(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期発電機と、設定電圧と上記同期発電機の出力電圧とを比較して上記同期発電機の出力電圧を一定に制御する自動電圧調節器とを有する発電設備を２系統備え、各々の系統が負荷に電力を供給する２重系電源システムにおいて、
上記２系統の上記設定電圧を設定する手段として、各別のディジタル式電圧設定器と遠隔設定操作用リレー手段とを備え、上記遠隔設定操作用リレー手段の操作により当該２系統の各ディジタル式電圧設定器に同一の電圧設定操作用の信号を夫々供給することを特徴とする自動電圧調整器の電圧設定方法。
【請求項２】
上記２系統が遮断器を介して負荷に電力を供給することを特徴とする請求項１に記載の自動電圧調整器の電圧設定方法。
【請求項３】
設定電圧と同期発電機の出力電圧とを比較して上記同期発電機の出力電圧を一定に制御する自動電圧調節器とを有する励磁装置を２セット備え、常用側の励磁装置の故障時に、待機側の励磁装置に切り替えて、発電を継続する待機冗長２重系電源システムにおいて、
上記常用側と待機側の励磁装置の上記設定電圧を設定する手段として、各別のディジタル式電圧設定器と遠隔設定操作用リレー手段とを備え、上記遠隔設定操作用リレー手段の操作により当該２系統の各ディジタル式電圧設定器に同一の電圧設定操作用の信号を夫々供給することを特徴とする自動電圧調整器の電圧設定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機設備の機器故障によるシステムダウンを避け、安定に電力供給を行う各種冗長２重系の電源システムにおける自動電圧調整器の電圧調整方法に係り、特に高精度のディジタル式電圧設定器を採用した制御回路構成の簡素化を図るようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動電圧調整器などで同期発電機の出力電圧を一定に制御する発電機設備を２系統並列運転して、負荷装置に電力を安定に供給する２重系電源システムや、励磁装置だけを待機冗長２重系とし、励磁装置が故障時に待機用励磁装置に切替えて安定に電力供給を継続する電源システムなどでは、常に発電機電圧を精度良く一定に保つ上で、電圧設定器の設定電圧精度が重要となるが、従来の、特に遠隔設定操作が可能な電動式電圧設定器は精度が悪く、これをカバーするための各種制御回路が採用されている。
【０００３】
第１の従来例である２系統の発電機設備の並列運転による２重系電源システムのブロック図を図３に示す。
同図において、Ａ系統の同期発電機１の出力と、Ｂ系統の同期発電機１−１の出力は、夫々遮断器１２、１２−１を通して接続され、負荷装置１０に供給されており、並列運転や、一方の系統が故障しても、他方の系統から電力供給を継続する、非常発電設備としての運転等を行う。
Ａ、Ｂ両系統の発電機電圧を揃え、かつ一定に制御するため、夫々の系統において、自動電圧調整器３、３−１のコントローラ２２、２２−１に設定電圧とフィードバック信号を入力し、コントローラの出力制御信号でサイリスタ変換器２１、２１−１を制御して界磁巻線２、２−１に流す界磁電流を調整する。
図３で、４、４−１は励磁電力を供給するためのサイリスタトランス、５、５−１は発電機電圧のフィードバックトランス、８、８−１は電動式電圧設定器、６、６−１は設定電圧増加用の遠隔設定操作用リレー接点、７、７−１、は設定電圧減少用遠隔設定操作用リレー接点である。
電圧設定器にはポテンショメーター１９、１９−１をサーボモータ２０、２０−１で回転させて抵抗比を変える電動式電圧設定器が遠隔操作用として従来から一般に採用されており、接点６、６−１を閉にした時、設定電圧が増加し、接点７、７−１を閉にした時、設定電圧が減少するように構成されている。
このような電圧設定器では、ポテンショメーターの抵抗値が周囲温度の変化等でドリフトし易く、又設定動作時間のバラツキがあって、Ａ、Ｂ両系統の発電機端子電圧に差異が生じ、このため並列運転時に、各発電機の無効電力の配分が不均一になる。
このため、Ａ、Ｂ両系統の発電機の無効電力を計器用変流器１３、１３−１及び計器用変圧器１４、１４−１により無効電力トランスジューサ１５、１５−１で検出し、夫々の無効電力の差が零になるよう自動無効電力装置１６で制御し、Ａ、Ｂ両系統の設定電圧設定用の遠隔設定操作用リレー接点７、７−１を夫々の発電機の無効電力の発生状態に応じて動作させて設定電圧の自動修正を行い、両発電機の無効電力を等配分に、即ち、両発電機の端子電圧を同一にしている。
【０００４】
第２の従来例である励磁装置を待機冗長２重系とする電源システムのブロック図を図４に示す。
同図において、常用側の励磁装置は、自動電圧調整器３、サイリスタトランス４、発電機電圧のフィードバックトランス５、電動式電圧設定器８、遠隔設定操作用リレー接点６及び７で構成されており、第１の従来例で説明したように、発電機電圧を一定にする制御を行っている。
