(57)【要約】【課題】発電機電圧の検出異常を判断するために、発電機電圧と他の検出諸量との比較を行うと、同期発電機本体の運転状態によっては検出諸量の応答特性が変わるため、異常を検出するための判定値の選定が難しい。【解決手段】同期発電機１の発電機電圧１２ｓから電圧検出値Ｖgを得る電圧検出手段１３と、電圧検出値Ｖgの変化率を検出する電圧変化率検出手段２０と、同期発電機１の発電機電圧１２ｓから電圧位相を検出する位相検出手段２４と、電圧位相の変化率を求めて比較電気量を生成する手段２５と、電圧変化率および比較電気量がそれぞれ設定した値より逸脱した場合に同期発電機から得られた発電機電圧が異常であることを検出する自己診断手段２３と、を備える。【選択図】図１
2012210084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期発電機の発電機電圧から電圧検出値を得る電圧検出手段と、
前記電圧検出手段の出力を入力してその変化率を検出する電圧変化率検出手段と、
前記同期発電機の発電機電圧から電圧の位相を検出する位相検出手段と、
前記位相検出手段の出力を入力して比較電気量を生成する手段と、
前記電圧の変化率が予め設定した所定レベルから逸脱したか否かを判定する第１のレベル判定部および前記比較電気量が予め設定した所定レベルから逸脱したか否かを判定する第２のレベル判定部を有し、前記第１のレベル判定部の出力信号および第２のレベル判定部の出力信号の論理積が成立した場合発電機電圧に異常があると診断する自己診断手段と、を備え、
前記自己診断手段の動作出力により前記同期発電機の界磁電流を減衰させるようにしたことを特徴とする同期発電機の励磁制御装置。
【請求項２】
前記比較電気量を生成する手段は、電圧位相の変化率を検出する手段であることを特徴とする請求項１記載の同期発電機の励磁制御装置。
【請求項３】
前記位相検出手段を同期発電機の各相に対応して設けるとともに、前記比較電気量を生成する手段を、前記各相の位相検出手段の出力の差分を演算する相数分の差分演算部と、前記複数の差分演算部の出力信号のレベルが所定の範囲から逸脱したとき異常と診断する位相診断回路とから構成したことを特徴とする請求項１記載の同期発電機の励磁制御装置。
【請求項４】
同期発電機の発電機電圧から電圧の位相を検出する位相検出手段と、
前記同期発電機の起動時に投入される界磁遮断器の投入状態信号を入力して当該投入状態信号を入力してから予め定めた時間経過すると出力信号を生じる起動判定回路と、
前記位相検出手段の出力信号が設定した所定レベルを超えているか否かのレベル判定を行なう第３のレベル検出器を有し、前記第３のレベル判定部の出力信号および前記起動判定回路の出力信号の論理積が成立した場合発電機電圧に異常があると診断する自己診断手段と、を備え、
前記自己診断手段の動作出力により前記同期発電機の界磁電流を減衰させるようにしたことを特徴とする同期発電機の励磁制御装置。
【請求項５】
同期発電機の発電機電圧から電圧検出値を求め、当該電圧検出値からその変化率を求め、前記同期発電機の発電機電圧から電圧位相信号を検出し、当該電圧位相信号を入力して比較電気量を生成し、前記電圧検出値の変化率および前記比較電気量がそれぞれ設定した値より逸脱した場合に同期発電機から得られた発電機電圧に異常があるとの診断を行ない、この自己診断結果の出力により前記同期発電機の界磁電流を減衰させるようにしたことを特徴とする同期発電機の励磁制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、同期発電機の励磁制御装置に係り、発電機電圧の入力異常を検出する同期発電機の励磁制御装置および励磁制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、同期発電機の励磁制御装置は、制御対象電気量である発電機電圧を同期発電機の主回路に設置した計器用変圧器（ＰＴ）から励磁制御盤に入力するように構成されている。
