(57)【要約】【課題】系統事故時等に発生する大きな外乱の影響を除去して良好な過渡安定度を得ることができる界磁電流の制御システムを提供する。【解決手段】発電機１の端子電圧である系統電圧を交流電源として動作する整流装置８と、整流装置８の出力側に並列に接続され、直流電源として機能する電力貯蔵装置１２と、整流装置８及び電力貯蔵装置１２の出力側と発電機１の界磁巻線２との間に接続され、整流装置８及び電力貯蔵装置１２の出力電圧を所定の直流電圧に変換する電圧調整装置１３と、整流装置８及び電力貯蔵装置１２の出力側の直流電圧が一定電圧となるように整流装置８を制御するとともに、界磁巻線２に供給する界磁電流を介して系統電圧が一定電圧となるように電圧調整装置１３を制御する制御手段IIとを有する。【選択図】図１
2007288835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機の端子電圧である系統電圧を交流電源として動作する整流手段と、
前記整流手段の出力側に並列に接続され、直流電源として機能する電力貯蔵手段と、
前記整流手段及び電力貯蔵手段の出力側と前記発電機の界磁巻線との間に接続され、  前記整流手段及び電力貯蔵手段の出力電圧を所定の直流電圧に変換する電圧調整手段と、
前記整流手段及び電力貯蔵手段の出力側の直流電圧が一定電圧となるように前記整流手段を制御するとともに、前記界磁巻線に供給する界磁電流を介して前記系統電圧が一定電圧となるように前記電圧調整手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする界磁電流の制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載する界磁電流の制御システムにおいて、
前記電力貯蔵装置の充電は前記整流手段を用いて行うように構成したことを特徴とする界磁電流の制御システム。
【請求項３】
請求項１に記載する界磁電流の制御システムにおいて、
前記電力貯蔵装置の充電を前記整流手段とは独立した充電手段を用いて別途行うように構成したことを特徴とする界磁電流の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は界磁電流の制御システムに関し、特に静止型のＡＶＲ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）方式の励磁装置に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
図３は静止型のＡＶＲ方式の励磁装置に適用する従来技術に係る界磁電流の制御システムを示すブロック線図である。同図に示すように、発電機１は界磁巻線２に供給する界磁電流で母線３に印加する系統電圧を調整する。このため、検出部４、設定器５、増幅・制御部６及び検出部７からなる制御手段Ｉを有しており、この制御手段Ｉで整流装置８の出力電圧を制御することにより前記界磁電流を調整するように構成してある。ここで、整流装置８は母線３に接続された励磁用変圧器９を介して電力を供給される。すなわち、整流装置８は系統電圧である交流電圧を電源とし、これを整流して直流電圧に変換している。なお、図中の太線は電力系統、細線は制御系統であることをそれぞれ示している。
【０００３】
かかる、界磁電流の制御システムは次のように動作する。
１） 検出部４により系統電圧及び電流をＰＴ及びＣＴを介して検出し、 設定器５へ伝送する。
２） 設定器５には、発電機１の端子電圧（系統電圧）の目標値が設定してあり、検出部４から得られた電圧との差異を検出して、この情報を増幅・制御部６へ伝送する。
３） 検出部７は，電圧計１０及び電流計１１を介して界磁回路の電圧乃至電流を検出し、この情報を増幅・制御部６へ伝送する。
４） 増幅・制御部６は、設定器５及び検出部７からの情報をもとに，発電機１の端子電圧が目標値となるよう界磁巻線２に供給する励磁電流を制御する指令を整流装置８に伝送する。
５） 整流装置８は励磁用変圧器９を介して系統へつながる交流を整流して直流に変換する。このとき、増幅・制御部６から指令された値の界磁電流が界磁巻線２に供給されるよう制御を行う。
６） 以上の動作により，外乱などによって発電機１の端子電圧が変動した場合でも速やかに目標電圧となるように制御される。
【０００４】
発電機の励磁系に対する系統過渡安定度の向上に関する技術としては励磁制御方式の高度化を図るもの（特許文献１）、界磁巻線の改造を目的とするもの（特許文献２）、系統電圧の変動を相殺する制御回路を設けたもの（特許文献３、特許文献４）等が知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−４８９１５号公報
【特許文献２】特開２００３−３２４９９５号公報
