(57)【要約】【課題】  商用電源と自家用発電設備との周波数差が過度に小さい場合においても、同期指令を同期遮断器に投入し、同期渋滞を防ぎ得る同期投入装置を提供すること。【解決手段】  実施形態の同期投入装置は、複数の電力系統を同期させるための同期指令を同期遮断器に投入する。前記同期投入装置は、第１送出手段及び第１出力手段を備えている。前記第１送出手段は、前記同期遮断器が解列したことを示す解列信号を当該同期遮断器から受信すると、一方の電力系統の周波数を整定値以下にするよう指示する第１指示信号を送出する。前記第１出力手段は、前記送出された第１指示信号を受信すると、当該受信した第１指示信号にしたがって、一方の電力系統の周波数を整定値以下にするためのガバナ信号パルスを当該電力系統に出力する。【選択図】図１
2013192400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電力系統を同期させるための同期指令を同期遮断器に投入する同期投入装置であって、
前記同期遮断器が解列したことを示す解列信号を当該同期遮断器から受信すると、一方の電力系統の周波数を整定値以下にするよう指示する第１指示信号を送出する第１送出手段と、
前記送出された第１指示信号を受信すると、当該受信した第１指示信号にしたがって、一方の電力系統の周波数を整定値以下にするためのガバナ信号パルスを当該電力系統に出力する第１出力手段と
を備えたことを特徴とする同期投入装置。
【請求項２】
請求項１に記載の同期投入装置において、
前記各電力系統から供給される電力の電圧波形を入力情報として受信する受信手段と、
前記受信された入力情報の各電圧波形を比較し、前記各電圧波形の位相差を検出する検出手段と、
予め設定された時間をカウントするタイマー手段と、
前記検出された位相差が０を示すとき、前記タイマー手段を作動させるためのタイマー作動信号を送出し、前記タイマー手段を作動させるタイマー作動手段と、
前記タイマー作動信号が予め設定された時間内に再度受信されたか否かを判定する第１判定手段と、
前記第１判定手段による判定の結果が否を示すとき、一方の電力系統の周波数を整定値以下にするよう指示する第２指示信号を送出する第３送出手段と、
前記送出された第２指示信号を受信すると、当該受信した第２指示信号にしたがって、一方の電力系統の周波数を整定値以下にするためのガバナ信号パルスを当該電力系統に出力する第２出力手段と
を更に備えたことを特徴とする同期投入装置。
【請求項３】
請求項２に記載の同期投入装置において、
前記第１判定手段による判定の結果が再度受信された旨を示すとき、前記タイマー手段によりカウントされた時間をリセットした後に、前記タイマー手段を再度作動させるリセット手段を更に備えたことを特徴とする同期投入装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の同期投入装置において、
一方の電力系統から供給される電力の電圧波形の位相に対して、他方の電力系統から供給される電力の電圧波形の位相が遅れているか又は進んでいるかを示す遅速情報を記憶する記憶手段と、
前記検出手段により検出された位相差が２／３πまたは４／３πを示すとき、一方の電圧波形の位相が他方の電圧波形の位相に対して、遅れているのか又は進んでいるのかを判定する第２判定手段と、
前記第２判定手段による判定の結果を遅速情報として前記記憶手段に書込む書込手段と
を更に備えたことを特徴とする同期投入装置。
【請求項５】
請求項２または請求項３に記載の同期投入装置において、
前記検出手段により検出された位相差がπを示すとき、前記記憶された遅速情報を読出す読出手段と、
前記読出された遅速情報に基づいて、ガバナ信号パルスを一方の電力系統に出力する第３出力手段と
を更に備えたことを特徴とする同期投入装置。
【請求項６】
請求項５に記載の同期投入装置において、
前記第３出力手段は、
前記読出された遅速情報が遅れている旨を示すとき、一方の電力系統の周波数を進めるためのガバナ信号パルスを当該電力系統に出力する手段を備えたことを特徴とする同期投入装置。
【請求項７】
請求項５に記載の同期投入装置において、
前記第３出力手段は、
前記読出された遅速情報が進んでいる旨を示すとき、一方の電力系統の周波数を遅らせるためのガバナ信号パルスを当該電力系統に出力する手段を備えたことを特徴とする同期投入装置。
【請求項８】
請求項４乃至請求項７のいずれか１項に記載の同期投入装置において、
