(57)【要約】【課題】発電機から離れた場所から発電機の手動同期投入を的確に行うことができるように支援する手動同期投入支援装置を得る。【解決手段】中央制御室側制御盤２０の測定時点デジタルデータ算出手段２２が、送信された電力系統１及び発電機２のデジタル電圧データに基づいて、測定時点における電力系統１と発電機２との電圧差ΔＶｍ、周波数差ΔＦｍ、位相差Δφｍを算出し、測定時点デジタルデータ表示手段２４ａに表示する。上記電圧差ΔＶｍ、周波数差ΔＦｍ、位相差Δφｍの算出には、測定時点デジタルデータ算出手段２２の演算時間を要するため、その間の変化値を過去の電圧差ΔＶ、周波数差ΔＦ、位相差Δφの変化トレンドと上記演算時間とに基づいて推定し、現在時点推定データ表示手段２４ｂに表示し、操作者が現在時点における推定値を知り的確なタイミングにて同期投入できるように支援をする。【選択図】図１
2012110141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログ−デジタルデータ変換手段と伝送手段と測定時点データ算出手段と現在時点推定データ算出手段と現在時点推定データ表示手段とを有する手動同期投入支援装置であって、
上記アナログ−デジタルデータ変換手段は、同期投入の対象である二つの系統の電圧瞬時値の計測データに基づき所定の測定時点における上記電圧瞬時値を測定時点デジタル電圧データに変換するものであり、
上記伝送手段は、上記測定時点デジタル電圧データを上記測定時点データ算出手段に伝送するものであり、
上記測定時点データ算出手段は、上記測定時点デジタル電圧データ同士の電圧差、周波数差、位相差の測定時点データを算出するものであり、
上記現在時点推定データ算出手段は、上記電圧差、上記周波数差、上記位相差の過去のデータと上記測定時点データ算出手段が上記測定時点データを算出する算出時間とに基づいて現在時点における上記電圧差、上記周波数差、上記位相差の現在時点推定データを算出するものであり、
上記現在時点推定データ表示手段は、上記現在時点推定データを表示するものである
手動同期投入支援装置。
【請求項２】
投入時点予測データ算出手段と投入時点予測データ表示手段とを有するものであって、
上記投入時点予測データ算出手段は、上記電圧差、上記周波数差、上記位相差の過去のデータと現在時点において上記二つの系統を互いに接続する開閉手段への投入信号が発信されてから上記開閉手段が閉路する時点である投入時点までの時間である投入時間とに基づいて上記投入時点における上記電圧差、上記周波数差、上記位相差の投入時点予測データを算出するものであり、
上記投入時点予測データ表示手段は、上記投入時点予測データを表示するものである
ことを特徴とする請求項１に記載の手動同期投入支援装置。
【請求項３】
投入条件充足判定手段と投入条件充足報知手段とを有するものであって、
上記投入条件充足判定手段は、上記測定時点データ中の上記電圧差と上記投入時点予測データ中の上記電圧差との差及び上記測定時点データ中の上記周波数差と上記投入時点予測データ中の上記周波数差との差が所定値以下になった状態が一定時間継続したとき投入条件充足信号を発するものであり、
上記投入条件充足報知手段は、上記投入条件充足信号を受けて投入条件が充足されたことを報知するものである
ことを特徴とする請求項２に記載の手動同期投入支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手動同期投入支援装置に係り、例えば発電所から離れた場所から、発電機を電力系統に手動で同期投入する際の支援を行う手動同期投入支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の同期投入装置として、同期投入の対象である二つの母線のそれぞれの電圧実効値、周波数、絶対位相角を算出し、基準時から二つの母線のそれぞれの電圧の位相が一致する迄の経過時間を予測する経過時間予測手段、及び経過時間の予測値に基づき同期投入の投入時間を算出し同期投入操作信号を出力する投入時間算出手段を備え、上記同期投入操作信号により自動的に同期投入するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２０９１７１号公報（明細書の段落番号０００７〜００３２及び図