【特許文献３】特開平１０−８０１９９号公報
【特許文献４】特開平１０−１６４８９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図３に示す界磁電流の制御システムでは系統電圧を電源としている結果、大きな外乱等により系統電圧が変動すると励磁用変圧器９の二次電圧である整流装置８の電源電圧が変動するため、系統電圧の変動が界磁電流を変動させ、過渡安定度を損なう要因となっていた。
【０００７】
ちなみに、現在、多くの発電機で採用されている自励式励磁装置は、一般に発電所母線に接続された整流装置により直流電力を得て励磁装置の電源としているため、励磁制御方式や界磁巻線の方式に関わらず系統電圧の変動が界磁電流を変動させて過渡安定度を損なう要因となってしまう。事実、上述の特許文献３、４は系統電圧の変動の影響を制御回路により抑制する技術であるが、系統を唯一の電源としているため、大きな系統電圧の変動には対応できず、また制御遅れが存在すること等の要因により励磁回路への影響を完全に排除することはできない。
【０００８】
本発明は、上記従来技術に鑑み、系統事故時等に発生する大きな外乱の影響を除去して良好な過渡安定度を得ることができる界磁電流の制御システム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】
【０００９】
上記目的を達成する本発明の第１の態様は、
発電機の端子電圧である系統電圧を交流電源として動作する整流手段と、
前記整流手段の出力側に並列に接続され、直流電源として機能する電力貯蔵手段と、
前記整流手段及び電力貯蔵手段の出力側と前記発電機の界磁巻線との間に接続され、
前記整流手段及び電力貯蔵手段の出力電圧を所定の直流電圧に変換する電圧調整手段と、
前記整流手段及び電力貯蔵手段の出力側の直流電圧が一定電圧となるように前記整流手段を制御するとともに、前記界磁巻線に供給する界磁電流を介して前記系統電圧が一定電圧となるように前記電圧調整手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする界磁電流の制御システムである。
【００１０】
本態様によれば、外乱等により系統の電圧が大きく変動し、整流手段の入力電圧が大きく変動することによりその出力電圧が大きく変動しようとしても、この変動は電力貯蔵装置で抑制される。この結果、電圧調整手段の入力電圧は一定に維持される。したがって、電圧調整手段は常に安定して系統電圧が一定になるような界磁電流を発電機の界磁巻線に供給し続けることができる。すなわち、界磁電流が系統電圧に影響されなくなる。このため、より適切な界磁制御が可能となり、過渡安定度を向上させることができる。この際、外乱等の発生を検出する必要はない。外乱等が発生しても界磁電流を制御する電圧調整手段の入力電圧は影響を受けないからである。
【００１１】
本発明の第２の態様は、
上記第１の態様に記載する界磁電流の制御システムにおいて、
前記電力貯蔵装置の充電は前記整流手段を用いて行うように構成したことを特徴とする界磁電流の制御システムである。
【００１２】
本態様によれば整流手段を充電装置として機能させることにより、電力貯蔵装置の必要な充電を行うことができる。この結果、電力調整装置の入力電圧を常に安定して一定に維持することができる。
【００１３】
本発明の第３の態様は、
上記第１の態様に記載する界磁電流の制御システムにおいて、
前記電力貯蔵装置の充電を前記整流手段とは独立した充電手段を用いて別途行うように構成したことを特徴とする界磁電流の制御システムである。
【００１４】
本態様によれば整流手段から独立した充電手段により電力貯蔵装置の必要な充電を行うことができる。この結果、第２の態様の場合よりもさらに良好に電力調整装置の入力電圧の安定化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
上述の如き本発明によれば電圧調整手段の入力電圧を一定に維持することで発電機の界磁電流に対する系統電圧の変動の影響を除去することができ、より適切な界磁制御が可能となって過渡安定度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る界磁電流の制御システムを示すブロック線図である。同図に示すように、本形態に係る界磁電流の制御システムは図３に示す従来技術に係る界磁電流の制御システムに電圧調整装置１３及び電力貯蔵装置１２を追加したものである。他の多くの構成は図３に示す界磁電流の制御システムと同様であるので、同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１８】