【０００３】
同期発電機の励磁制御装置は、通常予め定めた電圧設定値と計器用変圧器から出力された発電機電圧との差分に基づいて界磁量を制御するように構成されているため、万一、計器用変圧器の二次回路の断線や接続部の脱落等の事態によって発電機電圧を入力できない場合、あたかも発電機電圧がゼロになったかのように励磁強め方向に連続して制御を行う。このため、同期発電機は過励磁になって損傷するおそれがある。
【０００４】
従来の同期発電機の励磁制御装置には、過励磁事象を防ぐために発電機電圧の検出量を単独で用いずに、発電機電圧と他の検出諸量とを導入し、両者を比較することにより異常診断を行うようにしたものがある。例えば、発電機電圧および界磁電流を比較して診断を行うものや、発電機電圧および発電機電流を比較して診断を行うものがある。
【０００５】
以下、図８を参照して発電機電圧と他の検出諸量である界磁電流とを導入し、両者を比較して診断を行うようにした従来例について説明する。  
図８において、１は同期発電機であり、固定子巻線（電機子巻線）１ａと界磁巻線１ｂとを備えている。この同期発電機１の出力端子２は主変圧器３および系統並列用遮断器４を経て電力系統５に接続されている。
【０００６】
６はサイリスタ素子をブリッジ結線してなるサイリスタ整流器であり、その交流側入力端子は励磁用変圧器８を介して同期発電機１の出力端子２側に接続され、また直流側出力端子は界磁遮断器７およびスリップリングＳＬを経て界磁巻線１ｂに接続されて自励式のサイリスタ励磁回路を構成している。
【０００７】
９は自動電圧調整装置であり、同期発電機１の主回路すなわち出力端子２と主変圧器３とを接続する回路に設置された計器用変圧器（ＰＴ）１２によって変成され出力された発電機電圧（ＣＴ二次電圧）１２ｓを入力する。この自動電圧調整装置９は入力した発電機電圧１２ｓを演算して例えば実効値の電圧検出値Ｖgを出力する出力電圧検出器１３を設けており、この電圧検出値Ｖgを自動電圧調整部１０において電圧設定器１１の電圧設定値Ｖrと比較し、その差分（Ｖr−Ｖg）がゼロになるように前記サイリスタ整流器６に位相制御指令値を出力し、同期発電機１の励磁量を制御する。
【０００８】
もし、自動電圧調整装置９が自動電圧調整部１０の機能しか備えていないとすれば、何らかの異常により計器用変圧器１２からの発電機電圧１２ｓが入力されない状態で同期発電機１を起動した場合には出力電圧検出器１３の電圧検出値Ｖgがゼロとなり、自動電圧調整部１０がサイリスタ整流器６の出力を上げるように位相制御指令値を出力するため同期発電機１の端子電圧は過電圧になる。
【０００９】
そこで、図８に示す自動電圧調整装置９では、同期発電機１の出力電圧が過電圧になることを防ぐために、電圧検出値Ｖgの他に界磁電流を導入し、その界磁電流に基づいた電圧を比較電気量として電圧検出値Ｖgと比較し、この比較結果が所定の範囲から逸脱した場合、自動電圧調整部１０の出力を制御するような手段を設けている。
【００１０】
すなわち、自動電圧調整装置９は、励磁用変圧器８の二次回路に設置した計器用変流器（ＣＴ）１４の出力電流を界磁電流検出器１５に入力して界磁電流検出値Ｖfを求め、この界磁電流検出値Ｖfを関数設定器１６に入力して界磁電流検出値Ｖfに基づいた出力電圧予測値Ｖfを生成する。この出力電圧予測値Ｖfが比較電気量である。この比較電気量Ｖfと前記出力電圧検出器１３から出力された電圧検出値Ｖgとを演算回路１７で比較する。演算回路１７から出力された差分（ε＝Ｖg−Ｖf）は自己診断回路１８に入力され、予め設定した所定の範囲から逸脱しているか否かが判定される。もし差分εが上限レベル判定回路１８Ａに設定した上限値ＬＤＵ以上（ε≧ＬＤＵ）の場合、あるいは下限値レベル判定回路１８Ｂで設定した下限値ＬＤＤ以下（ε≦ＬＤＤ）の場合は電圧検出値Ｖgすなわち発電機電圧１２ｓに異常ありと判定し、入力異常の警報を行なうと同時にオア回路１８Ｃを経て停止回路１９に出力する。
