(57)【要約】【課題】同期機の無負荷飽和特性試験を行なう際の作業負担の軽減を図る。【解決手段】同期機の励磁制御装置８内に設けた無負荷飽和特性試験部１２は、電機子電圧を計測して記録する電機子電圧計測記録手段２１と、界磁電流を計測して記録する界磁電流計測記録手段２２と、界磁電流を制御するためにサイリスタ整流器４に点弧信号を出力する界磁電流制御手段１８と、界磁電流制御手段の制御目標値を設定する界磁電流設定器１５と、無負荷飽和特性試験開始指令が入力されると界磁電流設定器１５の設定値を予め定められたパターンで順次変更し、かつ、設定値が順次変更される過程の同一時点で前記電機子電圧計測記録手段２１および界磁電流計測記録手段２２に記録指令を出して同期機の無負荷飽和特性を計測させる界磁電流設定器順次変更手段２３とを備えている。【選択図】図１
2013013188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子巻線および界磁巻線を有する同期機と、前記同期機の界磁巻線に界磁電流を供給するサイリスタ整流器と、前記サイリスタ整流器に対して無負荷飽和特性試験時に点弧信号を出力する無負荷飽和特性試験部を有する励磁制御装置と、からなる同期機の励磁制御システムにおいて、
前記無負荷飽和特性試験部は、同期機の電機子電圧を計測して記録する電機子電圧計測記録手段と、界磁電流を計測して記録する界磁電流計測記録手段と、界磁電流を制御するために前記サイリスタ整流器に点弧信号を出力する界磁電流制御手段と、前記界磁電流制御手段の制御目標値を設定する界磁電流設定器と、無負荷飽和特性試験開始指令が入力されると、前記界磁電流設定器の設定値を予め定められたパターンで順次変更し、かつ、その設定値が順次変更される過程の同一時点で前記電機子電圧計測記録手段および界磁電流計測記録手段に記録指令を出して同期機の無負荷飽和特性を計測させる界磁電流設定器順次変更手段と、を少なくとも備えたことを特徴とする同期機の励磁制御システム。
【請求項２】
前記界磁巻線およびサイリスタ整流器間に界磁遮断器を設け、さらに前記サイリスタ整流器と並列に初期励磁コンタクタを介して初期励磁電源を設けたことを特徴とする請求項１記載の同期機の励磁制御システム。
【請求項３】
前記界磁遮断器の開放時に自動無負荷飽和特性試験開始指令が入力されると前記初期励磁コンタクタおよび前記界磁遮断器に投入指令を出して同期機の界磁巻線に初期励磁電流を流し、同期機の電機子電圧が自己励磁に必要な値まで高まると前記初期励磁コンタクタに開放指令を与えて前記初期励磁電源を界磁回路から切り離す界磁遮断器制御手段を設けたことを特徴とする請求項２記載の同期機の励磁制御システム。
【請求項４】
予め記憶されている同期機の無負荷飽和特性データと計測された界磁電流とから電機子電圧予測値を得る電機子電圧予測手段と、前記電機子電圧予測手段から出力された電機子電圧予測値と前記電機子電圧計測記録手段により計測された電機子電圧計測とを比較し、両者の差が許容範囲から外れた場合、同期機の異常と判定する異常判定手段と、前記異常判定手段から同期機の異常との判定結果を受けて前記界磁遮断器に引き外し指令を与える界磁遮断器引き外し手段とを備えたことを特徴とする請求項２記載の同期機の励磁制御システム。
【請求項５】
前記界磁遮断器の開放時に自動無負荷飽和特性試験開始指令が入力されると前記初期励磁コンタクタおよび前記界磁遮断器に投入指令を出して同期機の界磁巻線に初期励磁電流を流し、同期機の電機子電圧が自己励磁に必要な値まで高まると前記初期励磁コンタクタに開放指令を与えて前記初期励磁電源を界磁回路から切り離す界磁遮断器制御手段と、予め記憶されている同期機の無負荷飽和特性データと計測された界磁電流とから電機子電圧予測値を得る電機子電圧予測手段と、前記電機子電圧予測手段から出力された電機子電圧予測値と前記電機子電圧計測記録手段により計測された電機子電圧計測とを比較し、両者の差が許容範囲から外れた場合、同期機の異常と判定する異常判定手段と、前記異常判定手段から同期機の異常との判定結果を受けて前記界磁遮断器に引き外し指令を与える界磁遮断器引き外し手段とを備えたことを特徴とする請求項２記載の同期機の励磁制御システム。
【請求項６】
前記電機子電圧計測記録手段で記録した電機子電圧のデータと、前記界磁電流計測記録手段で記録した界磁電流のデータとを入力して自動で無負荷飽和特性曲線を作成する無負荷飽和特性曲線作成器を設けたことを特徴とする請求項２記載の同期機の励磁制御システム。