一方、待機側の励磁装置は、自動電圧調整器３−１、常用側と共通のサイリスタトランス４及びフィードバックトランス５、電動式電圧設定器８−１、遠隔設定操作用リレー６−１及び７−１、自動設定調節器１７で構成されており、常用側の励磁装置が故障した時、切替器１１で待機側の励磁装置に切り替えて発電機の発電を継続させる。
このような電源システムにおいては、待機側の励磁装置の出力、即ち、自動電圧調整器のサイリスタ変換器出力電圧を、常用側のサイリスタ変換器出力電圧に常に追従させている必要があるが、電動式電圧設定器は前述のように精度が悪く設定動作時間にバラツキがあるため、両出力電圧には差異が生ずる。
このため、常用側と待機側の夫々のサイリスタ変換器２１、２１−１出力電圧信号を自動設定調整器１７のコンパレータ１８で比較し、これらの差異の状況に応じてリレー６−１、或は７−１を動作させ、待機側の電圧信号が低い時はリレー接点６−１を閉にして待機側の設定電圧を上げて修正し、逆に待機側の電圧信号が高い時はリレー接点７−１を閉にして待機側の設定電圧を下げて修正して、常に両電圧信号を零にするような制御回路を設けている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記した第１及び第２の従来例の電動式電圧設定器を使う場合は、次のような問題点があった。
先ず、図３に示す第１の従来例の場合には、電動式電圧設定器の精度上の問題に起因して生ずる各発電機の無効電力の配分が不均一になるのをカバーするため、複雑な回路構成の無効電力配分制御を行わなければならないといった問題点があった。
また、図４に示す第２の従来例の場合には、電動式電圧設定器の精度上の問題に起因して生ずる、各励磁装置の出力電圧の不揃いをカバーするため、複雑な回路構成の自動電圧追従制御を行わなければならないといった問題点があった。
本発明は、上記課題（問題点）を解決し、構成が簡単で、かつコスト低減がはかれる自動電圧調整器の電圧設定方式を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の自動電圧調整器の電圧設定方法は、上記課題を解決するために、請求項１に記載のものでは、同期発電機と、設定電圧と上記同期発電機の出力電圧とを比較して上記同期発電機の出力電圧を一定に制御する自動電圧調節器とを有する発電設備を２系統備え、各々の系統が負荷に電力を供給する２重系電源システムにおいて、上記２系統の上記設定電圧を設定する手段として、各別のディジタル式電圧設定器と遠隔設定操作用リレー手段とを備え、上記遠隔設定操作用リレー手段の操作により当該２系統の各ディジタル式電圧設定器に同一の電圧設定操作用の信号を夫々供給するように構成した。
この場合、請求項２に記載のように、上記２系統が遮断器を介して負荷に電力を供給するようにすることが望ましい。
また、上記構成に代え、請求項３に記載のように、設定電圧と同期発電機の出力電圧とを比較して上記同期発電機の出力電圧を一定に制御する自動電圧調節器とを有する励磁装置を２セット備え、常用側の励磁装置の故障時に、待機側の励磁装置に切り替えて、発電を継続する待機冗長２重系電源システムにおいて、上記常用側と待機側の励磁装置の上記設定電圧を設定する手段として、各別のディジタル式電圧設定器、と遠隔設定操作用リレー手段を備え、上記遠隔設定操作用リレー手段の操作により当該２系統の各ディジタル式電圧設定器に同一の電圧設定操作用の信号を夫々供給するように構成することもできる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の第１及び第２の各実施の形態を図１及び図２を参照して説明する。
第１の実施の形態：
図１は、２系統の発電機設備の並列運転による２重系電源システムに本発明の自動電圧調整器の電圧設定方式を適用した本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。
図１は、図３に示す第１の従来例の構成から無効電力の検出部１３、１４、１５と自動無効電力装置１６を取除き、電動式電圧設定器８、８−１をディジタル式電圧設定器９、９−１に置換したものである。
従って、従来の構成に対応する要素機能は図３と同一の符号を使用しており、その詳細説明は省略する。
【０００８】
図１で、９、９−１はＡ、Ｂ両系統に使われる遠隔設定操作が可能なディジタル式電圧設定器の一例である。
遠隔設定操作用リレー接点６及び７により両系統の設定電圧が共通に同時設定され、接点６が閉の時増加、接点７が閉のとき減少、各接点が開の時停止する。
設定電圧値に関するプログラムはメモリ２５に記録されており、リレー接点６及び７の状態を入力回路２３を通してＣＰＵ２４で判断して設定データを選びＤ／Ａ変換器２６でアナログ信号に変換して設定電圧を出力する。
このような電圧設定器によって得られる設定電圧の温度ドリフトは１ｍｖ以下／１０℃ときわめて精度が高い上、設定変更中でも動作時間のバラツキが生じない。このため、電圧設定器で無効電力の調整を兼用でき、従来必要であった無効電力調整のための回路は不要となった。
【０００９】
この設定電圧は、Ａ、Ｂ両系とも常に同じ大きさで、夫々の自動電圧調整器３、３−１内のコントローラ２２、２２−１に入力される。
