(57)【要約】【課題】同期機の起動前に電機子側電圧の検出回路の健全性を確認するための機能を励磁制御装置に付加し、自動起動時あるいは手動起動時における同期機過励磁の防止と、手動起動時における検出回路の健全性確認のための時間と労力を省く。【解決手段】電機子側電圧が電圧設定手段１２で設定された値になるようにサイリスタ整流器７を制御する自動電圧調整手段１４を有する同期機１の励磁制御装置１０３において、同期機１の起動前に短時間だけサイリスタ整流器７にゲート信号を与えたときに、界磁巻線側電圧に対応する信号、界磁電流に対応する信号および電機子側電圧に対応する信号のそれぞれが予め定めた第１の異常検出値以上か否かによって同期機の電機子側電圧回路９〜１１あるいは界磁電圧電流検出回路１５〜１６Ａが正常か異常かを判定する起動前異常判定手段１９を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心に電機子巻線を巻装してなる電機子および回転子の磁極鉄心に巻装された界磁巻線を有する同期機と、半導体整流素子により構成されゲート信号を与えられて前記界磁巻線に励磁量を供給する静止形励磁装置と、前記同期機の電機子側電圧を設定する電圧設定手段と、前記同期機の電機子側電圧を取得する電機子電圧取得手段と、前記電機子電圧取得手段により取得された電機子側電圧が前記電圧設定手段で設定された値になるように前記静止形励磁装置の半導体整流素子にゲート信号を与える自動電圧調整手段とからなる同期機の励磁制御装置において、
前記同期機の界磁巻線電圧を取得する界磁電圧取得手段と、
前記同期機の界磁電流を取得する界磁電流取得手段と、
前記同期機の起動前に短時間だけ前記静止形励磁装置の半導体整流素子にゲート信号を与えたときに、前記界磁電圧取得手段から入力された界磁巻線側電圧信号、前記界磁電流取得手段から入力された界磁電流信号および前記電機子電圧取得手段から入力された電機子側電圧信号のそれぞれが予め定めた第１の異常検出値以上か否かによって同期機の電機子側電圧回路あるいは励磁回路の電圧電流検出回路が正常か異常かを判定する起動前異常判定手段と、
を備えたことを特徴とする同期機の励磁制御装置。
【請求項２】
固定子鉄心に電機子巻線を巻装してなる電機子および回転子の磁極鉄心に巻装された界磁巻線を有する同期機と、半導体整流素子により構成されゲート信号を与えられて前記界磁巻線に励磁量を供給する静止形励磁装置と、前記同期機の電機子側電圧を設定する電圧設定手段と、前記同期機の電機子側電圧を取得する電機子電圧取得手段と、前記電機子電圧取得手段により取得された電機子側電圧が前記電圧設定手段で設定された値になるように前記静止形励磁装置の半導体整流素子にゲート信号を与える自動電圧調整手段とからなる同期機の励磁制御装置において、
前記同期機の界磁巻線電圧を取得する界磁電圧取得手段と、
前記同期機の界磁電流を取得する界磁電流取得手段と、
前記同期機の起動前に短時間だけ前記静止形励磁装置の半導体整流素子にゲート信号を与えたときに、前記界磁電圧取得手段から入力された界磁巻線側電圧信号、前記界磁電流取得手段から入力された界磁電流信号および前記電機子電圧取得手段から入力された電機子側電圧信号のそれぞれを所定時間積分した値が予め定めた第２の異常検出値以上か否かによって同期機の電機子側電圧回路あるいは励磁回路の電圧、電流検出回路が正常か異常かを判定する起動前異常判定手段と、
を備えたことを特徴とする同期機の励磁制御装置。
【請求項３】
前記起動前異常判定手段が正常と判定した場合は前記同期機を起動させ、異常と判定した場合は前記同期機を起動させず励磁を行わないようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の同期機の励磁制御装置。
【請求項４】
前記電機子電圧取得手段で取得された各相の電機子電圧の所定時間の積分値が予め定めた所定値以上か未満かにより電機子各相電圧が正常か異常かを判定してその判定結果を前記起動前異常判定手段に出力する計器用変圧器異常検出手段を設け、前記計器用変圧器異常検出手段から出力された判定結果信号が異常の場合、前記起動前異常判定手段から前記自動電圧調整手段に起動禁止信号を出力し、前記計器用変圧器異常検出手段から出力された判定結果信号が正常の場合、前記起動前異常判定手段に起動許可信号を出力するようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の同期機の励磁制御装置。
