(57)【要約】【課題】ガバナ制御とガバナ応答の不一致によるハンチングを回避し、同期投入をより確実に行うことのできる同期制御システムを提供する。【解決手段】母線１００の周波数および発電装置１０２の周波数を入力する入力部と、入力した周波数を比較して同期制御が必要か否かを判定する比較部（ＳＡ１）と、周波数の比較結果から周波数制御に必要な差分を演算し周波数制御を行う演算制御部８と、演算制御部８からの周波数上げ指令をエンジンのガバナへ出力する上げ制御部９と、演算制御部８からの周波数下げ指令をエンジンのガバナへ出力する下げ制御部１０とを備え、同期制御開始点を発電装置の定格周波数以上とし、且つ定格周波数以上となった時点で所定の時間同期制御を行わず、エンジン回転数の動揺がなくなった時点で同期制御を開始する機能を有する構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
母線の周波数および前記母線に並入される発電装置の周波数を入力する入力部と、入力した周波数を比較して同期制御が必要か否かを判定する比較部と、周波数の比較結果から周波数制御に必要な差分を演算し周波数制御を行う演算制御部と、前記演算制御部からの周波数上げ指令を発電装置を駆動するエンジンのガバナへ出力する上げ制御部と、前記演算制御部からの周波数下げ指令を前記エンジンのガバナへ出力する下げ制御部とを備え、同期制御開始点を発電装置の定格周波数以上とし、且つ定格周波数以上となった時点で所定の時間同期制御を行わず、エンジン回転数の動揺がなくなった時点で同期制御を開始する機能を有することを特徴とする同期制御システム。
【請求項２】
同期制御を開始し所定時間経過しても同期投入できない場合、同期制御を一旦停止し、エンジンの回転数の動揺を回避した時点で再度同期制御を開始する機能を有することを特徴とする請求項１記載の同期制御システム。
【請求項３】
再度同期制御する際に、周波数比較と周波数差分演算およびエンジンのガバナへの制御を制御周期を変化させて行う機能を有することを特徴とする請求項２に記載の同期制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置を商用母線や他の発電装置と並列運転させるために同期させる同期制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
母線に発電装置を接続した電力系統は、一般的に図４に示すように、母線１００に受電遮断器１０４、同期遮断器１０５および発電機遮断器１０６を介して発電装置１０２が接続された構成になっており、母線１００には母線周波数検出部１０１が設けられ、発電装置１０２の出力端には発電装置周波数検出部１０３が設けられている。そして発電装置１０２を母線１００に対して並列運転させるために同期制御システムが用いられる（特許文献１，２）。
【０００３】
従来の同期制御システムの構成および動作は図５に示すようになっている。すなわち、発電装置１０２が始動され、発電装置周波数検出部１０３によって検出された発電装置周波数がステップＳＢ１において判定され、定格周波数の９５％以上になったとき、ステップＳＢ２において母線周波数検出部１０１で検出された母線周波数と比較調整する同期制御が開始される。
【０００４】
そして同期渋滞タイマー６がタイムアップしているときは同期渋滞となる。同期渋滞タイマー６がタイムアップしていないときは、周波数差比較部７において目標値との周波数差が検出される。周波数差が不感帯外のときは周波数差分演算および制御部８において上げ制御９または下げ制御１０が行われ、それに応じたガバナ制御信号出力１５が出力される。
【０００５】
周波数差比較部７において目標値との周波数差が不感帯内であるときは、ステップＳＢ３において同期投入の可否が判断され、「可」であるときは同期遮断器投入指令１４が出される。「否」であるときは同期速度調整制御１１または同期ズラシ制御１２が行われ、それに応じたガバナ制御信号出力１５が出力される。
【０００６】
一般的に、電圧・位相・周波数が所定の条件を満たすことで同期投入が可能となるが、そのうち周波数に関しては、エンジンを起動して発電装置の定格回転数（周波数）付近から同期制御を開始する。エンジンの状態や目標周波数によって、目標周波数よりも低い周波数から同期制御を開始し、同期投入時逆電力にならないよう、発電機回転数（周波数）を一旦目標よりも高い周波数にするため、徐々に周波数を上げ、目標値より上がり過ぎると下げるといった調整を繰り返す。また、同期制御開始後に、一定時間以上経過しても同期投入できない場合は「故障」と判断し、警報を発報し同期制御を停止させる。