【００１１】
停止回路１９は図示の常閉接点（ｂ接点）を開いて前記自動電圧調整部１０からサイリスタ整流器６へ出力する位相制御指令値を停止（オフ）させるとともに、図示の常開接点（ａ接点）を閉じて界磁遮断器７の遮断指令を出力して、同期発電機の界磁電流を減衰させて同期発電機の出力電圧が過電圧となることを防止することにより同期発電機を破損させる可能性を低減することができるように構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−３２４９９６号公報
【特許文献２】特開平０５−２３２１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、発電機電圧１２ｓから求めた電圧検出値Ｖgと、発電機電圧１２ｓ以外の検出諸量である界磁電流に基づいた比較電気量Ｖfとの比較を行う従来の過電圧抑制手段の場合、そもそも界磁電流の特性は常時一定というわけではなく、同期発電機１の運用状況等によって変わるため、計器用変圧器１２の二次電圧である発電機電圧１２ｓが異常であるか否かを明確に判定することは難しいという欠点がある。
【００１４】
例えば、同期発電機１は給電指令所からの指令によって、コールドスタートする場合もあればホットスタートする場合もある。コールドスタート時とホットスタート時とでは界磁巻線温度の違いから当然界磁巻線の抵抗値も異なる。したがって、サイリスタ整流器６から界磁巻線１ｂに対してコールドスタート時とホットスタート時に同じ大きさの界磁電圧を印加したとしても界磁電流の大きさは異なり、界磁電流に基づいた比較電気量Ｖfの大きさが変動する。また、夏場と冬場とでは界磁巻線の抵抗値が異なるので、当然界磁電流の特性も変わる。
【００１５】
このため、電圧検出値Ｖgが正常であっても、コールドスタート時とホットスタート時、あるいは夏場と冬場とでは、演算回路１７から出力される差分εが変動するために自己診断回路１８のレベル判定器１８Ａ、１８Ｂで異常か否かの判定基準値を設定することが難しい。
【００１６】
この判定基準値の設定は、図８で示すようなサイリスタ整流器６の出力電圧で直接励磁する方式よりも、サイリスタ整流器６と界磁巻線１ｂとの間に交流励磁機を介在させるブラシレス励磁方式の方が一層難しい。
【００１７】
そこで本発明は、界磁電流のような界磁電圧以外の検出量に基づいた比較電気量を導入する替わりに発電機電圧に基づいた比較電気量を導入して、発電機電圧が異常であるか否かを明確に判定することが可能な同期発電機の励磁制御装置および励磁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】
【００１８】
上記の目的を達成するため、本実施形態に係る同期発電機の励磁制御装置によれば、同期発電機の発電機電圧から電圧検出値を得る電圧検出手段と、前記電圧検出手段の出力を入力してその変化率を検出する電圧変化率検出手段と、前記同期発電機の発電機電圧から電圧の位相を検出する位相検出手段と、前記位相検出手段の出力を入力して比較電気量を生成する手段と、前記電圧の変化率が予め設定した所定レベルから逸脱したか否かを判定する第１のレベル判定部および前記比較電気量が予め設定した所定レベルから逸脱したか否かを判定する第２のレベル判定部を有し、前記第１のレベル判定部の出力信号および第２のレベル判定部の出力信号の論理積が成立した場合発電機電圧に異常があると診断する自己診断手段と、を備え、前記自己診断手段の動作出力により前記同期発電機１の界磁電流を減衰させるようにしたことを特徴とする。
【００１９】
また、本実施形態に係る同期発電機の励磁制御方法によれば、同期発電機の発電機電圧から電圧検出値を求め、当該電圧検出値からその変化率を求め、前記同期発電機の発電機電圧から電圧位相信号を検出し、当該電圧位相信号を入力して比較電気量を生成し、前記電圧検出値の変化率および前記比較電気量がそれぞれ設定した値より逸脱した場合に同期発電機から得られた発電機電圧に異常があるとの診断を行ない、この自己診断結果の出力により前記同期発電機の界磁電流を減衰させるようにしたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す同期発電機の励磁制御装置の構成図。