【請求項５】
固定子鉄心に電機子巻線を巻装してなる電機子および回転子の磁極鉄心に巻装された界磁巻線を有する同期機と、半導体整流素子により構成されゲート信号を与えられて前記界磁巻線に励磁量を供給する静止形励磁装置と、前記同期機の電機子側電圧を設定する電圧設定手段と、前記同期機の電機子側電圧を取得する電機子電圧取得手段と、前記電機子電圧取得手段により取得された電機子側電圧が前記電圧設定手段で設定された値になるように前記静止形励磁装置の半導体整流素子にゲート信号を与える自動電圧調整手段とを備えて同期機の励磁制御をおこなう同期機の励磁制御方法において、
前記同期機の起動前に短時間だけ前記静止形励磁装置の半導体整流素子にゲート信号を与えたときに、前記界磁電圧取得手段から入力された界磁巻線側電圧信号、前記界磁電流取得手段から入力された界磁電流信号および前記電機子電圧取得手段から入力された電機子側電圧信号を起動前異常判定手段に入力し、入力されたそれぞれの信号が予め定めた第１の異常検出値以上か否かによって同期機の電機子側電圧回路あるいは励磁電圧電流検出回路が正常か異常かを判定し、異常と判定したとき同期機を起動させず励磁を行なわないようにしたことを特徴とする同期機の励磁制御方法。
【請求項６】
固定子鉄心に電機子巻線を巻装してなる電機子および回転子の磁極鉄心に巻装された界磁巻線を有する同期機と、半導体整流素子により構成されゲート信号を与えられて前記界磁巻線に励磁量を供給する静止形励磁装置と、前記同期機の電機子側電圧を設定する電圧設定手段と、前記同期機の電機子側電圧を取得する電機子電圧取得手段と、前記電機子電圧取得手段により取得された電機子側電圧が前記電圧設定手段で設定された値になるように前記静止形励磁装置の半導体整流素子にゲート信号を与える自動電圧調整手段とを備えて同期機の励磁制御をおこなう同期機の励磁制御方法において、
前記同期機の起動前に短時間だけ前記静止形励磁装置の半導体整流素子にゲート信号を与えたときに、前記界磁電圧取得手段から入力された界磁巻線側電圧信号、前記界磁電流取得手段から入力された界磁電流信号および前記電機子電圧取得手段から入力された電機子側電圧信号を起動前異常判定手段に入力し、入力されたそれぞれの信号を所定時間積分した値が予め定めた第２の異常検出値以上か否かによって同期機の電機子側電圧回路あるいは励磁電圧電流検出回路が正常か異常かを判定し、異常と判定したとき同期機を起動させず励磁行わないようにしたことを特徴とする同期機の励磁制御方法。
【請求項７】
各相の電機子電圧を計器用変圧器異常検出手段に入力し所定時間の積分値を求め、当該積分値が予め定めた所定値以上か未満かを判定し、前記計器用変圧器異常検出手段から出力された判定結果信号が異常の場合、前記起動前異常判定手段から前記自動電圧調整手段に起動禁止信号を出力して、同期機を起動させず励磁を行なわないようにし、前記計器用変圧器異常検出手段から出力された判定結果信号が正常の場合、前記起動前異常判定手段から前記自動電圧調整手段に同期機の起動許可信号を出力することを特徴とする請求項５または６に記載の同期機の励磁制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、同期機の励磁制御装置及び励磁制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、同期機の起動時における過励磁防止機能を具備した励磁制御装置として、以下の技術がある。
【０００３】
図４は自動起動の場合の従来技術１の構成図である。
図４において、１は同期機であり、固定子鉄心に電機子巻線（または固定子巻線ともいう）を巻装してなる電機子１Ａと、回転子リムに固定された磁極鉄心に巻装された界磁巻線１Ｂとから構成されている。電機子１Ａの出力端子（同期機端子ともいう）は、並列用遮断器２および主変圧器３を順に介して電力系統４と接続されるようになっている。
【０００４】
一方、同期機１の界磁巻線１Ｂにはスリップリングおよびブラシからなる摺動接触部５、界磁遮断器６を介してサイリスタ等の半導体整流素子をブリッジ結線して構成された静止形整流器（以下、サイリスタ整流器という）７の直流端子が接続され、このサイリスタ整流器７から界磁電流ＩＦが供給されるようになっている。サイリスタ整流器７の交流端子は励磁用変圧器８を介して並列用遮断器２および主変圧器３間の主回路に接続されて自励式の励磁回路を構成しており、しかも、並列用遮断器２の開閉状態の影響を受けずに電力系統４から励磁電圧を常時供給されるようになっている。