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の同期投入装置は以上のように構成され、手動による同期投入操作は考慮されておらず、例えば発電機から離れた場所に設置された場合、手動同期投入を行うことができないという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、例えば発電機から離れた場所から、発電機の手動同期投入を的確に行うことができるように支援できる手動同期投入支援装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係る手動同期投入支援装置においては、
アナログ−デジタルデータ変換手段と伝送手段と測定時点データ算出手段と現在時点推定データ算出手段と現在時点推定データ表示手段とを有する手動同期投入支援装置であって、
上記アナログ−デジタルデータ変換手段は、同期投入の対象である二つの系統の電圧瞬時値の計測データに基づき所定の測定時点における上記電圧瞬時値を測定時点デジタル電圧データに変換するものであり、
上記伝送手段は、上記測定時点デジタル電圧データを上記測定時点データ算出手段に伝送するものであり、
上記測定時点データ算出手段は、上記測定時点デジタル電圧データ同士の電圧差、周波数差、位相差の測定時点データを算出するものであり、
上記現在時点推定データ算出手段は、上記電圧差、上記周波数差、上記位相差の過去のデータと上記測定時点データ算出手段が上記測定時点データを算出する算出時間とに基づいて現在時点における上記電圧差、上記周波数差、上記位相差の現在時点推定データを算出するものであり、
上記現在時点推定データ表示手段は、上記現在時点推定データを表示するものである。
【発明の効果】
【０００６】
この発明は、
アナログ−デジタルデータ変換手段と伝送手段と測定時点データ算出手段と現在時点推定データ算出手段と現在時点推定データ表示手段とを有する手動同期投入支援装置であって、
上記アナログ−デジタルデータ変換手段は、同期投入の対象である二つの系統の電圧瞬時値の計測データに基づき所定の測定時点における上記電圧瞬時値を測定時点デジタル電圧データに変換するものであり、
上記伝送手段は、上記測定時点デジタル電圧データを上記測定時点データ算出手段に伝送するものであり、
上記測定時点データ算出手段は、上記測定時点デジタル電圧データ同士の電圧差、周波数差、位相差の測定時点データを算出するものであり、
上記現在時点推定データ算出手段は、上記電圧差、上記周波数差、上記位相差の過去のデータと上記測定時点データ算出手段が上記測定時点データを算出する算出時間とに基づいて現在時点における上記電圧差、上記周波数差、上記位相差の現在時点推定データを算出するものであり、
上記現在時点推定データ表示手段は、上記現在時点推定データを表示するものであるので、
発電機の手動同期投入を的確に行うことができるように支援できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】この発明の実施の形態１である手動同期投入支援装置を含むＤＣＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）の構成を示す構成図である。
【図２】図１の各データの関係を示す説明図である。
【図３】実施の形態２である手動同期投入支援装置を含むＤＣＳの構成を示す構成図である。
【図４】図３の各データの関係を示す説明図である。
【図５】実施の形態３である手動同期投入支援装置を含むＤＣＳの構成を示す構成図である。
【図６】図５の各データの関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１及び図２は、この発明を実施するための実施の形態１を示すものであり、図１は手動同期投入支援装置を含むＤＣＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ：分散型制御システム）の構成を示す構成図、図２は各データの関係を示す説明図である。図１において、電力系統１に別の電力系統としての発電所に設置された発電機２が開閉手段としての同期遮断器３を介して接続される。なお、電力系統１と発電機２とが、この発明における同期投入の対象とされる二つの系統である。電力系統１の電圧を測定するための計器用変圧器６、発電機２の電圧を測定するための計器用変圧器７が設けられている。発電機２の近くの現場側電気室には発電機制御盤１０が設けられるとともに、現場側電気室から離れた中央制御室には中央制御室制御盤２０が設置され、伝送路９を介して互いに接続されている。
