接地変圧器６、変流器７、８、１０、電圧変成器１１、１２、発電機振動検出素子２１は従来の構成の図５と同一である。４０は監視装置ユニット、５０は保護装置ユニット、６０は発電機振動監視装置ユニット、７０は発電機電圧調整装置ユニット、８０は故障表示装置ユニットである。８７は発電機１を制御する機器の故障信号である。９０は各装置間でのデータ通信可能に接続されたデータ伝送回路である。
【００１７】
監視装置ユニット４０は、図２に示すとおり、検出信号を入力し、装置が取り扱える電気量に変換する入力部４１と、入力部４１に入力された入力信号を基に演算する演算部（ＣＮＳ演算装置）４２Ａと、演算結果を出力し必要により表示する処理を行う演算部（ＯＰＳ演算装置）４２Ｂとからなる演算処理部４３と、演算結果を表示する表示部４４と、出力信号を他の装置ユニットにデータ伝送するとともに他装置ユニットとのデータ通信によって必要データが授受できるデータ伝送部４５とで構成され、発電機１の出力側母線２に装着された変流器８および電圧変成器１２から入力信号を入力し、発電機電流、発電機有効電力、発電機無効電力、電力量、力率等の計測項目のデータを演算処理部４２Ａにより演算処理し、必要により表示部４４に表示できる。出力信号はデータ伝送部４５から出力される。
【００１８】
同様に保護装置ユニット５０は、入力部５１と、ＣＮＳ演算装置５２ＡとＯＰＳ演算装置５２Ｂとからなる演算処理部５３と、表示部５４と、他装置ユニットに出力信号を出力するとともに、データ通信によって必要データが授受できるデータ伝送部５５とで構成され、発電機１の出力側母線２に装備された変流器８および電圧変成器１２から入力信号が入力され、予め設定された保護リレー要素に対して比較演算し、演算結果が整定値を越えたときに保護リレー要素を動作させ、その結果を表示部５４に表示させるとともにデータ伝送部５５から発電機開閉装置２に対して動作させる出力信号がデータ伝送回路９０を経由して出力する。
【００１９】
同様に発電機振動監視装置ユニット６０は、入力部６１と、ＣＮＳ演算装置６２ＡとＯＰＳ演算装置６２Ｂとからなる演算処理部６３と、表示部６４と、他装置ユニットに出力信号を出力するとともに、データ通信によって必要データが授受できるデータ伝送部６５とで構成され、予め設定された許容振動値と入力データを比較演算し、設定された許容振動値より大きければ、警報を出力し、必要により発電機停止信号をデータ伝送部６５を経由して発電機開閉装置３に出力して発電機を停止し、必要により表示部６４に表示する。
【００２０】
発電機電圧調整装置ユニット７０は、入力部７１と、ＣＮＳ演算装置７２ＡとＯＰＳ演算装置７２Ｂとからなる演算処理部７３と、表示部７４と、他装置ユニットに出力信号を出力するとともに、他装置に出力信号を出力するとともに、データ通信によって必要データが授受できるデータ伝送部７５とで構成され、発電機１の出力側母線２に接続された電圧変成器１１の二次側から電圧入力信号、出力側母線２に装備された変流器７から発電機１の電流が入力され、発電機界磁回路から界磁コイル１ａに供給された界磁電流が入力部７１に入力され、入力された信号は、演算処理部７３にて発電機界磁電流制御に必要な過励磁制限要素、不足例示制限要素、横流補償回路、力率限定要素、電圧制御などの設定された値に対して、入力値を比較演算し、発電機端子電圧を所定の値に保持する。その結果は表示装置７４に表示させるとともにデータ伝送部７５を経由して他の装置に必要なデータの出力信号を出力する。
【００２１】
同様に故障表示装置ユニット８０は入力部８１と、ＣＮＳ演算装置８２ＡとＯＰＳ演算装置８２Ｂとからなる演算処理部８３と、表示部８４と、他装置ユニットに出力信号を出力するとともに、データ通信によって必要データが授受できるデータ伝送部８５とで構成され、監視装置ユニット４０、保護装置ユニット５０、発電機振動監視装置ユニット６０、発電機電圧調整装置ユニット７０等からの故障信号をデータ通信により受信するとともに、発電機１の主回路部分の制御対象機器からの故障信号８７を入力部８１に入力し、演算処理部８３にて演算処理し、表示部８４に表示する。