【請求項７】
同期機の界磁巻線に界磁電流を供給するサイリスタ整流器と、前記サイリスタ整流器に対して無負荷飽和特性試験時に点弧信号を出力する無負荷飽和特性試験部を有する励磁制御装置と、を備えた同期機の励磁制御方法において、
前記無負荷飽和特性試験部は、同期機の電機子電圧を計測して記録する電機子電圧計測記録手段と、界磁電流を計測して記録する界磁電流計測記録手段と、界磁電流を制御するために前記サイリスタ整流器に点弧信号を出力する界磁電流制御手段と、前記界磁電流制御手段の制御目標値を設定する界磁電流設定器と、界磁電流設定器の設定値を順次変更する指令を出す界磁電流設定器順次変更手段とを少なくとも備え、前記界磁電流設定器順次変更手段に無負荷飽和特性試験開始指令が入力されると、前記界磁電流設定器の設定値を順次変更し、かつ、その設定値が順次変更される過程の同一時点で前記電機子電圧計測記録手段および界磁電流計測記録手段に記録指令を出して同期機の無負荷飽和特性を計測することを特徴とする同期機の励磁制御方法。  
【請求項８】
前記無負荷飽和特性計測部内に界磁遮断器制御手段を設け、当該界磁遮断器制御手段は前記界磁遮断器の開放時に自動無負荷飽和特性試験開始指令が入力されると、前記初期励磁コンタクタおよび前記界磁遮断器に投入指令を出し、同期機の電機子電圧が所定の値まで高まると前記初期励磁コンタクタに開放指令を与えることを特徴とする請求項７記載の同期機の励磁制御方法。
【請求項９】
前記無負荷飽和特性試験部内に電機子電圧予測手段、異常判定手段および界磁遮断器引き外し手段を設け、前記電機子電圧予測手段は、予め同期機の無負荷飽和特性に基づいて電機子電圧と界磁電流との関係を求めて、計測された界磁電流を入力することによって電機子電圧予測値を出力し、前記異常判定手段は、前記電機子電圧予測値と前記電機子電圧計測記録手段により計測された電機子電圧とを比較し、両者の差が許容範囲から外れた場合、同期機の異常と判定し、前記界磁遮断器引き外し手段により前記界磁遮断器を開放し、自動無負荷飽和特性試験を中止することを特徴とする請求項７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、同期機の励磁制御システム及び励磁制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
同期発電機の特性試験の一つに無負荷飽和特性試験がある。この無負荷飽和特性試験とは、同期発電機が定格速度で無負荷運転をしているときの端子電圧と界磁電流の関係を求める特性試験である。
【０００３】
図９を参照して従来技術における同期発電機の無負荷飽和特性試験方法について説明する。  
１は同期発電機（以下、同期機という）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の出力端子は、図示しない主変圧器および並列用遮断器を介して電力系統に接続されている。
【０００４】
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２、界磁遮断器３を介してサイリスタ整流器４の直流端子に接続され、このサイリスタ整流器４から界磁電流ＩＦが供給されるようになっている。この同期機１の励磁方式は、自励式のためサイリスタ整流器４の交流端子は励磁電源変圧器５を介して同期機１の出力端子に接続された主回路に接続されている。
【０００５】
６は初期励磁用電源としてのバッテリであり、初期励磁コンタクタ７を介してサイリスタ整流器４と並列に接続されている。  
８は励磁制御装置であり、内部に自動電圧調整部（ＡＶＲ）９と、過励磁制限部１０と、自動電圧調整部（ＡＶＲ）９の出力と過励磁制限部１０の出力と差分を演算する加算部１１と、同期機無負荷飽和特性試験部１２と、同期機１の無負荷飽和特性試験時に加算部１１の出力信号と同期機無負荷飽和特性試験部１２の出力信号とを切替えてサイリスタ整流器４に出力する切替器１３とを設けている。
【０００６】
自動電圧調整部９は、電圧設定器９Ａで設定された電圧設定値Ｖｒと、計器用変成器（ＰＴ）１４によって制御回路で使用する信号レベルに変換された同期機１の交流出力電圧（フィードバック値）Ｖｇとの偏差（Ｖｒ−Ｖｇ）を加算部９Ｂで演算して同期機１の交流出力電圧Ｖｇが電圧設定値Ｖｒになるように前記サイリスタ整流器４に与える点弧信号の位相角を調整する。