【図２】図１の励磁制御装置に追加された部品の出力波形図。
【図３】本発明の第２の実施形態を示す同期発電機の励磁制御装置の構成図。
【図４】図３に設けた位相診断回路の構成図。
【図５】図３の励磁制御装置に追加された部品の出力波形図。
【図６】本発明の第３の実施形態を示す同期発電機の励磁制御装置の構成図。
【図７】図６の励磁制御装置に追加された部品の出力波形図。
【図８】従来例における同期発電機の励磁制御装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る同期発電機の励磁制御装置の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図に共通な構成部品には同一符号を付けることにより、重複する説明は適宜省略する。
【００２２】
［第１の実施形態］
この第１の本実施形態が図８で示した従来例と相違する主な点は、界磁電流に基づいた比較電気量に替えて発電機電圧に基づいた比較電気量を自動電圧調整装置９に導入するように構成した点にある。
【００２３】
以下、図１を参照して第１の実施形態について説明する。  
図１において、自動電圧調整装置９は、計器用変圧器（ＰＴ）１２で変成出力された発電機電圧１２ｓを出力電圧検出器１３および位相検出器２４双方の検出器に入力するように構成されている。出力電圧検出器１３は入力した発電機電圧１２ｓを演算して例えば実効値の電圧検出値Ｖgを出力する。一方、位相検出器２４は入力した発電機電圧１２ｓの位相信号Φを演算して出力する。
【００２４】
２０は出力電圧変化率検出器であり、出力電圧検出器１３から出力された電圧検出値Ｖgを入力してその変化率を演算し、電圧変化率信号２０ｓとして出力する。２５は位相変化率検出器であり、位相検出器２４から出力された位相信号Φを入力してその変化率を算出し、位相変化率信号２５ｓとして出力する。この位相変化率検出器２５から出力された位相変化率信号２５ｓが本実施形態における比較電気量である。
【００２５】
２３は自己診断回路であり、前記出力電圧変化率検出器２０から出力された電圧変化率信号２０ｓが予定の判定レベルＬＤ１以上の場合論理値“１”の信号２３Ａｓを出力する第１のレベル判定回路２３Ａと、前記位相変化率検出器２５から出力された比較電気量としての位相変化率信号２５ｓが予定の判定レベルＬＤ２以上の場合、論理値“１”の信号２３Ｂｓを出力する第２のレベル判定回路２３Ｂと、これら論理信号２３Ａｓおよび論理信号２３Ｂｓの論理積を演算して一致検出を行なうアンド回路２３Ｃとを備えている。
【００２６】
この自己診断回路２３から論理値“１”の信号２３Ｃｓが出力されると、図８の場合と同様に、「入力異常」であるとの警報を行なうと同時に、停止回路１９における常開接点（ａ接点）および常閉接点（ｂ接点）の状態を切り替え、常閉接点（ｂ接点）を開路することにより自動電圧調整部１０からサイリスタ整流器６へ出力する位相制御指令値を停止（オフ）させ、常開接点（ａ接点）を閉路することにより界磁遮断器７に遮断指令を出力する。
【００２７】
次に、図２を参照して本実施形態の動作について説明する。  
図２において、（ａ）は出力電圧検出器１３の電圧検出値Ｖg、（ｂ）は出力電圧変化率検出器２０の出力信号２０ｓ、（ｃ）は第１のレベル判定回路２３Ａの出力信号２３Ａｓ、（ｄ）は位相検出器２４から出力される位相信号Φ、（ｅ）は位相変化率検出器２５の出力信号２５ｓ、（ｆ）は第２のレベル判定回路２３Ｂの出力信号２３Ｂｓ、そして、（ｇ）はアンド回路２３Ｃの出力信号２３Ｃｓを示す波形図である。
【００２８】