【特許文献１】特開平１１−３３２１０７号公報
【特許文献１】特開２００２−１７１６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、目標周波数より低い発電機周波数から同期制御を開始すると、一旦目標周波数より高い周波数になるようにガバナ上げ制御を行うが、エンジンのガバナは起動直後など冷温時の上げ方向の応答が悪い傾向があり、エンジンのガバナ制御とガバナ応答の不一致により目標周波数値に対しオーバーシュート量が大きくなる場合がある。
【０００８】
また、一旦目標周波数を超過すると次にガバナ下げ制御を行うが、ガバナ制御とガバナ応答の不一致によっては、図６に示すように周波数がハンチングし同期投入できないケースがある。その結果、同期制御開始後に一定時間以上経過しても同期投入できない場合は、「故障」と判断し警報を発報し同期制御を停止させ、故障手動復帰しないと再度同期制御を開始しないという課題があった。
【０００９】
そこで、本発明はガバナ制御とガバナ応答の不一致によるハンチングを回避し、同期投入を確実に行うことのできる同期制御システム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】
【００１０】
上記課題を達成するために請求項１の発明は、母線の周波数および前記母線に並入される発電装置の周波数を入力する入力部と、入力した周波数を比較して同期制御が必要か否かを判定する比較部と、周波数の比較結果から周波数制御に必要な差分を演算し周波数制御を行う演算制御部と、前記演算制御部からの周波数上げ指令を発電装置を駆動するエンジンのガバナへ出力する上げ制御部と、前記演算制御部からの周波数下げ指令を前記エンジンのガバナへ出力する下げ制御部とを備え、同期制御開始点を発電装置の定格周波数以上とし、且つ定格周波数以上となった時点で所定の時間同期制御を行わず、エンジン回転数の動揺がなくなった時点で同期制御を開始する機能を有する構成とする。
【００１１】
請求項２の発明は、同期制御を開始し所定時間経過しても同期投入できない場合、同期制御を一旦停止し、エンジンの回転数の動揺を回避した時点で再度同期制御を開始する機能を有する構成とする。
【００１２】
請求項３の発明は、再度同期制御する際に、周波数比較と周波数差分演算およびエンジンのガバナへの制御を一定周期で行うのではなく、制御周期を変化させて行う機能を有する構成とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、同期開始ポイントを変更し、再度の同期制御を行い、あるいは一定時間制御停止し制御周期を変化させることによってガバナ制御とガバナ応答の不一致によるハンチングを回避し、同期投入を確実に行うことのできる同期制御システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の３つの実施の形態を図１，２，３を用いて説明する。  
図１は、本発明の実施の形態の同期制御システムの構成と動作を示す図である。この同期制御システムが適用される電力系統は図４に示したものと同じである。
【００１５】
（第１の実施の形態）
本実施の形態の同期制御システムは、母線１００の周波数および発電装置１０２の周波数を入力する入力部と、入力した周波数を比較して同期制御が必要か否かを判定する比較部（ＳＡ１）と、周波数の比較結果から周波数制御に必要な差分を演算し周波数制御を行う演算制御部８と、演算制御部８からの周波数上げ指令をエンジンのガバナへ出力する上げ制御部９と、演算制御部８からの周波数下げ指令をエンジンのガバナへ出力する下げ制御部１０とを備え、同期制御開始点を発電装置の定格周波数以上とし、且つ定格周波数以上となった時点で所定の時間同期制御を行わず、エンジン回転数を上げ下げ制御しても回転数のフラツキが起こらないようになった時点で同期制御を開始する機能を有する構成とする。
【００１６】
まず発電装置１０２を始動し、発電装置周波数を定格回転数（周波数）以上に一旦上昇させる（ステップＳＡ１）。発電装置１０２が定格回転数以上になると、一旦エンジンのガバナ制御を停止し、制御停止タイマー４がタイムアップ後に同期制御を開始する（ステップＳＡ２）。制御停止タイマー４の設定時間は可変である。図２は発電装置周波数を定格回転数（周波数）以上に上昇させた後に、同期開始を行うポイントの状況を示す。
【００１７】