前記検出手段により検出された位相差が０を示すとき、前記記憶手段に記憶された遅速情報を消去する消去手段を更に備えたことを特徴とする同期投入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、同期投入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、同期投入装置は、電力会社からの電力を供給する商用電源と、需要家において発電した電力を供給する自家用発電設備とを系統連系運用する場合に用いられる。この場合、同期投入装置は、自家用発電設備の電圧と電圧波形の周波数とを商用電源に接近させ、電圧差及び周波数差を規定値内にし、更に電圧波形の位相差がゼロとなったとき（すなわち、位相差ゼロ点を検出したとき）に、同期指令を同期遮断器に投入する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１７１６７２号公報
【特許文献２】特開平２−１１９５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、以上のように構成された同期投入装置では、例えば、１度同期運転を行った後に、再度同期運転を行う場合、同期運転直後であるため、商用電源と自家用発電設備との周波数差が過度に小さい。このため、同期投入装置は、位相差ゼロ点を検出することができず、同期指令を同期遮断器に中々出力することができない状態を示す同期渋滞を発生させるという不都合がある。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、商用電源と自家用発電設備との周波数差が過度に小さい場合においても、同期指令を同期遮断器に投入し、同期渋滞を防ぎ得る同期投入装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の同期投入装置は、複数の電力系統を同期させるための同期指令を同期遮断器に出力する。
【０００７】
前記同期投入装置は、第１送出手段及び第１出力手段を備えている。
【０００８】
前記第１送出手段は、前記同期遮断器が解列したことを示す解列信号を当該同期遮断器から受信すると、一方の電力系統の周波数を整定値以下にするよう指示する第１指示信号を送出する。
【０００９】
前記第１出力手段は、前記送出された第１指示信号を受信すると、当該受信した第１指示信号にしたがって、一方の電力系統の周波数を整定値以下にするためのガバナ信号パルスを当該電力系統に出力する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る同期投入装置を含む同期システムの構成例を示す模式図である。
【図２】同実施形態に係る同期投入装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】第２の実施形態に係る同期投入装置を含む同期システムの構成例を示す模式図である。
【図４】同実施形態に係る同期投入装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１の実施形態］
図１は第１の実施形態に係る同期投入装置を含む同期システムの構成例を示す模式図である。同期システム１は、図１に示すように、商用電源２、自家用発電設備３、複数の同期遮断器４及び同期投入装置５を備えている。商用電源２は、電力会社からの電力を供給する設備である。また、自家用発電設備３は、例えばディーゼルエンジン等の原動機と発電機とを用いて、需要家が発電した電力を供給する設備である。更に、各同期遮断器４は、後述する同期投入装置５から同期指令が入力されたときに、商用電源２と自家用発電設備３とを系統連系させるものである。以下の説明中では、各同期遮断器４のうちの少なくともひとつが開状態である場合を解列と表記する。
【００１２】
ここで、同期投入装置５は、図１に示すように、遅速情報記憶部５０、位相差検出部５１、遅速判別部５２、ガバナ信号パルス発生部５３及び解列検出部５４を備えている。
【００１３】
遅速情報記憶部５０は、商用電源２及び自家用発電設備３から供給される電力の電圧波形を比較した結果として、自家用発電設備３についての電圧波形の位相が商用電源２についての電圧波形の位相に対して、遅れているか又は進んでいるかを示す遅速情報を記憶している。
【００１４】
位相差検出部５１は、商用電源２及び自家用発電設備３についての電圧波形を入力情報として受信する。また、位相差検出部５１は、当該受信した入力情報の２つの電圧波形を比較し、２つの電圧波形の位相差を検出する。更に、位相差検出部５１は、当該検出した位相差に応じた信号を遅速判別部５２及びガバナ信号パルス発生部５３に送出する。
【００１５】
より詳細には、位相差検出部５１は、当該検出した位相差に応じて、第１及び第２状態信号を遅速判別部５２及びガバナ信号パルス発生部５３に送出する。ここで、第１状態信号とは、当該検出した位相差が２／３πまたは４／３πを示すときに遅速判別部５２に送出される信号である。また、第２状態信号とは、当該検出した位相差がπを示すとき（すなわち、逆相状態）にガバナ信号パルス発生部５３に送出される信号である。なお、第２状態信号は逆相状態信号と称されてもよい。