【０００５】
９は同期機の出力端子（電機子１Ａの出力端子）に設置した計器用変圧器（ＰＴ）であり、同期機の端子電圧を変成して電機子側電圧（すなわち、同期機電圧）VGとして出力する。１０１は計器用変圧器９から出力された電機子側電圧VGに基づいて同期機１の界磁巻線１Ｂに供給する励磁量を調整する励磁制御装置であって、計器用変圧器９から出力された電機子側電圧VGの大きさを制御回路の電気信号として適した大きさに変換した上でＡ／Ｄ変換することによって電機子側電圧信号vgを算出するアナログ入力変換器１１と、電圧設定値vrを設定する電圧設定器１２と、電圧設定値vrと電機子側電圧信号vgとの偏差（vr−vg）を算出する加算器１３と、この加算部１３から出力された偏差に基づいた点弧位相制御角のゲート信号をサイリスタ整流器７の対応する整流素子に与える自動電圧調整器１４とから構成されている。
【０００６】
図４に示す従来技術１において、励磁制御装置１０１による自動起動の場合（図示の自動起動接点がオン）、自動電圧調整器１４により同期機１の電機子側電圧VGすなわち電機子側電圧信号vgが電圧設定器１２の設定値Vrと一致するようにサイリスタ整流器７の点弧角を位相制御し、同期機１の界磁巻線１Bの励磁量を調整する。
【０００７】
図５は手動起動の場合の従来技術２を示す図であり、１０２は励磁制御装置、１５は界磁巻線１Ｂに流れる電流の検出を行う計器用変流器（シャント）、１６は変流器１５から出力された界磁電流を入力し制御回路に使用する電気信号に適した大きさに変換した上でＡ／Ｄ変換することによって界磁電流信号ifを算出するアナログ入力変換器、１７は電流設定値irを設定する電流設定器、１８は電流設定値irと界磁電流信号ifとの偏差を算出する加算器である。なおその他の部品は図４に記載のものと同じなので同一符号を付けて説明を省略する。
【０００８】
図５の従来技術２は、励磁制御装置１０２による手動起動を行なう場合（図示の手動起動接点がオン）、界磁巻線１Ｂの電流IFに対応する界磁電流信号ifが手動で設定した電流設定値irと一致するようにサイリスタ整流器７の位相制御を行い、界磁巻線１Ｂの励磁量を調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−３２４９９６号公報
【特許文献２】特開２００４−８８９１２号公報
【特許文献３】特開２００６−２６２６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した従来技術１および２には以下述べる改善すべき課題がある。
【００１１】
図４の従来技術１のように、励磁制御装置１０１で自動起動を行う場合は、例えば、保守作業時に計器用変圧器９の検出回路の試験用端子等の復旧忘れや不備など、検出回路に異常があると同期機の電機子側電圧VGは零または通常よりも低い値で検出される。これにより励磁制御装置１０１が励磁強めの制御を行い、結果として同期機１が過励磁になって同期機１の損傷を招くことになる。
【００１２】
また、図５の従来技術２のように、励磁制御装置１０２で手動起動を行う場合は、界磁電流IFを変成して出力する計器用変流器１５に異常があると、界磁巻線１Ｂに流れる界磁電流IFは零または通常よりも低い値で検出される。これにより励磁制御装置１０２は励磁強めの制御を行い、結果として図４の従来技術１の場合と同様に同期機１が過励磁になって同期機１の損傷を招く恐れがある。
【００１３】
なお、上述した課題の対策として、同期機１の電機子側電圧VGの検出回路の異常の有無を確認するために、手動で電流設定器１７を予め低い値に変更しておき、同期機１の電機子側電圧VGの立ち上りを確認する方法がある。しかし、この方法の場合、時間と労力とがかかることに加えて、変流器１５の検出回路が健全であるということを前提としているので、予め変流器１５の検出回路の健全性を確認しておかねばならないといった欠点がある。
【００１４】
そこで本発明の実施形態は、同期機の起動前に電機子側電圧、界磁電圧電流の検出回路の健全性を確認するための機能を励磁制御装置に付加し、自動起動時あるいは手動起動時における同期機過励磁の防止と、手動起動時における検出回路の健全性確認のための時間と労力を省くことができる同期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】