【００２２】
監視、制御の動作機能別に分離して、ハードウエアとして同一構造に構成した各装置ユニット４０、５０、６０、７０、８０は、図３に示すように制御盤支持枠９１に制御盤を組み付けることにより、各装置ユニットは個別に着脱可能な構成となる。
【００２３】
以上のように構成された発電機監視装置は、監視制御の機能別に、監視装置ユニット４０、保護装置ユニット５０、故障表示装置ユニット８０、発電機振動監視装置ユニット６０で構成され、それぞれの装置ユニットに入力部、演算処理部、表示部、データ伝送部を設けて各々独立したハードウエアとして同一の構成とし、各装置ユニットが個別に着脱可能に組み合わせる構成としたことにより、発電機監視制御装置の生産性が向上してコスト低減につながり、発電機監視制御装置としてコンパクトに構成できるので、ネットワーク構築が容易となり、また、将来の更新時には、必要な箇所より段階的に更新することができる構成となる。
【００２４】
なお、上記は発電機監視制御装置について、監視または制御動作の機能別に装置ユニットを構成した場合について説明したが、監視または制御動作が簡単な機能の場合は、装置ユニットのすべての部分を同一の構造に構成することは必要でなく、各装置ユニットについて、装置ユニットを構成する部分が同一にすることで生産性が向上する等の効果が得られる部分について同一とし、例えば演算処理部や表示部のように、監視または制御する機能によっては、同一にしない方が効果が大きい場合、あるいは装置ユニットによっては、不要の部分もあるので、その部分については、同一構造にこだわることはなく、効果が得られる範囲で同一構造に構成することであってもよい。
【００２５】
実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１において機能別に分離した各装置ユニットにおける検出データの内、例えば発電機の振動データのように、経年的に変化する検出データを保存し、現在値と保存データとを比較する機能を付加して、変化の状況が把握できる構成としたものである。
【００２６】
例えば、発電機振動監視装置ユニットに電気設備保守データを保存する記憶部を設けた例を図４に示す。図において、入力部６１、ＣＮＳ演算装置６２Ａ、ＯＰＳ演算装置６２Ｂ、演算処理部６３、表示部６４、データ伝送部６５、振動検出素子２１は図２の該当部分と同一である。６６は保守データ記憶部、６７は比較演算回路、６８は比較演算出力回路である。６９は設備保守データを備えた発電機振動監視装置ユニットである。
【００２７】
定期的に検出された保守データは保守データ記憶部６６に収納し、検出された現在の保守データは、ＣＮＳ演算装置６２Ａから比較演算回路６７に入力し、保存された過去の保守データは保守データ記憶部６６から読み出して比較演算回路６７に入力し、現在の保守データと過去の保守データとを比較して差を求め、表示部６４に表示させることにより、変化の状態が把握され、将来の変化を予測することができる。変化の状況と将来の変化が予測できれば、事前に対策の実施計画を策定して計画的に対応することができる構成となる。
【００２８】
上記は発電機振動監視装置ユニット６０の構成について、保守データを記憶し、必要なときに現在データと過去の保守データとを比較して変化状況を把握する場合について説明したが、保守データの記憶部６６、比較演算回路６７および比較演算出力回路６８を設けた場合と同様の構成を他のユニットの監視装置ユニット４０、保護装置ユニット５０、発電機電圧調整装置ユニット７０、故障表示装置ユニット８０に追加した構成としても、発電機、および運転制御機器に関連する保守データを保存して検出時点で比較することにより、経年的な劣化が容易に把握できる構成となり、点検、更新等の保守管理を計画的に実施するためのデータとして活用できる構成となる。
【００２９】
【発明の効果】