【００１６】
また、位相差検出部５１は、当該検出した位相差が０を示すとき（すなわち、同相状態）、遅速情報記憶部５０に記憶された遅速情報を消去（リセット）する。
【００１７】
遅速判別部５２は、位相差検出部５１から送出された第１状態信号を受信すると、自家用発電設備３についての電圧波形の位相が商用電源２についての電圧波形の位相に対して、遅れているのか又は進んでいるのかを判定する。また、遅速判別部５２は、当該判定の結果を遅速情報として遅速情報記憶部５０に書込む。
【００１８】
ガバナ信号パルス発生部５３は、位相差検出部５１から送出された第２状態信号（逆相状態信号）を受信すると、遅速情報記憶部５０から遅速情報を読出した後に、当該読出した遅速情報に基づいて、自家用発電設備３にガバナ信号パルスを出力する。
【００１９】
例えば、ガバナ信号パルス発生部５３は、遅速情報記憶部５０から読出した遅速情報が進んでいる旨を示す場合には、自家用発電設備３の周波数を遅らせるためのガバナ信号パルスを自家用発電設備３に出力し、遅速情報記憶部５０から読出した遅速情報が遅れている旨を示す場合には、自家用発電設備３の周波数を進めるためのガバナ信号パルスを自家用発電設備３に出力する。
【００２０】
解列検出部５４は、複数の同期遮断器４のいずれかが解列したことを示す解列信号を受信すると、自家用発電設備３の周波数を整定値以下にするよう指示する第１指示信号をガバナ信号パルス発生部５３に送出する。
【００２１】
なお、ガバナ信号パルス発生部５３は、解列検出部５４からの第１指示信号を受信すると、当該受信した第１指示信号にしたがって、自家用発電設備３の周波数を整定値以下にするためのガバナ信号パルスを自家用発電設備３に出力する。
【００２２】
次に、以上のように構成された同期投入装置５の動作の一例を、図２のフローチャートを参照しながら説明する。
【００２３】
始めに、解列検出部５４は、同期遮断器４からの解列信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ１）。
【００２４】
ステップＳ１の判定の結果が受信した旨を示す場合（ステップＳ１：「Ｙｅｓ」）には、解列検出部５４は、自家用発電設備３の周波数を整定値以下にするよう指示する第１指示信号をガバナ信号パルス発生部５３に送出し（ステップＳ２）、後述するステップＳ７の処理に進む。
【００２５】
ステップＳ１の判定の結果が否を示す場合（ステップＳ１：「Ｎｏ」）には、位相差検出部５１は、商用電源２及び自家用発電設備３についての電圧波形を入力情報として受信する。その後、位相差検出部５１は、当該受信した入力情報の電圧波形を比較し、２つの電圧波形の位相差を検出する（ステップＳ３）。
【００２６】
続いて、位相差検出部５１は、当該検出した位相差が、０，２／３πまたは４／３π，πのいずれであるかを判定する（ステップＳ４）。
【００２７】
ステップＳ４の判定の結果が０（同相）である旨を示す場合（ステップＳ４：「０」）には、位相差検出部５１は、遅速情報記憶部５０に記憶された遅速情報をリセットした後に（ステップＳ５）、ステップＳ１の処理に戻る。
【００２８】
ステップＳ４の判定の結果がπ（逆相）である旨を示す場合（ステップＳ４：「π」）には、位相差検出部５１は、第２状態信号をガバナ信号パルス発生部５３に送出する（ステップＳ６）。
【００２９】
次に、ガバナ信号パルス発生部５３は、位相差検出部５１から送出された第２状態信号を受信すると、遅速情報記憶部５０から遅速情報を読出した後に、当該読出した遅速情報に基づいて、ガバナ信号パルスを自家用発電設備３に出力し（ステップＳ７）、ステップＳ１の処理に戻る。
【００３０】
なお、ステップＳ７の処理は、ガバナ信号パルス発生部５３が、解列検出部５４から送出された第１指示信号を受信すると、当該受信した第１指示信号にしたがって、自家用発電設備３の周波数を整定値以下とするようガバナ信号パルスを自家用発電設備３に出力する、と読み替えてもよい。
【００３１】
ステップＳ４の判定の結果が２／３πまたは４／３πである旨を示す場合（ステップＳ４：「２／３πまたは４／３π」）には、位相差検出部５１は、第１状態信号を遅速判別部５２に送出する（ステップＳ８）。
【００３２】
次に、遅速判別部５２は、位相差検出部５１から送出された第１状態信号を受信すると、ステップＳ３において検出した位相差が遅れているのか又は進んでいるのかを判定する（ステップＳ９）。
【００３３】