図２（ａ）は電圧検出値Ｖgを単位法（pu）で表しており、正常な場合は１．０puを維持している。ところが、任意の時刻ｔ３において、例えば、計器用変圧器１２二次側に設けたヒューズの１相が溶断し１相欠相状態になると、１．０puから０．７７puまで低下する（図２（ａ））。このため、出力電圧変化率検出器２０からスパイク状の信号２０ｓが出力され（図２（ｂ））、自己診断回路２３の第１のレベル判定回路２３Ａに入力される。
【００２９】
このスパイク状の信号２０ｓのレベルは第１のレベル判定回路２３Ａの判定レベルＬＤ１以上の大きさなので、第１のレベル判定回路２３Ａから論理値“１”の信号２３Ａｓが出力される（図２（ｃ））。
【００３０】
一方、位相検出器２４の入力回路は出力電圧検出器１３と共通なので、計器用変圧器１２から入力された発電機電圧１２ｓが異常になる前は、所定時間（ｔ０〜ｔ１、ｔ１〜ｔ２）毎に０°〜３６０°の間直線的に増加し、３６０°に到達すると０°に復帰する鋸歯状波の位相信号を出力しているが、時刻ｔ２から増加していた波形が時刻ｔ３で０°に復帰し、事故発生前の鋸歯状波の信号よりも小さい鋸歯状波の位相信号Φを出力する（図２（ｄ））。
【００３１】
位相変化率検出器２５は、３６０°に到達した位相信号Φを入力したときスパイク状信号を出力しないが、時刻ｔ３のように３６０°に到達しないで０°に復帰する位相信号Φを入力した場合、スパイク状信号２５ｓを出力し（図２（ｅ））、自己診断回路２３の第２のレベル判定回路２３Ｂに入力する。
【００３２】
自己診断回路２３の第２のレベル判定回路２３Ｂは入力されたスパイク状信号２５ｓのレベルが第２のレベル判定回路２３Ｂの判定レベルＬＤ２以上なので、論理値“１”の信号２３Ｂｓを出力する。
【００３３】
アンド回路２３Ｃは、両方の入力信号２３Ａｓおよび２３Ｂｓの論理積が成立したとき（一致検出をしたとき）論理値“１”の信号２３Ｃｓを出力する。この自己診断結果により、「入力異常」が警報されると同時に、停止回路１９の図示ａ接点およびｂ接点の状態を切り替え、ｂ接点の開路により自動電圧調整部１０からサイリスタ整流器６へ出力する位相制御指令値を停止（オフ）させ、ａ接点の閉路により界磁遮断器7へ遮断指令を出力し、同期発電機１の界磁電流を減衰させて同期発電機１の出力電圧が過電圧となることを防止して、同期発電機を破損させる可能性を低減させる。
【００３４】
以上述べたように、第１の実施形態に係る同期発電機の励磁制御装置によれば、計器用変圧器１２のヒューズ溶断あるいは予期しない二次回路の断線等により電圧検出値Ｖgの変化率が急激に変化したこと、および比較電気量である電圧位相の変化率が急激に変化したことの２条件の論理積が成立したことをもって計器用変圧器１２から入力した二次電圧である発電機電圧信号１２ｓに異常があるものと判定するようにしたので、例え同期発電機１の運用によって界磁巻線の特性が変わることがあっても、確実に計器用変圧器１２の二次電圧の健全性の判定を正しく行うことができる。
【００３５】
この結果、計器用変圧器１２の二次電圧に異常が発生したときは、確実に自動電圧調整部１０からサイリスタ整流器６へ出力する位相制御指令値を停止（オフ）させ、かつ、界磁遮断器７へ遮断指令を出力することで、同期発電機の界磁電流を減衰させて同期発電機の出力電圧が過電圧となることを防止して、同期発電機を破損させる可能性を低減することができる。
【００３６】
［第２の実施形態］
次に、図３、図４および図５を用いて本発明の第２の実施形態について説明する。  
本実施形態は図３で示すように前述した第１の実施形態の位相検出器２４に替えて、計器用変圧器１２から出力された同期発電機各相（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相）分の発電機出力電圧をそれぞれ入力して各相毎に発電機出力電圧の位相を検出する位相検出器２４Ａ、２４Ｂおよび２４Ｃを設け、さらにこれら各相の位相検出器２４Ａ、２４Ｂおよび２４Ｃでそれぞれ検出した位相信号を位相診断回路２７に入力して位相信号相互間の位相差が所定の値を逸脱しているか否かを検出し、各相信号間の位相差が所定の値を逸脱していること、および電圧検出値Ｖgの変化率が急激に変化したことの２条件の論理積が成立したことをもって計器用変圧器１２の二次電圧である発電機電圧信号１２ｓに異常があるものと判定するようにしたものである。