【０００７】
一方、同期機無負荷飽和特性試験部１２は、同期機１の無負荷飽和特性試験時すなわち、無負荷飽和特性を計測する時に使用されるもので、界磁電流設定器１５で設定された電流設定値Ｉｒと、励磁電源変圧器５の２次回路に設けた計器用変流器（ＣＴ）１６によって制御回路で使用する信号レベルに変換された界磁電流Ｉｆとを加算部１７に入力して偏差（Ｉｒ−Ｉｆ）を演算し、さらにその偏差を界磁電流制御器１８に入力することにより、この界磁電流制御器１８から偏差（Ｉｒ−Ｉｆ）が収束するようにサイリスタ整流器４に与える点弧信号の位相角を調整する。  
１９および２０は同期機１の無負荷飽和特性試験時に電機子電圧Ｖｇ、界磁電流Ｉｆをそれぞれ記録するための電機子電圧計測記録器および界磁電流計測記録器である。
【０００８】
この図９に示す従来技術では、作業員は同期機１の無負荷飽和特性試験時に界磁電流計測器２０により界磁電流を確認しながら、界磁電流設定器１５に「増」指令または「減」指令を出して界磁電流Ｉｆを所望の値に調整し、その時の電機子電圧Ｖｇを電機子電圧計測器１９により計測している。  
なお、作業員の界磁電流調整作業時の負担を軽減するために、界磁電流設定器１５の設定状態を予め複数記憶しておくポインタテーブルを用いる方法も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２７４６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、図９に示す従来技術の場合、作業員は界磁電流を所望の値に調整するために界磁電流設定器１５を「増」操作、あるいは「減」操作する際に同期機１の異常の有無を監視しながら電機子電圧計測器１９により電機子電圧Ｖｇを、また界磁電流計測器２０により界磁電流Ｉｆをそれぞれ計測し、それらの値を記録する必要がある。このため、無負荷飽和特性試験時には作業員の負担が多大になるという課題があった。
【００１１】
なお、作業員の負担を軽減するために考案されたポインタテーブルを用いる方法の場合では、作業員はポインタ値を変更するための「増」操作、あるいは「減」操作を行う必要が有り、その操作の都度、電機子電圧Ｖｇと界磁電流Ｉｆとを記録する必要も有る。このため、作業員に負担がかかることは図９に示す従来技術の場合と同様であった。
【００１２】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、作業員が無負荷飽和特性試験開始指令を出した場合、自動で無負荷飽和特性試験を実施するようにして簡便かつ安全な同期機の励磁制御システム及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】
【００１３】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、電機子巻線および界磁巻線を有する同期機と、前記同期機の界磁巻線に界磁電流を供給するサイリスタ整流器と、前記サイリスタ整流器に対して無負荷飽和特性試験時に点弧信号を出力する無負荷飽和特性試験部を有する励磁制御装置と、からなる同期機の励磁制御システムにおいて、前記無負荷飽和特性試験部は、同期機の電機子電圧を計測して記録する電機子電圧計測記録手段と、界磁電流を計測して記録する界磁電流計測記録手段と、界磁電流を制御するために前記サイリスタ整流器に点弧信号を出力する界磁電流制御手段と、前記界磁電流制御手段の制御目標値を設定する界磁電流設定器と、無負荷飽和特性試験開始指令が入力されると、前記界磁電流設定器の設定値を予め定められたパターンで順次変更し、かつ、その設定値が順次変更される過程の同一時点で前記電機子電圧計測記録手段および界磁電流計測記録手段に記録指令を出して同期機の無負荷飽和特性を計測させる界磁電流設定器順次変更手段と、を少なくとも備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７に係る発明は、同期機の界磁巻線に界磁電流を供給するサイリスタ整流器と、前記サイリスタ整流器に対して無負荷飽和特性試験時に点弧信号を出力する無負荷飽和特性試験部を有する励磁制御装置と、を備えた同期機の励磁制御方法において