【００１５】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係る同期機の励磁制御装置の実施形態は、固定子鉄心に電機子巻線を巻装してなる電機子および回転子の磁極鉄心に巻装された界磁巻線を有する同期機と、半導体整流素子により構成されゲート信号を与えられて前記界磁巻線に励磁量を供給する静止形励磁装置と、前記同期機の電機子側電圧を設定する電圧設定手段と、前記同期機の電機子側電圧を取得する電機子電圧取得手段と、前記電機子電圧取得手段により取得された電機子側電圧が前記電圧設定手段で設定された値になるように前記静止形励磁装置の半導体整流素子にゲート信号を与える自動電圧調整手段とからなる同期機の励磁制御装置において、前記同期機の界磁巻線電圧を取得する界磁電圧取得手段と、前記同期機の界磁電流を取得する界磁電流取得手段と、前記同期機の起動前に短時間だけ前記静止形励磁装置の半導体整流素子にゲート信号を与えたときに、前記界磁電圧取得手段から入力された界磁巻線側電圧信号、前記界磁電流取得手段から入力された界磁電流信号および前記電機子電圧取得手段から入力された電機子側電圧信号のそれぞれが予め定めた第１の異常検出値以上か否かによって同期機の電機子側電圧回路あるいは励磁回路の電圧電流検出回路が正常か異常かを判定する起動前異常判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項５に係る同期機の励磁制御方法の実施形態は、固定子鉄心に電機子巻線を巻装してなる電機子および回転子の磁極鉄心に巻装された界磁巻線を有する同期機と、半導体整流素子により構成されゲート信号を与えられて前記界磁巻線に励磁量を供給する静止形励磁装置と、前記同期機の電機子側電圧を設定する電圧設定手段と、前記同期機の電機子側電圧を取得する電機子電圧取得手段と、前記電機子電圧取得手段により取得された電機子側電圧が前記電圧設定手段で設定された値になるように前記静止形励磁装置の半導体整流素子にゲート信号を与える自動電圧調整手段とを備えて同期機の励磁制御をおこなう同期機の励磁制御方法において、前記同期機の起動前に短時間だけ前記静止形励磁装置の半導体整流素子にゲート信号を与えたときに、前記界磁電圧取得手段から入力された界磁巻線側電圧信号、前記界磁電流取得手段から入力された界磁電流信号および前記電機子電圧取得手段から入力された電機子側電圧信号を起動前異常判定手段に入力し、入力されたそれぞれの信号が予め定めた第１の異常検出値以上か否かによって同期機の電機子側電圧回路あるいは励磁電圧電流検出回路が正常か異常かを判定し、異常と判定したとき同期機を起動させず励磁を行わないようにしたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態１乃至６に係る同期機の励磁制御装置の構成図。
【図２】サイリスタ整流器にゲート信号を与えたときの界磁電圧VF、界磁電流IFおよび電機子側電圧VGの応動波形図であり、(ａ)は正常時の波形図、(ｂ)は電機子側電圧検出回路の異常時の波形図、そして(ｃ)は電機子側電圧検出回路及び界磁側検出回路の異常時の波形図。
【図３】本発明の実施形態７および８に係る同期機の励磁制御装置の構成図。
【図４】従来技術１に係る同期機の励磁制御装置の構成図。
【図５】従来技術２に係る同期機の励磁制御装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図を通して同一部品や機能部には同一符号を、また、関連する部品や機能部には添字を付与することにより重複する部分の説明は適宜省略する。
【００１９】
［実施形態１］
まず、図１および図２を参照して本実施形態１に係る同期機の励磁制御装置ついて説明する。
【００２０】
図１は本実施形態１に係る励磁制御装置１０３の構成図であり、図２はゲート信号を与えたときの界磁電圧VF、界磁電流IFおよび電機子側電圧VGの応動波形図である。
【００２１】
（構成）