【０００９】
発電機制御盤１０は、計器群１１、第１のＡ／Ｄ変換器１２、第２のＡ／Ｄ変換器１３、送信手段１４、投入スイッチ１５、同期遮断器制御装置１６、受信手段１７を有する。計器群１１は、全てアナログ式の、電圧計１１ａ、周波数計１１ｂ、電圧計１１ｃ、周波数計１１ｄ、位相差計１１ｅを有する。電圧計１１ａ及び周波数計１１ｂは電力系統１の電圧及び周波数を指示し、電圧計１１ｃ及び周波数計１１ｄは発電機２の電圧及び周波数を指示し、位相差計１１ｅは、両者の電圧の位相差を指示する。計器群１１及び投入スイッチ１５は、盤面に取り付けられている。中央制御室制御盤２０は、受信手段２１、測定時点データ算出手段２２、現在時点推定データ算出手段２３、表示装置２４、記憶手段２６、投入スイッチ２８、送信手段２９を有する。表示装置２４は、測定時点データ表示手段２４ａ及び現在時点推定データ表示手段２４ｂを有する。なお、記憶手段２６は、中央制御室制御盤２０における種々の処理のためのデータを記憶するためのものである。
【００１０】
次に動作について説明する。
計器用変圧器６及び計器用変圧器７にて検出された電力系統１及び発電機２の電圧（瞬時値）は発電機制御盤１０に送られ、計器群１１において電圧計１１ａに電力系統１の電圧ＶＡ、周波数計１１ｂに電力系統１の周波数ＦＡ、電圧計１１ｃに発電機２の電圧ＶＢ、周波数計１１ｄに周波数ＦＢ、位相差計１１ｅに電力系統１と発電機２との電圧の位相差Δφが、それぞれアナログ値であるメータ指針で指示される。また、計器用変圧器６及び計器用変圧器７にて検出された電力系統１及び発電機２の電圧は、第１のＡ／Ｄ変換器１２及び第２のＡ／Ｄ変換器１３にてそれぞれデジタル電圧データに変換され、送信手段１４及び伝送路９を介して中央制御室制御盤２０へ送信される。
【００１１】
ここで、発電機制御盤１０が設置される現場電気室において、発電機を手動同期投入する場合は、盤面に取付けられた電力系統１／発電機１の電圧計１１ａ，１１ｃ、周波数計１１ｂ，１１ｄを見ながら、両者の電圧差ΔＶ、周波数差ΔＦが０になるように発電機の電圧を上げ下げするととも周波数を調整し、位相差計１１ｅの指示値Δφを見ながら位相差Δφがほぼ０となるようなタイミングで投入スイッチ１５を押し、同期遮断器制御装置１６を介して同期遮断器３を閉路し発電機２を電力系統１に同期投入する。なお、手動同期投入操作は主に自動同期投入装置（図示しない）が故障した場合に行われる。
【００１２】
中央制御室制御盤２０においては、送信された電力系統１及び発電機２のデジタル電圧データを受信手段２１にて受信し、記憶手段２６に記憶する。測定時点データ算出手段２２は、記憶手段２６に記憶された電力系統１及び発電機２のデジタル電圧データに基づいて、測定時点ｔｍにおける測定時点データである電力系統１と発電機２との電圧差ΔＶｍ、周波数差ΔＦｍ、位相差Δφｍを算出し、測定時点データ表示手段２４ａに表示する。しかし、測定時点データ算出手段２２による測定時点データである電圧差ΔＶｍ、周波数差ΔＦｍ、位相差Δφｍの算出には、算出遅れ時間としての所定の演算時間Ｄを必要とするため、その間に真の現在時点データ（図２、電力系統１と発電機２との電圧差ΔＶｎ、周波数差ΔＦｎ、位相差Δφｎ）は変化してしまう。そこで、その間の変化値を推定する。具体的には、例えば、測定時点ｔｍより前の時間ｔ１〜時間ｔ２間（ｔ１＜ｔ２＜ｔｍ）（図２を参照）をサンプリング期間とし、演算時間Ｄの間の電圧差ΔＶ、周波数差ΔＦ、位相差Δφの変化トレンドを推定し、その変化トレンドの推定値をもとに現在時点ｔｎでの現在時点推定データとしての電力系統１と発電機２との電圧差ΔＶｐｎ、周波数差ΔＦｐｎ、位相差Δφｐｎを算出し、現在時点推定データ表示手段２４ｂに表示する。
【００１３】
現在時点推定データ算出手段２３による推定方法は多数考えられるが、一例を以下に説明する。なお、サンプリング期間ｔ１〜ｔ２間の終期ｔ２における各データである電力系統１と発電機２との電圧差ΔＶｃ、周波数差ΔＦｃ、位相差Δφｃを現在時点推定データ算出のベースとする。