、前記無負荷飽和特性試験部は、同期機の電機子電圧を計測して記録する電機子電圧計測記録手段と、界磁電流を計測して記録する界磁電流計測記録手段と、界磁電流を制御するために前記サイリスタ整流器に点弧信号を出力する界磁電流制御手段と、前記界磁電流制御手段の制御目標値を設定する界磁電流設定器と、界磁電流設定器の設定値を順次変更する指令を出す界磁電流設定器順次変更手段とを少なくとも備え、前記界磁電流設定器順次変更手段に無負荷飽和特性試験開始指令が入力されると、前記界磁電流設定器の設定値を順次変更し、かつ、その設定値が順次変更される過程の同一時点で前記電機子電圧計測記録手段および界磁電流計測記録手段に記録指令を出すことにより同期機の無負荷飽和特性試験を行うことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態１における同期機の励磁制御システムの構成図。
【図２】本発明の実施形態１における界磁電流設定値順次変更器に記憶する界磁電流設定器の設定パターンの一例を示す図。
【図３】本発明の実施形態２における同期機の励磁制御システムの構成図。
【図４】本発明の実施形態３における同期機の励磁制御システムの構成図。
【図５】本発明の実施形態３における電機子電圧予測器に記憶する無負荷飽和特性曲線データの一例を示す図。
【図６】本発明の実施形態４における同期機の励磁制御システムの構成図。
【図７】本発明の実施形態５にて同期機の励磁制御システムに付加した無負荷飽和特性曲線作成器の構成を示す図。
【図８】本発明の実施形態５における無負荷飽和特性曲線作成器により作成される無負荷飽和特性曲線の一例を示す図。
【図９】従来技術における同期機の励磁制御システムの構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。  
なお、本発明の各実施形態は同期機の無負荷飽和特性試験装置および無負荷飽和特性試験方法を主眼とするものであるため、同期機の励磁制御装置８内に設けられている図９の自動電圧調整部（ＡＶＲ）９や過励磁制限部１０等は構成図から省略している。
【００１７】
［実施形態１］  
以下、図１に示す同期機の励磁制御システムの構成図を参照して実施形態１について説明する。ただし、図９に記載されている部品や手段と同一のものには同一符号を付して重複する説明は適宜省略する。
【００１８】
（構成）
図１において、１は同期発電機（以下、同期機という）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、回転子軸または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すなわち、同期機の出力端子は、図示しない主変圧器および並列用遮断器を介して電力系統に接続されている。
【００１９】
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２、界磁遮断器３を介してサイリスタ整流器４の直流端子に接続され、このサイリスタ整流器４から界磁電流ＩＦが供給されるようになっている。この同期機１の励磁方式は自励式のためサイリスタ整流器４の交流端子は励磁電源変圧器５を介して同期機１の出力端子に接続された主回路に接続されている。  
６は初期励磁用電源としてのバッテリであり、初期励磁コンタクタ７を介してサイリスタ整流器４の直流端子間に接続されている。
【００２０】
本実施形態１による同期機無負荷飽和特性試験部１２は、図１には示していない励磁制御装置の内部に設けられるもので、計器用変圧器（ＰＴ）１４により制御回路で使用する信号レベルに変換された同期機１の電機子電圧Ｖｇを電機子電圧計測記録器２１にて計測し自動的に記録する。同様にして、励磁電源変圧器５の２次回路に設けた計器用変流器（ＣＴ）１６により制御回路で使用する信号レベルに変換された界磁電流Ｉｆを界磁電流計測記録器２２にて計測し自動的に記録する。
【００２１】
２３は界磁電流設定器１５の電流設定値Ｉｒを順次変更するための界磁電流設定値順次変更器であり、一例として図２で示す電流設定値Ｉｒの設定パターンを予め記憶している。２４は無負荷飽和特性試験時に作業員から界磁電流設定値順次変更器２３に入力される自動無負荷飽和特性試験開始指令である。
【００２２】