本実施形態１に係る励磁制御装置１０３は、図４で説明した励磁制御装置１０１に対して、界磁巻線１Ｂの界磁電圧VFと、界磁回路に設けた変流器（シャント）１５から出力された界磁電流IFとを取り込むアナログ入力変換器１６Ａと、起動前異常検出装置１９とを設けたことを特徴とするものであり、その他の構成は図４の従来技術１の場合と同じであるが、計器用変圧器９から入力した電機子側電圧VGを電機子側電圧信号vgに変換して出力するアナログ入力変換器１１を便宜上、電機子電圧取得手段と呼称する場合もある。
【００２２】
励磁制御装置１０３に新たに設けたアナログ入力変換器１６Ａは、界磁巻線１Ｂから検出された界磁電圧VFおよび変流器１５で検出された界磁電流IFを取り込み、それぞれ制御回路で使用する電気信号に適した大きさの界磁電圧信号vfおよび界磁電流信号ifに変換して出力するように構成されている。なお、アナログ入力変換器１６Ａを便宜上、界磁電圧取得手段および界磁電流取得手段と呼称する場合もある。
【００２３】
一方、起動前異常判別装置１９は、アナログ入力変換器１６Ａから出力された界磁電圧信号vfおよび界磁電流信号ifに加えて、アナログ入力変換器１１から出力された同期機１の電機子側電圧信号vgの合計３種類の信号を入力し、これら界磁電圧信号vf、界磁電流信号ifおよび電機子側電圧信号vgが、それぞれに予め設定された大きさの異常判定値VFd、IFdおよびVG以上（vf≧VFd、if≧IFd、vg≧VG）の場合、「電機子側電圧検出回路」や「界磁側電圧電流検出回路」等は「正常」と判定し、３種類の入力信号vf、ifおよびvgが異常判定値VFd、IFdおよびVG未満（vf<VFd、if<IFd、vg<VG）の場合、電機子側電圧検出回路や界磁側電流検出回路等に「異常」と判定する異常判定機能を有している。上述した「異常判定値」は、後出する積分値を判定する際に用いる「第２の異常判定値」と区別するために、以降「第１の異常判定値」と称する。
【００２４】
ここで、「電機子側電圧検出回路」とは計器用変圧器９が同期機の主回路に接続される一次側からアナログ入力変換器１１の出力端子までの電圧回路をいい、また「界磁側電圧電流検出回路」とは界磁電圧VFの取出し部および計器用変流器１５の一次側からアナログ入力変換器１６Ａの出力端子までの電圧回路および電流回路をいう。
【００２５】
上述したように、起動前異常検出装置１９は、３種類の入力信号が「正常」か「異常」かによって「正常」と判定したときの判定結果信号と、「異常」と判定したときの判定結果信号とのいずれか、または双方を出力するように構成することできるが、本実施形態１の場合は、「異常」と判定したときのみ判定結果信号としての「起動禁止信号」１９ｏを出力し、「正常」と判定したときの判定結果信号は出力しないように構成されている。
【００２６】
そして、起動前異常判別装置１９が電機子側電圧検出回路や界磁側電圧電流検出回路に「異常」と判定した場合、起動禁止信号１９ｏを自動電圧調整器１４に出力する。本実施形態１の励磁制御装置１０３は、起動前異常判別装置１９から自動電圧調整器１４に起動禁止信号１９ｏが入力されると、例えば同期機１の起動シーケンスを停止させ、同期機１が起動しないように機能する。
【００２７】
（作用）
以下、本実施形態１の動作について説明する。
本実施形態１の励磁制御装置１０３は、同期機１を起動する前に、自動電圧調整器１４からサイリスタ整流器７の該当する素子に短時間（図２のＴ時間）だけゲートオン信号を与えて界磁巻線１Ｂにサイリスタ整流器７の出力電圧を印加する。界磁回路が正常であれば界磁巻線１Ｂに界磁電流IFがT時間だけ流れ、界磁巻線１Ｂ両端間に界磁電圧VFが発生する。これにより、同期機１の電機子１Ａから電圧VGが発生する。
【００２８】
このとき起動前異常検出装置１９は、アナログ入力変換器１６Ａから出力された界磁電圧信号vfと、界磁電流信号ifと、アナログ入力変換器１１から出力された電機子電圧信号vgとの３種類の入力信号を取り込み、これらの入力信号vf、ifおよびvgがそれぞれの第１の異常判定値VFd、IFdおよびVG以上であれば、「電機子側電圧検出回路」および「界磁側電圧電流検出回路」の双方が「正常」であると判定する。しかし、入力信号vf、ifおよびvgのいずれか一つでも第１の異常判定値未満のものがあれば「電機子側電圧検出回路」および「界磁側電圧電流検出回路」の一部または全てに「異常」と判定する。この判定結果に基づいて、起動禁止信号１９ｏが自動電圧調整器１４に出力される。
【００２９】