【００３７】
なお、自己診断回路２３は、第１の本実施形態とは違って第２のレベル判定回路２３２を省き、位相診断回路２７の出力信号２７ｓと第１のレベル判定回路２３Ａの出力信号２３Ａｓとの一致検出を行なうように構成されている。  
上記説明以外の構成については、第１の実施形態と同様である。
【００３８】
次に、図４を参照して位相診断回路２７の詳細構成を説明する。  
図４において、位相診断回路２７は位相信号相互間の差分を演算する差分演算部２７１と、この差分演算部２７１の出力信号が所定の範囲に存在するか否かの判定を行うレベル判定部２７２とから構成されている。
【００３９】
差分演算部２７１は、各相の位相検出器２４Ａ、２４Ｂおよび２４Ｃからそれぞれ出力される信号２４Ａｓ、２４Ｂｓおよび２４Ｃｓのうち、Ａ相−Ｂ相間の差分（２４Ａｓ−２４Ｂｓ）を演算する差分演算器２７Ａ、Ｂ相−Ｃ相間の差分（２４Ｂｓ−２４Ｃｓ）を演算する差分演算器２７Ｂ、Ｃ相−Ａ相間の差分（２４Ｃｓ−２４Ａｓ）を演算する差分演算器２７Ｃを備えている。
【００４０】
また、レベル判定部２７２は、各差分演算器２７Ａ、２７Ｂおよび２７Ｃから入力した信号２７Ａｓ、２７Ｂｓおよび２７Ｃｓのレベルを判定するレベル判定回路２７Ｄ、２７Ｅおよび２７Ｆを備えており、それぞれのレベル判定回路は、入力した信号が下限レベル≧ＬＤＤおよび上限レベル≦ＬＤＵで予め定めた所定の範囲から逸脱した場合に論理値“１”の信号２７Ｄｓ、２７Ｅｓおよび２７Ｆｓをそれぞれ出力するように構成されている。
【００４１】
２７Ｇはレベル判定回路２７Ｄ、２７Ｅおよび２７Ｆから出力された論理信号２７Ｄｓ、２７Ｅｓおよび２７Ｆｓを入力し、この入力信号うちのいずれか一つでも“１”である場合、論理値“１”の信号２７ｓを出力するオア回路である。
【００４２】
次に図５を加えて本実施形態の動作について説明する。  
図５において、（ａ）は出力電圧検出器１３の電圧検出値Ｖg、（ｂ）は出力電圧変化率検出器２０の出力信号２０ｓ、（ｃ）は第１のレベル判定回路２３Ａの出力信号２３Ａｓ、（ｄ）は各相の位相検出器２４Ａ、２４Ｂおよび２４Ｃから出力される位相信号、（ｅ）は差分演算器２７Ａ、２７Ｂおよび２７Ｃの出力レベルと、レベル判定回路２７Ｄ、２７Ｅ、２７Ｆの下限レベル≧ＬＤＤ、上限レベル≦ＬＤＵとの関係、（ｆ）はオア回路２７Ｇの出力信号２７ｓ、（ｇ）はアンド回路２３Ｃの出力信号２３Ｃｓを示す波形図である。
【００４３】
出力電圧検出器１３は図２と同様に、計器用変圧器１２から入力された発電機電圧１２ｓが正常な場合、１．０puの電圧検出値Ｖgを出力するが、任意の時刻ｔ３において、計器用変圧器１２二次側に設けたヒューズの１相が溶断し１相欠相状態になると、１．０puの大きさから０．７７puまで低下する（図５（ａ）参照）。
【００４４】
このため、出力電圧変化率検出器２０からスパイク状信号２０ｓが出力され（図５（ｂ））、自己診断回路２３の第１のレベル判定回路２３Ａに入力される。  
このスパイク状信号２０ｓのレベルは第１のレベル判定回路２３Ａの判定レベルＬＤ１以上の大きさなので、第１のレベル判定回路２３Ａから論理値“１”の信号２３Ａｓが出力される（図５（ｃ））。
【００４５】
一方、各相の位相検出器２４Ａ、２４Ｂおよび２４Ｃは、発電機電圧１２ｓに異常がない場合（ｔ０〜ｔ３直前）の間、発電機電圧１２ｓの１周期（０°〜３６０°）毎に鋸歯状波の信号２４Ａｓ、２４Ｂｓ、２４Ｃｓを出力している。しかしながら、時刻ｔ３で計器用変圧器１２のＣ相のヒューズ溶断等による１相欠相事故が発生すると、時刻ｔ２から立ち上がっていたＣ相の信号２４Ｃｓは時刻ｔ３で０°に復帰し、事故発生前の鋸歯状波の信号よりも小さい鋸歯状波信号を出力する（図５（ｄ）参照）。