界磁電流設定値順次変更器２３に設定された電流設定値Ｉｒの設定パターンは、図２で示すように、界磁電流設定器１５の設定値［pu］が例えば、０．３［pu］，０．４［pu］，０．５［pu］，０．６［pu］，０．７［pu］，０．８［pu］，０．９［pu］，１．０［pu］のとき一定時間（ｔ秒）変化しない一定部分と、一定の変化率で増加する傾斜部分とを順次組み合わせることにより、全体として時間の経過と共に増加するように形成されている。すなわち、図２に示す設定パターンは、時間の経過とともに電流設定値Ｉｒが順次増加するようになっている。
【００２３】
界磁電流設定値順次変更器２３によって自動的に変更された界磁電流設定器１５の設定値Ｉｒと計器用変流器９から出力された界磁電流Ｉｆとの偏差は、加算部１７で常時演算されその演算結果が界磁電流制御手段１８に入力される。
【００２４】
これにより界磁電流制御手段１８は、界磁電流設定値順次変更器２３によって順次変更された界磁電流設定器１５の電流設定値Ｉｒを目標値としたフィードバック制御を行い、サイリスタ整流器４から出力される励磁電流が図２のパターンに近似して増加するようにサイリスタ整流器に与える点弧信号の位相角を調節する。
【００２５】
（作用）
本実施形態１では、同期機無負荷飽和特性試験部１２によって同期機１の無負荷飽和特性試験を行なう場合、作業員は手動で初期励磁コンタクタ７を投入し、次いで界磁遮断器３を投入して先ず界磁巻線１Ｂに初期励磁電流を流す。この初期励磁電流が流れたことにより、同期機１の電機子電圧ｖｇが自己励磁に必要な大きさまで確立したことを作業員は確認すると、次に初期励磁コンタクタ７を開放する。
【００２６】
その後、作業員が自動無負荷飽和特性試験開始指令２４を界磁電流設定値順次変更器２３に与える。すると、界磁電流設定値順次変更器２３は界磁電流設定器１５の電流設定値Ｉｒを図２に示すパターンのように時間の経過と共に増加するように変更する。
【００２７】
界磁電流設定値順次変更器２３はさらに、界磁電流設定器１５の電流設定値Ｉｒが一定値になっているｔ秒内で電機子電圧計測記録器２１および界磁電流計測記録器２２に対して同一時刻に記録指令を出す。このことにより界磁電流設定器１５の電流設定値Ｉｒが一定値のｔ秒内で電機子電圧計測記録器２１により電機子電圧Ｖｇを自動的に記録し、かつ界磁電流計測記録器２２により界磁電流Ｉｆを自動的に記録する。
【００２８】
作業員は、このようにして電機子電圧計測記録器２１および界磁電流計測記録器２２に記録されたデータを図示しないグラフィック装置に入力し、横軸に界磁電流Ｉｆをプロットし、縦軸に対応する時刻の電機子電圧Ｖｇをプロットすることによって同期機１の無負荷飽和特性曲線を計測する。
【００２９】
以上の説明では、自動無負荷飽和特性試験開始指令２４から界磁電流設定値順次変更器２３に与える指令は増加方向の指令であるが、界磁電流設定値Ｉｒが一旦１．０［pu］に到達したあと、自動無負荷飽和特性試験開始指令２４から減少方向の指令を界磁電流設定値順次変更器２３に与えて界磁電流Ｉｆが減少するときの無負荷飽和特性曲線を描くようにしてもよい。
【００３０】
（効果）
以上説明したように、本実施形態１によれば、作業員は初期励磁によって電機子電圧Ｖｇが自己励磁に必要な大きさまで確立したあと、界磁電流設定値順次変更器２３に自動無負荷飽和特性試験開始指令２４を与えるのみで界磁電流設定器１５の界磁電流設定値Ｉｒを漸増させて同期機１の無負荷飽和特性を計測することができる。
【００３１】
［実施形態２］  
次に、図３に示す同期機の励磁制御システムの構成図を参照して実施形態２について説明する。ただし、図１に記載されている部品や手段と同一のものには同一符号を付して重複する説明は適宜省略する。
【００３２】
（構成）
図３において、本実施形態２が図１で示した実施形態１と相違する点は、作業員が無負荷飽和特性試験開始に先立って、手動で初期励磁コンタクタ７および界磁遮断器４を投入するのではなく、自動無負荷飽和特性試験開始指令２４によって初期励磁コンタクタ７および界磁遮断器４に対して投入指令を出す界磁遮断器制御回路２５を新たに設けたことを特徴とするものである。その他の構成は実施形態１と同様である。
【００３３】
本実施形態２の界磁電流設定値順次変更器２３は、自動無負荷飽和特性試験開始指令２４を受けても直ちに動作せずに電機子電圧Ｖｇが同期機の自己励磁に必要な大きさまで確立した後に起動するように構成されている。