この発明の請求項１に係る発電機監視制御装置は、監視または制御動作の機能別の装置ユニットを構成し、各装置ユニットは、信号入力部、演算処理部、表示部、データ伝送部を備えたハードウエアとして同一の構成とし、各装置ユニットのデータ伝送部の相互間および監視制御対象の発電機を運転制御する各機器との間をデータ伝送回路で接続した構成としたので、装置として生産性が向上し、コスト低減につながる。また、発電機監視制御装置としてコンパクトな構成となり、ネットワーク構築が容易となる。さらに、将来の更新時には、必要な箇所より段階的に更新することが容易な構成となる。
【００３０】
この発明の請求項２に係る発電機監視制御装置は、請求項１の構成の監視または制御の機能別に分離した、発電機電圧調整装置ユニット、保護装置ユニット、監視装置ユニット、故障表示装置ユニット、発電機振動監視装置ユニットとしたので、生産性が向上してコスト低減され、コンパクトな構成となったことにより、ネットワーク構築が容易となる。また、将来の更新時には、必要な箇所より段階的に更新することが容易な構成となる。
【００３１】
この発明の請求項３に係る発電機監視制御装置は、請求項１または請求項２の構成の機能別装置ユニットには、装置ユニット毎に保守管理データを記憶する記憶部と、実測した現在データと記憶された保守管理データとを比較演算する比較演算部とを備え、必要により演算結果を表示部に表示する機能を備えた構成としたので、発電機、および運転制御機器に関連する保守データを保存しておくことにより、経年的な劣化が容易に把握できる構成となり、点検、更新等の保守管理を計画的に実施するためのデータとして活用できる構成となる。
【００３２】
この発明の請求項４に係る発電機監視制御装置は、請求項１〜請求項３の構成の機能別に分離した装置ユニットを装置ユニット毎に個別に着脱可能に構成したので、将来の更新時には、必要な箇所より段階的に更新することが容易な構成となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の発電機監視制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の機能別に分離した装置ユニットの回路構成を示すブロック図である。
【図３】図２の構成を監視制御盤に組み立てた状態の外観図である。
【図４】装置ユニットに保守データ記憶部と比較演算部を設けた場合のブロック図である。
【図５】従来の発電機監視制御装置の回路構成を示すブロック図である。
【図６】従来の発電機監視制御装置の制御盤に外観図である。
【符号の説明】
１　発電機、２　出力側母線、３　発電機開閉装置、４　出力回路接続母線、
５　中性点側接続母線、７，８，１０　変流器、１１，１２　電圧変成器、
２１　発電機振動検出素子、４０　監視装置ユニット、４１　入力部、
４２Ａ　ＣＮＳ演算装置、４２Ｂ　ＯＰＳ演算装置、４３　演算処理部、
４４　表示部、４５　データ伝送部、５０　保護装置ユニット、５１　入力部、
５２Ａ　ＣＮＳ演算装置、５２Ｂ　ＯＰＳ演算装置、５３　演算処理部、
５４　表示部、５５　データ伝送部、６０　発電機振動監視装置ユニット、
６１　入力部、６２Ａ　ＣＮＳ演算装置、６２Ｂ　ＯＰＳ演算装置、
６３　演算処理部、６４　表示部、６５　データ伝送部、
６６　保守データ記憶部、６７　比較演算回路、６８　比較演算出力回路、
６９　発電機振動監視装置ユニット、７０　発電機電圧調整装置ユニット、
７１　入力部、７２Ａ　ＣＮＳ演算装置、７２Ｂ　ＯＰＳ演算装置、
７３　演算処理部、７４　表示部、７５　データ伝送部、
８０　故障表示装置ユニット、８１　入力部、８２Ａ　ＣＮＳ演算装置、
８２Ｂ　ＯＰＳ演算装置、８３　演算処理部、８４　表示部、
８５　データ伝送部、８７　故障信号、９０　データ伝送回路、
９１　制御盤支持枠。
【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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