同期機の励磁制御装置１０３は、自動電圧調整器１４に起動前異常検出装置１９からの起動禁止信号１９ｏを入力しなければ同期機１の起動シーケンスに従って動作するが、自動電圧調整器１４に起動禁止信号１９ｏを入力した場合は、例えば同期機１の起動シーケンスを停止させるとともに、自動電圧調整器１４からサイリスタ整流器７にゲート信号を出力しないようにして同期機の過励磁を防止する。
【００３０】
図２は、サイリスタ整流器７の整流素子に短時間Tだけゲートオン信号を与えたときの、界磁電圧信号vf、界磁電流信号ifおよび電機子電圧信号vgの応答を表す波形図である。
【００３１】
図２(ａ)は、界磁電圧信号vf、界磁電流信号ifおよび電機子電圧信号vgのいずれも異常判定値VFｄ、IFdおよびVGｄ以上の大きさであり、起動前異常検出装置１９は各検出回路が「正常」あると判定し、起動禁止信号１９ｏは出力しない。
【００３２】
図２(ｂ)は、電機子電圧検出回路が異常になったときの波形を示す。
この場合、界磁電圧信号vfおよび界磁電流信号ifはゲートオン中に異常判定値VFｄおよびIFd以上になるが、電機子電圧信号vgのみ異常判定値VGｄ未満である。
【００３３】
このため、起動前異常検出装置１９は「異常」と判定し、判定結果としての起動禁止信号１９ｏを自動電圧調整器１４へ出力し、同期機１が起動しないようにするとともに、自動電圧調整器１４からサイリスタ整流器７にゲート信号を出力しないようにし、同期機１の過励磁を防止する。
【００３４】
図２(ｃ)は、界磁電圧信号vf、界磁電流信号ifおよび電機子電圧信号vgのいずれもが異常状態になったときの波形を示す。
この場合、界磁電圧信号vf、界磁電流信号ifおよび電機子電圧信号vgのいずれもがT時間中に異常判定値VFｄ、IFdおよびVGｄ以上にならないため、起動前異常検出装置１９は「異常」と判定し、判定結果としての起動禁止信号１９ｏを自動電圧調整器１４へ出力し、同期機１が起動しないようにするとともに、自動電圧調整器１４からサイリスタ整流器７にゲート信号を出力しないようにして同期機の過励磁を防止する。
【００３５】
（効果）
以上述べたように、本実施形態１に係る同期機の励磁制御装置１０３によれば、同期機１の起動前に起動前異常検出装置１９によって界磁電圧信号vf、界磁電流信号ifおよび電機子電圧信号vgの３種類の入力信号が正常か異常かを判定し、異常の場合、起動前異常検出装置１９から自動電圧調整器１４に対して起動禁止信号１９ｏを出力するようにしたので、以降、界磁巻線１Ｂへの励磁が行なわれることなく同期機１の過励磁を未然に防ぐことができる。
【００３６】
［実施形態２］
以下、図１を参照して実施形態２に係る同期機の励磁制御装置について説明する。
本実施形態２は、実施形態１の一部の機能を変更したものであり、実施形態１と異なる点は、実施形態１の場合起動前異常検出装置１９から起動禁止信号１９ｏを出力するようにしたが、本実施形態２では、判定結果信号としての起動禁止信号に替えて「起動許可信号」１９ｏを出力するように変更したことにある。その他の機能は実施形態１と同じである。
【００３７】
すなわち、図１において、本実施形態２の起動前異常検出装置１９は、同期機１の起動前に入力した界磁電圧信号vf、界磁電流信号ifおよび電機子電圧信号vgが予め定めた第１の異常判定値以上の場合、電機子側電圧検出回路および界磁側電圧電流検出回路が正常と判定して判定結果信号としての起動許可信号１９ｏを自動電圧調整器１４に出力するようにしたものである。因みに、界磁電圧信号vf、界磁電流信号ifおよび電機子電圧信号vgの３つの入力信号の何れか一つまたは全てが第１の異常判定値未満の場合は、自動電圧調整器１４に起動許可信号１９ｏは出力されないので、同期機１が起動されることはない。したがって、同期機１が過励磁になることはない。
【００３８】
本実施形態２による同期機の励磁制御装置１０３は、界磁電圧信号vf、界磁電流信号ifおよび電機子電圧信号vgが予め定めた第１の異常判定値以上の場合のみ、起動前異常検出装置１９から自動電圧調整器１１に起動許可信号１９ｏを出力するので、同期機１を起動するが、起動許可信号１９ｏが出力されない場合は起動しないので、実施形態１と同様に同期機１の過励磁を未然に防ぐことができる。
【００３９】
［実施形態３］
以下、図１を参照して実施形態３に係る同期機の励磁制御装置について説明する。
本実施形態３は、前述した実施形態１の起動前異常検出装置１９の機能を変更したことを特徴とするものであり、その他の機能は実施形態１と同じである。