【００３４】
例えば、界磁電流設定値順次変更器２３には時間協調用タイマーが組み込まれており、自動無負荷飽和特性試験開始指令２４を受けてからある時間経過して電機子電圧Ｖｇの大きさが同期機の自己励磁に必要な大きさに確立したことを界磁遮断器制御回路２５が検出してから若干時間が経ってから起動するように構成されている。
【００３５】
（作用）
本実施形態２では、作業員が自動無負荷飽和特性試験開始指令２４を出すと、その指令２４は界磁電流設定値順次変更器２３および界磁遮断器制御回路２５に与えられる。
【００３６】
すると、まず、界磁遮断器制御回路２５が直ちに初期励磁コンタクタ７を投入し、続いて界磁遮断器４を投入する。これにより、バッテリ６から同期機界磁巻線１Ｂに初期励磁電流が供給される。
【００３７】
初期励磁電流が供給されたことによって同期機１に電機子電圧Ｖｇが発生し、その大きさが自己励磁に必要な大きさになると、界磁遮断器制御回路２５がこれを検出し、初期励磁コンタクタ７のみに開放指令を出す。ここで、自動無負荷飽和特性試験開始指令２４が界磁遮断器制御回路２５に与えられてから初期励磁コンタクタ７が開放されるまでにＴ秒要したとする。
【００３８】
界磁電流設定値順次変更器２３は、界磁遮断器制御回路２５が自動無負荷飽和特性試験開始指令２４を受けてからＴ秒を若干経過した時刻（Ｔ＋α）で、前述の実施形態１と同様に図２のパターンに基づいて界磁電流設定器１５の電流設定値Ｉｒを時間の経過と共に増加するように変更する。界磁電流設定値順次変更器２３はさらに、界磁電流設定器１５の電流設定値Ｉｒが一定値になっているｔ秒内で電機子電圧計測記録器２１および界磁電流計測記録器２２に対して同一時刻に記録指令を出す。これにより界磁電流設定器１５の電流設定値Ｉｒが一定値のｔ秒間内に電機子電圧計測記録器２１で電機子電圧Ｖｇを自動的に記録し、かつ界磁電流計測記録器２２で界磁電流Ｉｆを自動的に記録する。
【００３９】
作業員は、このようにして記録された界磁電流Ｉｆ、対応する電機子電圧Ｖｇを図示していないグラフィック装置に入力して同期機１の無負荷飽和特性曲線を計測する。  
なお、同期機１の電機子以外からサイリスタ整流器３の電源を供給する他励方式においては、初期励磁コンタクタ７とバッテリ６は不要になるが、他励電源の入、切は上述した説明と同じである。
【００４０】
また、以上の説明では、界磁電流設定値順次変更器２３に時間協調用タイマーを組み込んで、界磁遮断器制御回路２５が動作した後に起動するように構成したが、界磁電流設定値順次変更器２３に時間協調用タイマーを組み込む替わりに、界磁遮断器制御回路２５が初期励磁コンタクタ７に開放指令を出力した条件とか、初期励磁コンタクタ７に連動する補助接点が開放されたという条件を界磁電流設定値順次変更器２３に入力するように構成してもよい。
【００４１】
（効果）
以上説明したように、実施形態２によれば、作業員は初期励磁コンタクタ７、界磁遮断器４が開放状態のときに自動無負荷飽和特性試験開始指令２４を出すのみで初期励磁コンタクタ７の投入から電機子電圧Ｖｇの確立、初期励磁コンタクタ７の開放、その後の同期機の無負荷飽和特性の計測を自動で行うことができる。この結果、実施形態１に比べて作業員の負担を一層軽くすることができる。
【００４２】
［実施形態３］  
次に、図４に示す同期機の励磁制御システムの構成図を参照して実施形態３について説明する。ただし、図１乃至図３に記載されている部品や手段と同一のものには同一符号を付して重複する説明は適宜省略する。
【００４３】
（構成）
図４において、本実施形態３が図１で示した実施形態１と相違する点は、界磁電流計測記録器２２で得られた界磁電流Ｉｆに基づいて「電機子電圧予測」を算出する電機子電圧予測器２６と、この電機子電圧予測器２６の「電機子電圧予測」と電機子電圧計測記録器２１で実測された電機子電圧Ｖｇとを比較して両者の差が予め定めた許容範囲から外れたとき同期機１に異常があると判定する異常判定器２７とを設け、この異常判定器２７が同期機１の異常と判定した場合、界磁遮断器引外し回路（Ｔｒｉｐ）２８によって界磁遮断器３を開放して自動無負荷飽和特性試験を自動停止することを特徴とするものである。
【００４４】