ΔＶｐｎ＝ΔＶｃ＋（サンプリング期間の単位時間平均電圧変化量（平均傾き））×Ｃ
ΔＦｐｎ＝ΔＦｃ＋（サンプリング期間の単位時間平均周波数変化量（平均傾き）×Ｃ
Δφｐｎ＝Δφｃ＋３６０°×ΔＦｐｎ×Ｃ
なお、Ｃ（Ｃ≧Ｄ）の値は、図２に示すようにサンプリング終期ｔ２から上記電圧差ΔＶｐｎ、周波数差ΔＦｐｎ、位相差Δφｐｎを求める演算を行うまでに必要な時間ないしこの時間に若干の時間的余裕をとった時間であり、事前に実測等に基づいて所定の値に設定される。
以上の各データの関係を図２に示す。なお、測定時点ｔｍにおける実際値は電圧差ΔＶｍ、周波数差ΔＦｍ、位相差Δφｍであり、現在時点ｔｎにおける実際値は電力系統１と発電機２との電圧差ΔＶｎ、周波数差ΔＦｎ、位相差Δφｎであるが、現在時点ｔｎにおける実際値は中央制御室制御盤２０においてはリアルタイムでは知ることができない。
【００１４】
上記のように、測定時点データ算出手段２２における演算時間遅れ（演算時間Ｄ）を考慮した現在時点ｔｎの現在時点推定データを現在時点推定データ表示手段２４ｂに表示することにより、従来の手動同期投入操作と同じ現在時点での現在時点推定データを確認でき、操作者は演算時間遅れを考慮した中央制御室制御盤２０の投入スイッチ２８による手動同期投入タイミングを容易に知ることができ、必要なタイミングで的確に発電機２を同期投入することができる。また、中央制御室制御盤２０からの手動同期投入操作ができれば、現場電気室に移動しなくても中央制御室から発電所を監視しながら操作できる。なお、中央制御室制御盤２０からの手動同期投入は投入スイッチ２８から送信手段２９、伝送路９、発電機制御盤１０の受信手段１７を介して同期遮断器制御装置１６に投入信号を送信し、同期遮断器３を閉路する。
【００１５】
なお、従来は、中央制御室制御盤２０から手動同期投入操作を行おうとしても、測定時点ｔｍにおける電圧差ΔＶｍ、周波数差ΔＦｍ、位相差Δφｍが表示されるまでの演算時間遅れが発生するため、正確なタイミングでの同期投入を行うことができなかった。このため、手動同期投入操作は操作者が現場側電気室へ移動して発電機制御盤１０にて表示時間遅れの殆どないメータ指針を見ながら行う必要があった。
【００１６】
実施の形態２．
図３及び図４は、実施の形態２を示すものであり、図３は手動同期投入支援装置を含むＤＣＳの構成を示す構成図、図４は各データの関係を示す説明図である。この実施の形態においては、同期遮断器３が閉路される投入時点ｔｑでの投入時点予測データであるΔＶｐｑ、ΔＦｐｑ、Δφｐｑを予測し現在の画面に表示する。図３において、中央制御室制御盤３０は、投入時点予測データ算出手段３１及び表示装置３４を有する。表示装置３４は、投入時点予測データ表示手段３４ａを有する。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
【００１７】
投入時点予測データ算出手段３１は、図１の現在時点推定データ算出手段２３と同様に、例えば測定時点ｔｍより前の時間ｔ１〜時間ｔ２間（ｔ１＜ｔ２＜ｔｍ）をサンプリング期間とし、その間の電圧差ΔＶ、周波数差ΔＦ、位相差Δφの変化トレンドを予測し、その変化トレンドの予測値をもとに同期遮断器３の投入時点ｔｑでの投入時点予測データとしての電力系統１と発電機２との電圧差ΔＶｐｑ、周波数差ΔＦｐｑ、位相差Δφｐｑを算出し、投入時点予測データ表示手段３４ａに表示する。
【００１８】
投入時点予測データ算出手段３１による予測方法は多数考えられるが、一例を以下に説明する。なお、投入スイッチ２８から投入指令が発信されてから同期遮断器３が閉路するまでの投入時間をＥ（予め決められている）、投入時点をｔｑとする。なお、サンプリング期間ｔ１〜ｔ２間の終期ｔ２における各データである電圧差ΔＶｃ、周波数差ΔＦｃ、位相差Δφｃを予測データ算出のベースとする。現在時点ｔｎにおいて投入指令が発信されたとして同期遮断器３が閉路する投入時点ｔｑにおける投入時点予測データを次の計算式により求める。
ΔＶｐｑ＝ΔＶｃ＋（サンプリング期間の単位時間平均電圧変化量（平均傾き））×（Ｃ＋Ｅ）
ΔＦｐｑ＝ΔＦｃ＋（サンプリング期間の単位時間平均周波数変化量（平均傾き）×（Ｃ＋Ｅ）
Δφｐｑ＝Δφｃ＋３６０°×ΔＦｐｑ×（Ｃ＋Ｅ）
以上の各データの関係を図４に示す。