【００４０】
すなわち、図１において、本実施形態３の起動前異常検出装置１９は、同期機１の起動前に入力した界磁電圧信号vf、界磁電流信号ifおよび電機子電圧信号vgが予め定めた第１の異常判定値以上であるか未満であるかを検出して電機子電圧検出回路や界磁電圧電流検出回路の正常あるいは異常を判定するのではなく、界磁電圧信号vf、界磁電流信号ifおよび電機子電圧信号vgの所定時間における各積分値がそれぞれ前記第１の異常判定値とは別に設定した第２の異常判定値以上であるか未満であるかを判定することにより、電機子電圧検出回路や界磁電圧電流検出回路の正常あるいは異常を判定し、その判定結果信号１９ｏを自動電圧調整器１４へ出力するように構成したものである。
【００４１】
本実施形態３の起動前異常検出装置１９は、電機子電圧検出回路や界磁電圧電流検出回路に異常と判定したとき、起動禁止信号１９ｏを自動電圧調整器１４へ出力し、自動電圧調整器１４に起動禁止信号１９ｏを出力し同期機１を起動しないようにする。したがって、実施形態１と同様に同期機１の過励磁を未然に防ぐことができる。
【００４２】
［実施形態４］
以下、図１を参照して実施形態４に係る同期機の励磁制御装置について説明する。
本実施形態４は、前述した実施形態１および実施形態２の起動前異常検出装置１９の機能を併せ持つように構成したものであり、その他の機能は実施形態１と同じである。
【００４３】
すなわち、図１において、本実施形態４の起動前異常検出装置１９は、実施形態１のように界磁電圧信号vf、界磁電流信号ifおよび電機子電圧信号vgが第１の異常判定値と比較して正常であるか異常であるかを判定する機能と、実施形態３のように界磁電圧信号vf、界磁電流信号ifおよび電機子電圧信号vgの所定時間の積分値が第２の異常判定値に対して以上か未満かを判定する機能とを併せ持つ構成としたものである。
【００４４】
本実施形態４の起動前異常検出装置１９は、同期機１の起動前に入力した界磁電圧信号vf、界磁電流信号ifおよび電機子電圧信号vgの３種類の入力信号が第１の異常判定値未満と判定した場合、あるいはこれら３種類の入力信号の各積分値のいずれかが第２の異常判定値未満と判定した場合、自動電圧調整器１４へ起動禁止信号１９ｏを出力する。
【００４５】
励磁制御装置１０３は、自動電圧調整器１４に起動禁止信号１９ｏが入力されると同期機１を起動しないように機能するので、実施形態１と同様に同期機１の過励磁を未然に防ぐことができる。
【００４６】
［実施形態５］
以下、図１を参照して実施形態５に係る同期機の励磁制御装置について説明する。
本実施形態５は、前述した実施形態３の起動前異常検出装置１９の機能を変更したものであり、実施形態３と異なる点は起動前異常検出装置１９から出力される判定結果信号１９ｏを「起動禁止信号」から「起動許可信号」に変更したことにあり、その他の機能は実施形態３と同じである。
【００４７】
すなわち、図１において実施形態５の起動前異常検出装置１９は、界磁電圧信号vf、界磁電流信号ifおよび電機子電圧信号vgの３種類の入力信号を第１の異常判定値と比較して「正常」かそれとも「異常」かを判定するのではなく、界磁電圧信号vf、界磁電流信号ifおよび電機子電圧信号vgの所定時間の積分値が第２の異常判定値に対して以上か未満かを判定し、第２の異常判定値以上であると判定した場合、起動許可信号１９ｏを自動電圧調整器１１に対して出力する。
【００４８】
本実施形態の励磁制御装置１０３は、起動前異常検出装置１９から自動電圧調整器１４に起動許可信号１９ｏを入力した場合起動するが、起動許可信号１９ｏが入力されない場合、同期機１は起動しない。この結果、本実施形態５でも実施形態３と同様に同期機１の過励磁を未然に防ぐことができる。
【００４９】
［実施形態６］
以下、図１を参照して実施形態６に係る同期機の励磁制御装置について説明する。
本実施形態６は、実施形態１および実施形態２の起動前異常検出装置１９の機能を変更したものであり、その他の機能は図１と同様である。
【００５０】
すなわち、図１において実施形態６の起動前異常検出装置１９は、界磁電圧信号vf、界磁電流信号ifおよび電機子電圧信号vgが第１の異常判定値と比較して正常であるか否かを判定する手段と、界磁電圧信号vf、界磁電流信号ifおよび電機子電圧信号vgの所定時間の積分値が第２の異常判定値以上であるか否かを判定する判定手段とを併せ持ち、両方の判定手段がともに「正常」であると判定した場合のみ自動電圧調整器１４へ起動許可信号１９ｏを出力し、いずれか一方の判定手段が異常判定値未満と判定した場合、起動許可信号１９ｏを出力しないように構成したものである。