一方、Ａ、Ｂ両系統の同期発電機１及び１−１の各出力は、遮断器１２、１２−１を通して接続され負荷装置１０に供給されており、両発電機の電圧は同一である。
この発電機電圧は、Ａ、Ｂ両系統で夫々フィードバックトランス５、５−１を通してコントローラ２２、２２−１にフィードバックされ、サイリスタ変換器２１、２１−１を制御し、界磁巻線２、２−１に流す界磁電流を調整する。
このように、設定電圧が同一で、共通の発電機電圧をフィードバックするのでＡ、Ｂ両系統の発電機端子電圧は同一に制御され、従って各発電機の無効電力の配分は常に同一になる。
【００１０】
第２の実施の形態：
図２は、励磁装置を待機冗長２重系とする電源システムに本発明の自動電圧調整器の電圧設定方式を適用した本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。
図２に示す本実施の形態のものでは、図４に示す第２の従来例の構成から自動設定調節器１７を取除き、電動式電圧設定器８、８−１をディジタル式電圧設定器９、９−１に置換したものである。
従って、従来の構成に対応する要素機能は図４と同一の符号を使用しており、その詳細説明は省略する。
図２で、常用側の励磁装置は第１の実施の形態で使用するものと同じディジタル式電圧設定器９、遠隔設定操作用リレー接点６及び７、コントローラ２２及びサイリスタ変換機２１から成る自動電圧調整器３、サイリスタトランス４、フィードバックトランス５から構成されており、同期発電機１の界磁巻線２に流す界磁電流を調整して発電機電圧を一定制御する。
一方、待機側の励磁装置は、常用側と同じディジタル式電圧設定器９−１及びリレー接点６、７、コントローラ２２−１及びサイリスタ変換機２１−１から成る自動電圧調整器３−１、常用側と共通のサイリスタトランス４及びフィードバックトランス５から構成されており、サイリスタ変換機の出力側で切替器１１により切り離されているため、励磁電圧を発生した状態のままで待機している。
そして、常用側の一部に故障が生じた時、図２では省略しているが、切替装置によって待機側に切替えて発電を継続させる。
このように、常用側も待機側も、同時設定される同じ大きさで、かつ精度の高い設定電圧であり、発電機電圧のフィードバック量も同一であるため、従来のように複雑な回路構成で自動電圧追従制御を行う必要はなく、自動電圧調整３、３−１のコントローラ２２、２２−１を制御するのみで待機側励磁装置の出力励磁電圧を常用側のそれに精度良く揃えることができ、待機側へのスムーズな切り替えができる。
【００１１】
【発明の効果】
本発明は、上述したような自動電圧調整器の電圧設定方法としたので、次に示すような優れた効果を有する。
(ａ)請求項１に記載の自動電圧調整器の設定方法によれば、発電機設備を２系統並列運転する２重系電源システムにおいて、各発電機の無効電力を等配分するための複雑な制御回路が不要となるため、システムの信頼度が高まり、かつ、コスト低減がもたらされる。
この場合、請求項２に記載のように、請求項１の発明において、２系統と各発電機間に遮断器を設ける構成とすれば、故障した系統の発電機の電力供給の遮断やこれに代わる発電機からの電力供給の投入を円滑、適切に行うことができる。
(ｂ)また、請求項３のものでは、励磁装置を待機冗長２重系とする電源システムにおいて、待機側の励磁装置の出力励磁電圧を常用側のそれに自動追従させるための複雑な制御回路が不要となるため、システムの信頼度が高まり、かつ、コスト低減がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく自動電圧調整器の電圧設定方式を適用した発電機設備を２系統並列運転する２重系電源システムについての本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明に基づく自動電圧調整器の電圧設定方式を適用した励磁装置を待機冗長２重系とする電源システムについての本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図３】従来の発電機設備を２系統並列運転する２重系電源システムのブロック図である。
【図４】従来の励磁装置を待機冗長２重系とする電源システムのブロック図である。
【符号の説明】
１、１−１：同期発電機
２、２−１：界磁巻線
３、３−１：自動電圧調整器
４、４−１：サイリスタトランス
５、５−１：フィードバックトランス
６、６−１：遠隔設定操作用リレー（設定値増用）
７、７−１：遠隔設定操作用リレー（設定値減用）
９、９−１：ディジタル式電圧設定器
１０：負荷装置
１１：切替器
１２、１２−１：遮断器
２１、２１−１：サイリスタ変換器
２２、２２−１：コントローラ
２３：入力回路
２４：ＣＰＵ
２５：メモリ
２６：Ｄ／Ａ変換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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