同期制御開始後、入力した母線周波数および発電装置周波数を周波数差比較部７にて比較した後、その周波数差分を演算および制御部８において算出し、徐々にエンジンのガバナに対し下げ制御信号１０を一定周期で出力し、発電装置１０２の回転数（周波数）を徐々に下げて調整する。下げ調整による同期制御１０は、同期投入時に逆電力にならないように発電装置周波数が進みの状態で投入するため、上げ調整による同期制御９よりも有利である。
【００１８】
母線周波数と発電装置周波数の差が所定範囲に達したときに、周波数差比較部７での比較結果が不感帯内であれば、回転数（周波数）の上げ制御、下げ制御を止め同期投入の可否判定を行う（ステップＳＡ３）。可否の結果に問題がなければ、同期遮断器１０５へ投入指令１４を出力し投入する。
【００１９】
本実施の形態の同期制御システムは、同期制御開始点を発電装置の定格回転数（周波数）以上とし、且つ定格周波数以上となった時点で一定時間同期制御を行わず、エンジン回転数を上げ下げ制御した際に起こる回転数のフラツキを回避した時点で同期制御を開始することで周波数ハンチングによる同期渋滞を緩和することができる。
【００２０】
（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態において、もし周波数差比較部７において目標周波数１０９との差が不感帯外であれば、下がり過ぎのため、エンジンのガバナに対し上げ制御信号９を出力し発電装置周波数を上げていく。この上げ制御９、下げ制御１０調整の繰返しで調整できず、その結果、所定時間内に母線周波数と発電装置周波数が所定範囲に達しないときは、同期渋滞タイマー６によりタイムアップとなる。同期渋滞タイマー６がタイムアップ後、再トライ制御ステップＳＡ４により再度同期制御を行う。再トライ制御開始後、制御停止タイマー４にて一旦制御を停止させエンジンの回転数（周波数）のフラツキをある程度終息させてから再度、同期制御を行う。
【００２１】
本実施の形態の同期制御システムは、同期制御を開始し一定時間経過しても同期投入できない場合、同期制御を一旦停止させ、エンジンの回転数のフラツキを回避した時点で再度同期制御を開始することができるので、同期渋滞発生頻度を軽減できる。
【００２２】
（第３の実施の形態）
本実施の形態においては、周波数差比較部７が制御周期を変化させる機能を有する。そして、再トライ制御となった場合、エンジンのガバナ制御周期を１回目と同じ一定周期間隔で上げ制御９または下げ制御１０するのではなく、周波数差比較部７内の制御周期を徐々（２〜６秒程度）に変化させ、エンジンのガバナに対し出力する。制御周期を変化させることでエンジンのガバナ応答と制御周期による不一致からおこるハンチングが防止される状況を図３に示す。
【００２３】
本実施の形態の同期制御システムは、周波数比較や周波数差分演算およびガバナへの制御を一定周期ではなく、制御周期を徐々に変化させることができるので、ガバナ制御とガバナ応答の不一致によるハンチングを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態の同期制御システムの構成と動作を示す流れ図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の同期制御システムの動作を説明する波形図。
【図３】本発明の第３の実施の形態の同期制御システムの動作を説明する波形図。
【図４】母線に並入される発電装置を備えた電力系統を示す結線図。
【図５】従来の同期制御システムの構成と動作を示す流れ図。
【図６】従来の同期制御システムの動作を説明する波形図。
【符号の説明】
【００２５】
４…制御停止タイマー、６…同期渋滞タイマー、７…周波数差比較部、８……周波数差分演算および制御部、９…上げ（増）制御、１０…下げ（減）制御、１１…同期速度調整制御、１２…同期ズラシ制御、１４…同期遮断器投入指令、１５…ガバナ制御信号出力、１００…母線、１０１…母線周波数検出部、１０２…発電装置、１０３…発電装置周波数検出部、１０４…受電遮断器（５２Ｒ）、１０５…同期遮断器（５２Ｂ）、１０６…発電機遮断器（５２Ｇ）、１０９…目標周波数、１１０…発電装置の出力波形、１１１…周波数制御タイミング波形、１１２…本発明における同期開始ポイント、１１３…従来の同期開始ポイント、１１４…再トライおよび制御停止タイマーによる間隔、１１５…制御不感帯。
【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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