【００４６】
また、差分演算器２７Ａ、２７Ｂおよび２７Ｃは各相の位相検出器２４Ａ、２４Ｂおよび２４Ｃの出力信号２４Ａｓ、２４Ｂｓおよび２４Ｃｓの差分を演算しており、Ｃ相欠相事故が発生する時刻ｔ３の直前まで、上限レベルＬＤｕよりも小さく、下限レベルＬＤＤよりも高い、一定レベルの信号２７Ａｓ、２７Ｂｓおよび２７Ｃｓを出力している。しかしながら、時刻ｔ３でＣ相に欠相事故が発生すると、その時刻ｔ３以降、出力信号２４Ｃｓのみゼロになる。
【００４７】
このため図４における差分演算部２７１内の差分演算器２７Ｂにはマイナス分の信号２４Ｃｓが入力されないので出力信号２７Ｂｓは正常時よりも＋側に振れ、かつ上限レベルＬＤｕよりも大きくなるのでレベル判定回路２７Ｅが動作し、論理値“１”の信号２７Ｅｓを出力する。
【００４８】
逆に差分演算器２７Ｃにはプラス分の信号２４Ｃｓが入力されないので出力信号２７Ｃｓは正常時よりも−側に振れ、かつ下限レベルＬＤＤよりも小さくなるのでレベル判定回路２７Ｆが動作し、論理値“１”の信号２７Ｆｓを出力する。
【００４９】
オア回路２７Ｇから出力された信号２７ｓは自己診断回路２３内アンド回路２３Ｃの他方の入力端子に入力される。アンド回路２３Ｃでは入力信号の論理積が成立（入力信号が一致）し、論理値“１”の信号２３Ｃｓが出力される。
【００５０】
これにより、第１の実施形態と同様に「入力異常」を警報すると同時に、停止回路１９のａ接点およびｂ接点の状態を切り替えて自動電圧調整部１０からサイリスタ整流器６へ出力する位相制御指令値を停止（オフ）させ、さらに界磁遮断器７へ遮断指令を出力することで、同期発電機の界磁電流を減衰させて同期発電機の出力電圧が過電圧となることを防止して、同期発電機を破損させる可能性を低減する。
【００５１】
以上述べたように、第２の実施形態によれば、同期発電機１の相数に対応して設けられた各相の位相検出器２４Ａ、２４Ｂおよび２４Ｃより出力された位相信号２４Ａｓ、２４Ｂｓおよび２４Ｃｓを差分演算器２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃに入力してそれぞれ相間の差分を検出するように構成したので、計器用変圧器１２の異常により発電機電圧１２ｓの入力がなくなった場合、差分演算器２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃの出力のいずれかが大きくなることによりレベル判定回路２７Ｄ、２７Ｅ、２７Ｆにて同期発電機１の出力電圧Ｖgが異常であるとの判定を行うことができる。この結果、同期発電機１の運用状態によって、例え界磁電流の特性が変わっていても、確実に計器用変圧器１２の二次電圧１２ｓの健全性を正しく判定することができる。
【００５２】
したがって、発電機電圧１２ｓに異常が発生したときに確実に自動電圧調整部１０からサイリスタ整流器６へ出力する位相制御指令値を停止（オフ）させ、かつ、界磁遮断器７へ遮断指令を出力することで、同期発電機の界磁電流を減衰させて同期発電機の出力電圧が過電圧となることを防止して、同期発電機１を破損させる可能性を低減することができる。
【００５３】
（第３の実施形態）
次に、図６を参照して本発明の第３の実施形態について説明する。  
本実施形態は、図１における電圧変化率検出器２０および第１のレベル検出器２３Ａを削除し、代わりに界磁遮断器７の投入条件を自己診断回路２３の入力信号とし、さらに位相検出器２４の出力を自己診断回路２３の第２のレベル検出器２３Ｂに直接加えるように構成したものである。
【００５４】
２８は界磁遮断器７の起動判定回路であり、界磁遮断器７の投入状態信号７ｓを入力してから所定の時間ＴＭ経過した後、論理値“１”の信号２８ｓを出力するように構成されている。
【００５５】