なお、電機子電圧予測器２６には、同期機設計時の無負荷飽和特性曲線データ、同期機製作試験時の無負荷飽和特性曲線データ、もしくはそれ以前に実施された無負荷飽和特性試験時に得られた無負荷飽和特性曲線データを予め記憶させておくものとする。図５は電機子電圧予測器２６に記憶させておく無負荷飽和特性曲線データの一例である。
【００４５】
電機子電圧予測器２６は、界磁電流Ｉｆを入力すると予め記憶されている無負荷飽和特性曲線データに基づき「電機子電圧予測値」を出力する。その他は図１の実施形態１と同様である。
【００４６】
（作用）
本実施形態３では、同期機無負荷飽和特性試験部１２によって同期機１の無負荷飽和特性試験を行なう場合、作業員は手動で初期励磁コンタクタ７を投入し、次いで界磁遮断器３を投入して初期励磁電流を界磁巻線１Ｂに流す。この初期励磁電流が流れたことにより、同期機１の出力端子に自励可能な電機子電圧Ｖｇが発生したあと、初期励磁コンタクタ７を開く。
【００４７】
その後、作業員が自動無負荷飽和特性試験開始指令２４を界磁電流設定値順次変更器２３に与えると、界磁電流設定値順次変更器２３は図２のパターンに示すように界磁電流設定器１５の電流設定値Ｉｒを時間の経過と共に増加するように変更する。
【００４８】
実施形態１の場合と同様に界磁電流設定値順次変更器２３は、界磁電流設定器１５の電流設定値Ｉｒが一定値になっているｔ秒内で電機子電圧計測記録器２１および界磁電流計測記録器２２に対して同時刻に記録指令を出す。
【００４９】
このことにより界磁電流設定器１５の電流設定値Ｉｒが一定値を保つｔ秒間内に電機子電圧計測記録器２１で電機子電圧Ｖｇを自動的に記録し、かつ界磁電流計測記録器２２で界磁電流Ｉｆを自動的に記録する。
【００５０】
ところで、本実施形態３では、電機子電圧予測器２６が界磁電流Ｉｆを入力すると予め記憶されている無負荷飽和特性曲線データに基づき「電機子電圧予測値」を出力する。この「電機子電圧予測値」と実測された電機子電圧Ｖｇとが異常判定器２７に入力され、その差が許容範囲内であれば正常、許容範囲から外れている場合、同期機１に異常が発生していると判定する。
【００５１】
異常判定器２７が同期機１に異常が発生していると判定した場合、界磁遮断器引外し回路２８に界磁遮断器引き外し指令を出力し、界磁遮断器３を開放する。これ以降、同期機界磁巻線１Ｂへの界磁電流の通電は停止され、同期機の無負荷飽和特性が計測されることなく、自動無負荷飽和特性試験は自動停止される。
【００５２】
（効果）
以上説明したように、本実施形態３によれば、作業員は自動無負荷飽和特性試験開始指令２４を出すだけで同期機１の無負荷飽和特性を計測でき、しかも、実測した電機子電圧と界磁電流から予測した電機子電圧予測値とを比較して両者の差が許容範囲から外れている場合、同期機１の異常と判定して自動無負荷飽和特性試験を自動停止することができるので、作業員の負担を軽減することができる。
【００５３】
［実施形態４］  
次に、図６に示す同期機の励磁制御システムの構成図を参照して実施形態４について説明する。ただし、図１乃至図４に記載されている部品や手段と同一のものには同一符号を付して重複する説明は適宜省略する。
【００５４】
（構成）
図６において、本実施形態４は図３の実施形態２と図４の実施形態３とを組み合わせたことを特徴とするものである。
【００５５】
（作用）
本実施形態４の場合、作業員が自動無負荷飽和特性試験開始指令２４を出すと、その指令２４は界磁電流設定値順次変更器２３と界磁遮断器制御回路２５とに与えられる。これにより初期励磁コンタクタ７、界磁遮断器４が順次投入され、初期励磁電流が供給されたことによって同期機１に電機子電圧Ｖｇが発生し、その電機子電圧Ｖｇの大きさが同期機の自己励磁に必要な大きさになると界磁遮断器制御回路２５が動作して初期励磁コンタクタ７のみを開放する。
【００５６】
その後、界磁電流設定器１５の電流設定値Ｉｒを時間の経過と共に増加するように変更していき、一定値を保っているｔ秒間内に電機子電圧計測記録器２１で電機子電圧Ｖｇを、界磁電流計測記録器２２で界磁電流Ｉｆを自動的に記録する点は実施形態１と同様であるが、本実施形態４では、電機子電圧予測器２６から出力された界磁電流Ｉｆに基づいた「電機子電圧予測値」と実測された電機子電圧Ｖｇとの差が異常判定器２７に入力され、両者の差が許容範囲内であれば正常、許容範囲から外れている場合は同期機１に異常が発生しているものと判定される。
【００５７】