ステップＳ９の判定の結果が遅れている旨を示す場合（ステップＳ９：「遅れ」）には、遅速判別部５２は、自家用発電設備３についての電圧波形の位相が商用電源２についての電圧波形の位相に対して遅れている旨を示す遅速情報を遅速情報記憶部５０に書込んだ後に（ステップＳ１０）、ステップＳ１の処理に戻る。
【００３４】
ステップＳ９の判定の結果が進んでいる旨を示す場合（ステップＳ９：「進み」）には、遅速判別部５２は、自家用発電設備３についての電圧波形の位相が商用電源２についての電圧波形の位相に対して進んでいる旨を示す遅速情報を遅速情報記憶部５０に書込んだ後に（ステップＳ１１）、ステップＳ１の処理に戻る。
【００３５】
以上説明した第１の実施形態によれば、ガバナ信号パルスを自家用発電設備３に出力するガバナ信号パルス発生部５３と、複数の同期遮断器４のいずれかが解列したことを示す解列信号を受信すると、自家用発電設備３の電圧波形の周波数を整定値以下にするよう指示する第１指示信号をガバナ信号パルス発生部５３に送出する解列検出部５４とを備えた構成により、商用電源２と自家用発電設備３との同期運転が終了した直後においても、位相差ゼロ点を検出し、同期指令を同期遮断器に投入することができる。
【００３６】
［第２の実施形態］
図３は第２の実施形態に係る同期投入装置を含む同期システムの構成例を示す模式図であり、図１に示した構成とは異なり、同期投入装置５´は、解列検出部５４の代わりに、タイマー部５５と同相状態未検出判別部５６とを備えた構成となっている。
【００３７】
以下、前述した第１の実施形態と異なる機能について説明する。
【００３８】
位相差検出部５１は、商用電源２及び自家用発電設備３についての電圧波形を比較することで検出した位相差が０を示すとき、第３状態信号をタイマー部５５に送出する。なお、第３状態信号は同相状態信号と称されてもよい。
【００３９】
タイマー部５５は、位相差検出部５１から送出された第３状態信号（同相状態信号）を受信すると、タイマー機能を作動させる。また、タイマー部５５は、予め設定された時間（タイマー整定時間）内に第３状態信号を再度受信すると、上記タイマー機能をリセットした後に、このタイマー機能を再度作動させる。更に、タイマー部５５は、予め設定された時間内に第３状態信号を受信しなかったとき、第３状態信号を受信しなかった旨を通知する通知信号を同相状態未検出判別部５６に送出する。
【００４０】
なお、タイマー機能とは、予め設定された時間をカウントする機能である。
【００４１】
同相状態未検出判別部５６は、タイマー部５５から送出された通知信号を受信すると、当該受信した通知信号にしたがって、自家用発電設備３の周波数を整定値以下にするよう指示する第２指示信号をガバナ信号パルス発生部５３に送出する。
【００４２】
なお、ガバナ信号パルス発生部５３は、同相状態未検出判別部５６から送出された第２指示信号を受信すると、当該受信した第２指示信号にしたがって、自家用発電設備３の周波数を整定値以下にするためのガバナ信号パルスを自家用発電設備３に出力する。
【００４３】
次に、以上のように構成された同期投入装置５´の動作の一例について、図４のフローチャートを参照しながら説明する。
【００４４】
始めに、位相差検出部５１は、商用電源２及び自家用発電設備３についての電圧波形を入力情報として受信する。その後、位相差検出部５１は、当該受信した入力情報の電圧波形を比較し、２つの電圧波形の位相差を検出する（ステップＳ２０）。
【００４５】
続いて、位相差検出部５１は、当該検出した位相差が、０，２／３πまたは４／３π，πのいずれであるかを判定する（ステップＳ２１）。
【００４６】
ステップＳ２１の判定の結果がπ（逆相）である旨を示す場合（ステップＳ２１：「π」）には、位相差検出部５１は、第２状態信号をガバナ信号パルス発生部５３に送出し（ステップＳ２２）、後述するステップＳ３２の処理に進む。
【００４７】
ステップＳ２１の判定の結果が２／３πまたは４／３πである旨を示す場合（ステップＳ２１：「２／３πまたは４／３π」）には、位相差検出部５１は、第１状態信号を遅速判別部５２に送出する（ステップＳ２３）。
【００４８】
次に、遅速判別部５２は、位相差検出部５１から送出された第１状態信号を受信すると、ステップＳ２０において検出した位相差が遅れているのか又は進んでいるのかを判定する（ステップＳ２４）。
【００４９】
ステップＳ２４の判定の結果が遅れている旨を示す場合（ステップＳ２４：「遅れ」）には、遅速判別部５２は、自家用発電設備３についての電圧波形の位相が商用電源２についての電圧波形の位相に対して遅れている旨を示す遅速情報を遅速情報記憶部５０に書込んだ後に（ステップＳ２５）、ステップＳ２０の処理に戻る。
【００５０】