自己判定回路２３は、起動判定回路２８からの論理値“１”の信号２８ｓと第２のレベル検出器２３Ｂの論理値“１”の信号２３Ｂｓとの論理積が成立（一致検出）した時に発電機電圧信号１２ｓに異常ありと判定し、停止回路１９に論理値“１”の信号２３Ｃｓを出力する。
【００５６】
次に図７を加えて本実施形態の動作について説明する。  
同期発電機１の起動時点で計器用変圧器１２の二次回路の発電機電圧１２ｓが正常であれば、図７（ａ）、（ｂ）で示すように、界磁遮断器７の投入時点ｔｎから予め定めた所定時間Ｔ後の時点ｔｎ＋ｍで所定の電圧検出値Ｖｇ１になっているはずであるが、万一、起動時点で既に計器用変圧器１２に異常が発生していて計器用変圧器１２から発電機電圧１２ｓが正しく出力されない場合には、界磁遮断器７の投入時点ｔｎから予め定めた所定時間Ｔ経過後の時点ｔｎ＋ｍにおいて、図７（ａ）の所定の電圧検出値Ｖｇ１に到達しない。このため、位相検出器２４による電圧位相Φの検出ができない。
【００５７】
そこで本実施形態では、図７（ｃ）で示すように同期発電機１の起動時点ｔｎすなわち、界磁遮断器７の投入時点ｔｎから所定時間Ｔ経過した時点ｔｎ＋ｍで論理値“１”の信号２８ｓを出力させ、位相検出器２４から出力された電圧位相Φが第２のレベル検出器２３Ｂで設定した所定のレベルＬＤ２を超えていない場合、第２のレベル検出器２３Ｂから論理値“１”の信号２３Ｂｓを出力させ、この信号２３Ｂｓと起動判定回路２８の出力信号２８ｓとの論理積が成立したことをもって自己診断回路２３から計器用変圧器１２の二次電圧である発電機電圧信号１２ｓに異常があるものと判定するようにした。  
この結果、同期発電機１の運用によって、たとえ界磁電流の特性に変わることがあっても、確実に発電機電圧の健全性を判定することができる。
【００５８】
以上述べたように、本実施形態においても第１の実施形態と同様に停止回路１９により、自動電圧調整機能１０よりサイリスタ整流器６へ出力する位相制御指令値を停止（オフ）させ、かつ、界磁遮断器７へ遮断指令を出力することで、同期発電機１の界磁電流を減衰させて同期発電機１の出力電圧が過電圧となることを防止して、同期発電機１を破損させる可能性を低減することができる。
【００５９】
なお、以上では３つの実施形態について説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図するものではない。また、これらの実施形態はその他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略や置き換えあるいは変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６０】
１…同期発電機、１ａ…電機子、１ｂ…界磁巻線、２…同期発電機の出力端子、３…主変圧器、４…系統並列用遮断器、５…電力系統、６…サイリスタ整流器、７…界磁遮断器、８…励磁用変圧器、９…自動電圧調整装置、１０…自動電圧調整部、１１…電圧設定器、１２…計器用変圧器、１３…出力電圧検出器、１９…停止回路、２０…出力電圧変化率検出器、２３…自己診断回路、２３Ａ…第１のレベル判定回路、２３Ｂ…第２のレベル判定回路、２３Ｃ…オア回路、２４…位相検出器、２４Ａ…位相検出器、２４Ｂ…位相検出器、２４Ｃ…位相検出器、２５…位相変化率検出器、２７…位相診断回路、２７１…差分演算部、２７Ａ…差分演算器、２７Ｂ…差分演算器、２７Ｃ…差分演算器、２７２…レベル判定部、２７Ｄ…レベル判定回路、２７Ｅ…レベル判定回路、２７Ｆ…レベル判定回路、２７Ｇ…オア回路、２８…起動判定回路。
【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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【図７】
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【図８】
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