異常判定器２７が同期機１に異常が発生していると判定した場合、界磁遮断器引外し回路２８に界磁遮断器引き外し指令が入力され、界磁遮断器３は開放される。これにより同期機界磁巻線１Ｂへの励磁電流の通電は停止され、自動無負荷飽和特性試験は自動停止する。
【００５８】
（効果）
以上説明したように、本実施形態４によれば、作業員が、界磁遮断器開放状態時に自動無負荷飽和特性試験開始指令２４を与えるのみで同期機の無負荷飽和特性を計測でき、試験中の電機子電圧Ｖｇの異常監視も行うことができるため、自動で無負荷飽和特性試験を実施する簡便で安全な励磁制御システム及び励磁制御方法を提供することが可能となる。
【００５９】
［実施形態５］  
次に、図７に示す同期機の励磁制御システムの構成図を参照して実施形態５について説明する。ただし、図１に記載されている部品や手段と同一のものには同一符号を付して重複する説明は適宜省略する。
【００６０】
（構成）
以上説明した実施形態１乃至４では、電機子電圧計測記録器２１および界磁電流計測記録器２２で記録した電機子電圧Ｖｇおよび界磁電流Ｉｆを、作業員自身がグラフ用紙等に転記して無負荷飽和特性曲線を描くようにしたが、本実施形態５では図７で示すように電機子電圧計測記録器２１および界磁電流計測記録器２２でそれぞれ同一時刻（実際にはｔ秒間内の時刻）に計測された界磁電流Ｉｆと電機子電圧Ｖｇとを新たに設けた無負荷飽和特性曲線作成器２９に取り込むことにより、人手を介さずに自動で無負荷飽和特性曲線を作成することを特徴とするものである。
【００６１】
（作用）
本実施形態５では、無負荷飽和特性曲線作成器２９に電機子電圧計測記録器２１により順次計測された電機子電圧（Ｖｇ１、Ｖｇ２、Ｖｇ３、・・・、Ｖｇｎ）と、これら電機子電圧（Ｖｇ１、Ｖｇ２、Ｖｇ３、・・・、Ｖｇｎ）と同一時刻に界磁電流計測記録器２２によって計測された界磁電流（Ｉｆ１、Ｉｆ２、Ｉｆ３、・・・、Ｉｆｎ）とを入力すれば、無負荷飽和特性曲線作成器２９内で２次元データ（(Ｉｆ１、Ｖｇ１)、(Ｉｆ２、Ｖｇ２)、(Ｉｆ３、Ｖｇ３)、・・・、(Ｉｆｎ、Ｖｇｎ)）が作成され、かつ、横軸に界磁電流Ｉｆのデータ、縦軸に電機子電圧Ｖｇのデータをプロットして図８のような同期機の無負荷飽和特性曲線を自動的に作成する。なお、電機子電圧Ｖｇと界磁電流Ｉｆの添字（１、２、３・・・）は、記録されたデータの時系列の順序を表している。
【００６２】
（効果）
以上説明したように、本実施形態５によれば、前述した実施形態１乃至４の奏する作用効果に加えて、人手によらず計測されたデータに基づいて自動で無負荷飽和特性曲線を作成することができる。
【００６３】
［各実施形態に共通する効果］
以上述べた本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、初期励磁によって電機子電圧Ｖｇが自己励磁に必要な大きさまで確立した後に自動無負荷飽和特性試験開始指令２４に基づいて界磁電流設定値順次変更器２３で界磁電流設定器１５の界磁電流設定値Ｉｒを漸増させることにより同期機１の無負荷飽和特性試験を自動で実施することができる。
【００６４】
なお、以上説明した実施形態は、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】
【００６５】
１…同期機、１Ａ…電機子、１Ｂ…界磁巻線、２…摺動接触部、３…界磁遮断器、４…サイリスタ整流器、５…励磁電源変圧器、６…バッテリ、７…初期励磁コンタクタ、８…励磁制御装置、９…自動電圧調整部（ＡＶＲ）、１０…過励磁制限部、１１…減算器、１２…同期機無負荷飽和特性試験部、１３…切替器、１４…計器用変圧器、１５…界磁電流設定器、１６…計器用変流器、１７…減算器、１８…界磁電流制御手段、２１…電機子電圧計測記録器、２２…界磁電流計測記録器、２３…界磁電流設定値順次変更器、２４…自動無負荷飽和特性試験開始指令、２５…界磁遮断器制御回路、２６…電機子電圧予測器、２７…異常判定器、２８…界磁遮断器引外し回路、２９…無負荷飽和特性曲線作成器。
【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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【図９】
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