【００５１】
本実施形態６の場合、起動前異常検出装置１９に２種類の判定手段を備え、２種類の判定手段が同時に「正常」と判定した場合のみ、起動許可信号１９ｏを自動電圧調整器１４に出力するようにしたので、信頼性をさらに高めることができる。
【００５２】
［実施形態７］
以下、図３を参照して実施形態７に係る同期機の励磁制御装置について説明する。
図３は本実施形態７に係る同期機の励磁制御装置の構成図である。
【００５３】
図３において、本実施形態７の励磁制御装置１０４は、図１で説明した励磁制御装置１０３に対して新たに計器用変圧器異常検出回路２０を設け、この計器用変圧器異常検出回路２０の出力を起動前異常検出装置１９の入力条件に追加したことを特徴とするものである。すなわち、本実施形態７の場合起動前異常検出装置１９の入力信号は４つである。その他の構成は図１の実施形態１と同じである。
【００５４】
計器用変圧器異常検出回路２０は、計器用変圧器９から出力された三相各相の出力波形の所定時間の積分値が予め定めた所定値以上か未満かを判定し、「所定値未満」と判定した場合、「異常信号」２０ｏを起動前異常検出装置１９に出力する。
【００５５】
起動前異常検出装置１９は異常信号２０ｏを入力すると、界磁電圧信号vf、界磁電流信号ifおよび電機子電圧信号vgの判定を考慮せずに起動禁止信号１９ｏを自動電圧調整器１４へ出力する。
【００５６】
本実施形態７の励磁制御装置１０４は、計器用変圧器異常検出回路２０からの異常信号２０ｏが起動前異常判別装置１９に入力されると、起動前異常判別装置１９から自動電圧調整器１４に起動禁止信号１９ｏが入力され、同期機１を起動しないようにして界磁巻線１Ｂへの励磁を行なわないようにして同期機１の過励磁を未然に防ぐことができる。
【００５７】
［実施形態８］
以下、図３を参照して実施形態８に係る同期機の励磁制御装置について説明する。
本実施形態８は、前述した計器用変圧器異常検出回路２０、起動前異常検出装置１９の機能を変更したことを特徴とするものである。
【００５８】
図３において、計器用変圧器異常検出回路２０は、計器用変圧器９から出力された三相各相の出力波形について所定時間の検出積分値が所定値以上か未満かの演算を行い、所定値以上と判定した場合に起動前異常検出装置１９に起動許可信号２０ｏを出力する。起動前異常検出装置１９はこの起動許可信号２０ｏを入力したこと、および界磁電圧信号vf、界磁電流信号ifおよび電機子電圧信号vgの判定結果が正常であることを条件に自動電圧調整器１４へ起動許可信号１９ｏを出力する。自動電圧調整器１４は起動許可信号１９ｏがない場合は実施形態７同様に同期機１を起動せず、界磁巻線１Ｂへの励磁をを行なわないようにして同期機１の過励磁を未然に防ぐことができる。
【００５９】
（変形例）
以上説明した実施形態では自動電圧調整器１４からサイリスタ整流器７の整流素子に起動前のゲートオン信号を与えるようにしたが、起動前のゲートオン信号を与える装置を自動電圧調整器１４とは別に設けても良い。
【００６０】
また、以上説明した実施形態は、一例として提示したものであって、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、置き換え、変更を行うことができる。その場合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】
【００６１】
１…同期機、１Ａ…電機子、１Ｂ…界磁巻線、２…並列用遮断器、３…主変圧器、４…電力系統、５…摺動接触器、６…界磁遮断器、７…サイリスタ整流器、８…励磁電源変圧器、９…計器用変圧器、１０３,１０４…励磁制御装置、１１…アナログ入力変換器、１２…電圧設定器、１３…加算器、１４…自動電圧調整器、１５…変流器、１６Ａ…アナログ入力変換器、１９…起動前異常判別装置、２０…計器用変圧器異常検出回路。
【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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