図１に示すように、電力貯蔵装置１２は直流電源として機能するもので、整流装置８の出力側に並列に接続されている。電圧調整装置１３は整流装置８及び電力貯蔵装置１２の出力側と界磁巻線２との間に接続され、整流装置８及び電力貯蔵装置１２の出力電圧を所定の直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータである。
【００１９】
制御手段IIは整流装置８及び電力貯蔵装置１２の出力側の直流電圧が一定電圧となるように整流装置８を制御するとともに界磁巻線２に供給する界磁電流を介して母線３の電圧である系統電圧が一定電圧となるように電圧調整装置１３を制御する。
【００２０】
さらに詳言すると、整流装置８及び電力貯蔵装置１２の出力電圧である直流電圧の値は両者の出力側に接続した電圧計１４を介して制御手段IIの検出部１７に供給され、その電圧値を検出する。この電圧値に基づく電圧情報は，電圧計１０及び電流計１１を介して検出される界磁回路の電圧及び電流情報とともに検出部１７から増幅・制御部１６に供給する。増幅・制御部１６は整流装置８及び電力貯蔵装置１２の出力電圧情報に基づき、この出力電圧が予め設定しておいた一定値になるように整流装置８を制御する。このとき、整流装置８は必要に応じ電力貯蔵装置１２の充電も行って両者の出力電圧を一定に維持する。すなわち、電力貯蔵装置１２の充電装置としても機能する。
【００２１】
一方、電圧調整装置１３には増幅・制御部１６から界磁電流の制御指令が供給される。すなわち、整流装置８は増幅・制御部１６の制御指令に応じ母線３の系統電圧が一定になるように電圧調整装置１３を介して界磁巻線２に供給する界磁電流を制御する。ここで、電圧調整装置１３の入力電圧は一定に維持されているので、増幅・制御部１６からの界磁電流の制御指令に良好に応答して界磁電流を制御することができる。
【００２２】
本形態によれば、通常時には整流装置８によりその出力電圧が一定に維持され、電圧調整装置１３で調整した界磁電流により系統電圧が一定になるよう制御される。かかる制御により当該界磁電流の制御システムを運転している最中、外乱等により系統の電圧が大きく変動し、整流装置８の入力電圧が大きく変動することによりその出力電圧が大きく変動しようとしても、この変動は電力貯蔵装置１２で抑制される。
【００２３】
この結果、電圧調整装置１３の入力電圧は外乱等が発生しても常に一定に維持される。したがって、外乱等の発生を特別検出することなく、電圧調整装置１３は常に安定して系統電圧が一定になるような界磁電流を発電機１の界磁巻線２に供給し続けることができる。ちなみに、事故等により、整流装置８からの電力の供給が途絶えた場合でも、電力貯蔵装置１２によりその出力電圧は一定に維持される。すなわち、界磁電流が系統電圧に影響されなくなり、より適切な界磁制御が可能となる。
【００２４】
図２は本発明の第２の実施の形態に係る界磁電流の制御システムを示すブロック線図である。同図に示すように、本形態に係る界磁電流の制御システムは図１に示す第１の実施の形態に充電装置１５を追加したものである。そこで、図１に示す界磁電流の制御システムと同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００２５】
図２に示すように、本形態に係る界磁電流の制御システムにおいては、電力貯蔵装置１２の充電を、整流装置８とは独立した充電装置１５を用いて別途行うように構成してある。ここで、充電装置１５は外部の電源に接続してある。
【００２６】
本形態によれば整流装置８から独立した充電装置１５により電力貯蔵装置１２の充電を行うことができる。この結果、第１の実施の形態の場合よりもさらに良好に電圧調整装置１３の入力電圧の安定化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は電力の供給乃至電力の供給系統の保守等を行う産業分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る界磁電流の制御システムを示すブロック線図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る界磁電流の制御システムを示すブロック線図である。
【図３】従来技術に係る界磁電流の制御システムを示すブロック線図である。
【符号の説明】
【００２９】
II      制御手段
１      発電機
２      界磁巻線
３      母線
８      整流装置
１０      電圧計
１１      電流計
１２      電力貯蔵装置
１３      電圧調整装置
１４      電圧計
１５      充電装置
【図１】
2007288835.tif 000003
【図２】
2007288835.tif 000004
【図３】
2007288835.tif 000005