【００１９】
また、計測時点ｔｍにおける各データである電圧差ΔＶｍ、周波数差ΔＦｍ、位相差Δφｍを用いて次のようにして算出することもできる。
ΔＶｐｑ＝ΔＶｍ＋（サンプリング期間の単位時間平均電圧変化量（平均傾き））×（Ｄ＋Ｅ）
ΔＦｐｑ＝ΔＦｍ＋（サンプリング期間の単位時間平均周波数変化量（平均傾き）×（Ｄ＋Ｅ）
Δφｐｑ＝Δφｍ＋３６０°×ΔＦｐｑ×（Ｄ＋Ｅ）
なお、投入時点ｔｑおける実際値は電圧差ΔＶｑ、周波数差ΔＦｑ、位相差Δφｑであるが、リアルタイムでは知ることができない。
【００２０】
この実施の形態においては、投入時点ｔｑでの投入時点予測データを表示することで、操作者が中央制御室制御盤２０の投入スイッチ２８から投入指令が発信されて同期遮断器３が閉路する投入時点の投入時点予測データを参照しながら投入操作ができるため、さらに的確なタイミングで投入できる。
【００２１】
実施の形態３．
図５及び図６は、実施の形態３を示すものであり、図５は手動同期投入支援装置を含むＤＣＳの構成を示す構成図、図６は各データの関係を示す説明図である。図５において、中央制御室制御盤４０は、投入条件充足判定手段４１及び表示装置４４を有する。表示装置４４は、投入条件充足報知手段としての投入条件充足表示手段４４ａを有する。その他の構成については、図３に示した実施の形態２と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
【００２２】
投入条件充足判定手段４１は、現在時点推定データ算出手段２３が算出した現在時点ｔｎにおける現在時点推定データである電圧差ΔＶｐｎ、周波数差ΔＦｐｎ、位相差Δφｐｎと、投入時点予測データ算出手段３１が算出した投入時点ｔｑにおける投入時点予測データである電圧差ΔＶｐｑ、周波数差ΔＦｐｑ、位相差Δφｐｑとに基づいて、次の条件式１〜３を同時に満たす状態が一定時間継続したとき投入条件充足と判断して、投入条件充足表示手段４４ａにその旨、具体的には次の条件式１〜３の連続表示及び「投入条件充足」の文字を点滅表示する。
条件式１：Ｖｐｑ−Ｖｐｎ≦Ｋ１
条件式２：Ｆｐｑ−Ｆｐｎ≦Ｋ２
条件式１：Δφｐｑ≦Ｋ３
ここに、Ｋ１〜Ｋ３は、予め決められた一定の値である。また、継続時間等の条件も予め設定される。
【００２３】
また、中央制御室制御盤４０には、上記「投入条件充足」の文字表示の他、図６に示す以下の３種類のデータが表示される。
（１）  測定時点ｔｍでの実際データ  ΔＶｍ、ΔＦｍ、Δφｍ
（２）  現在時点ｔｎでの推定データ  ΔＶｐｎ、ΔＦｐｎ、Δφｐｎ
（３）  投入時点ｔｑでの予測データ  ΔＶｐｑ、ΔＦｐｑ，Δφｐｑ
【００２４】
この実施の形態によれば、上記条件式１〜３が満足された状態が一定時間継続すれば、電圧及び周波数の投入条件充足の旨を画面に表示する。「投入条件充足」が表示されることで、操作者にとってより投入タイミングがわかりやすくなり、正確に中央制御室制御盤４０から手動同期投入操作を行うことができる。
なお、「投入条件充足」を操作者が認識しうるようにする投入条件充足報知手段として、チィイムなどの音や音声による報知手段等を併用したり、これらを単独で用いることもできる。
【符号の説明】
【００２５】
１  電力系統、２  発電機、３  同期遮断器、６，７  計器用変圧器、
１０  発電機制御盤、１２  第１のＡ／Ｄ変換器、１３  第２のＡ／Ｄ変換器、
１４  送信手段、１７  受信手段１７、２０，３０，４０  中央制御室制御盤、
２１  受信手段、２２  測定時点データ算出手段、２３  現在時点推定データ算出手段、
２４  表示装置、２４ａ  測定時点データ表示手段、
２４ｂ  現在時点推定データ表示手段、２８  投入スイッチ、２９  送信手段、
３１  投入時点予測データ算出手段、３４  表示装置、
３４ａ  投入時点予測データ表示手段、４１  投入条件充足判定手段、４４  表示装置、
４４ａ  投入条件充足表示手段。
【図１】
2012110141.tif 000003
【図２】
2012110141.tif 000004
【図３】
2012110141.tif 000005
【図４】
2012110141.tif 000006
【図５】
2012110141.tif 000007
【図６】
2012110141.tif 000008