ステップＳ２４の判定の結果が進んでいる旨を示す場合（ステップＳ２４：「進み」）には、遅速判別部５２は、自家用発電設備３についての電圧波形の位相が商用電源２についての電圧波形の位相に対して進んでいる旨を示す遅速情報を遅速情報記憶部５０に書込んだ後に（ステップＳ２６）、ステップＳ２０の処理に戻る。
【００５１】
ステップＳ２１の判定の結果が０（同相）である旨を示す場合（ステップＳ２１：「０」）には、位相差検出部５１は、第３状態信号をタイマー部５５に送出すると共に、遅速情報記憶部５０に記憶された遅速情報をリセットする（ステップＳ２７）。
【００５２】
続いて、タイマー部５５は、位相差検出部５１から送出された第３状態信号を受信すると、タイマー機能を作動させる（ステップＳ２８）。
【００５３】
次に、タイマー部５５は、予め設定された時間内に、第３状態信号を再度受信したか否かを判定する（ステップＳ２９）。なお、ステップＳ２９の判定の結果が再度受信した旨を示す場合（ステップＳ２９：「Ｙｅｓ」）には、タイマー部５５は、ステップＳ２８において作動させたタイマー機能をリセットした後に、ステップＳ２８の処理に戻る。
【００５４】
ステップＳ２９の判定の結果が否を示す場合（ステップＳ２９：「Ｎｏ」）には、タイマー部５５は、通知信号を同相状態未検出判別部５６に送出する（ステップＳ３０）。
【００５５】
続いて、同相状態未検出判別部５６は、タイマー部５５から送出された通知信号を受信すると、自家用発電設備３の周波数を整定値以下にするよう指示する第２指示信号をガバナ信号パルス発生部５３に送出する（ステップＳ３１）。
【００５６】
しかる後に、ガバナ信号パルス発生部５３は、同相状態未検出判別部５６から送出された第２指示信号を受信すると、当該受信した第２指示信号にしたがって、自家用発電設備３の周波数を整定値以下とするためのガバナ信号パルスを自家用発電設備３に出力し（ステップＳ３２）、ステップＳ２０の処理に戻る。
【００５７】
なお、ステップＳ３２の処理は、ガバナ信号パルス発生部５３が、位相差検出部５１から送出された第２状態信号を受信すると、遅速情報記憶部５０から遅速情報を読出した後に、当該読出した遅速情報に基づいて、ガバナ信号パルスを自家用発電設備３に出力する、と読み替えてもよい。
【００５８】
以上説明した第２の実施形態によれば、ガバナ信号パルスを自家用発電設備３に出力するガバナ信号発生部５３と、位相差検出部５１からの第３状態信号を受信するとタイマー機能を作動させ、予め設定された時間内に第３状態信号を再度受信しなかった場合には、この旨を通知する通知信号を送出するタイマー部５５と、タイマー部５５からの通知信号を受信すると、自家発電設備３の周波数を整定値以下とするよう指示する第２指示信号をガバナ信号パルス発生部５３に送出する同相状態未検出判別部５６とを備えた構成により、位相差ゼロ点を一定時間毎に検出することができ、一定時間毎に、同期指令を同期遮断器に投入することができる。
【００５９】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、ガバナ信号パルスを自家用発電設備３に出力するガバナ信号パルス発生部５３と、同期遮断器４からの解列信号を受信すると、第１指示信号をガバナ信号パルス発生部５３に送出する解列検出部５４と、又は、位相差検出部５１からの第３状態信号を受信すると、タイマー機能を作動させ、予め設定された時間内に第３状態信号を再度受信しなかった場合には通知信号を送出するタイマー部５５及びタイマー部５５からの通知信号を受信すると、第２指示信号を送出する同相状態未検出判別部５６を備えた構成により、商用電源２と自家用発電設備３との周波数差が過度に小さい場合においても、同期指令を同期遮断器に投入し、同期渋滞を防ぐことができる。
【００６０】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、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は意図していない。これら新規な実施形態は、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。これら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。
【符号の説明】
【００６１】
１…同期システム、２…商用電源、３…自家用発電設備、４…同期遮断器、５，５´…同期投入装置、５０…遅速情報記憶部、５１…位相差検出部、５２…遅速判別部、５３…ガバナ信号パルス発生部、５４…解列検出部、５５…タイマー部、５６…同相状態未検出判別部。
【図１】
2013192400.tif 000003
【図２】
2013192400.tif 000004
【図３】
2013192400.tif 000005
【図４】
2013192400.tif 000006