(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの系統から入力される電圧をデジタル値に変換するアナログ・デジタル変換部、このアナログ・デジタル変換部によってデジタル値に変換された二つの系統の電圧を比較して、周波数、電圧及び位相を一致させる制御信号及び二つの系統間を接続する遮断器を投入する遮断器投入指令をソフトウエアによって形成するソフトウエア制御部を備え、上記ソフトウエア制御部は、上記遮断器投入指令を出力してから上記遮断器投入のフィードバック信号が入力されるまでの時間差を用いて上記遮断器投入指令の出力タイミングを調整することを特徴とする自動並列装置。
【請求項２】
アナログ・デジタル変換部に入力される二つの系統の電圧を上記二つの系統とは異なる他の二つの系統の電圧に切替える入力系統切替部を備え、ソフトウエア制御部には、上記二つの系統を他の二つの系統に切替える制御系統選択信号が入力されると共に、上記ソフトウエア制御部は、上記入力された制御系統選択信号に応じて上記入力系統切替部の切替えを制御することを特徴とする請求項１記載の自動並列装置。
【請求項３】
ソフトウエア制御部によって形成される遮断器投入指令及び遮断器投入のフィードバック信号を含む遮断器投入時の情報を保存する記憶装置を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の自動並列装置。
【請求項４】
ソフトウエア制御部によって形成される遮断器投入指令及び遮断器投入のフィードバック信号を含む遮断器投入時の情報を外部モニタに出力する第一の出力処理部を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項記載の自動並列装置。
【請求項５】
ソフトウエア制御部によって形成される遮断器投入指令及び上記遮断器投入時の二つの系統の電圧比較情報を外部監視装置に出力する第二の出力処理部を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項記載の自動並列装置。
【請求項６】
ソフトウエア制御部による二つの系統の電圧比較情報を表示する検出データ表示部を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項記載の自動並列装置。
【請求項７】
ソフトウエア制御部は、遮断器投入指令の検証に用いられる遮断器投入許可信号を形成することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項記載の自動並列装置。
【請求項８】
ソフトウエア制御部の設定を入力する設定入力部を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項記載の自動並列装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば発電プラントと送電線のように異なった電圧を有する二つの系統を、一つの系統の電圧を制御・調整し、電気的かつ機械的に二つの各系統に悪影響のないよう、自動的に、二つの系統を接続するように配置された遮断器を投入し、二つの系統を並列させる自動並列装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来の自動並列装置を示す構成図である。
図７において、１は系統側と発電機側の周波数を一致させる制御を行う自動揃速機能部、２は系統側と発電機側の位相差の制御を行い、遮断器に投入指令を発信する自動同期機能部、３は系統側と発電機側の電圧を平衡させるよう制御する自動電圧平衡機能部であり、１〜３は自動並列装置を構成する。４は電力系統母線、５は発電機である。６は系統側と発電機側間に配置された遮断器、７は系統側及び発電機側と自動並列装置との間にそれぞれ配置された計器用変圧器である。
図８は、従来の自動並列装置の自動揃速機能部を示す構成図である。
図８において、１１は入力電圧変換回路、１２は揃速判定回路、１３は駆動時間制御回路、１４は駆動周期制御回路、１５は一定周期回路、１６は周波数強制上げパルス回路、１７は出力リレー回路、１８はランプ表示回路であり、各機能については、後述する。
【０００３】
図９は、従来の自動並列装置の自動同期機能部を示す構成図である。
図９において、２１は入力電圧変換回路、２２は電圧差ロック回路、２３は一定進相差角動作回路、２４は初回同期信号不動作回路、２５は漸進相差角動作回路、２６は出力リレー回路、２７はランプ表示回路、２８は波形整形変換部回路であり、各機能については、後述する。
図１０は、従来の自動並列装置の自動電圧平衡機能部を示す構成図である。
図１０において、３１は入力電圧変換回路、３２は電圧平衡判定回路、３３は出力リレー回路、３４はパルス化回路、３５はランプ表示回路であり、各機能については、後述する。
【０００４】
次に、各装置の制御機能について説明する。
図８の自動揃速機能部は、入力電圧変換回路１１により、系統側の一つの相間電圧と発電機側の三つの相間電圧を変換し、合成電圧をつくり、周波数差があるとき生ずるうなり電圧を、揃速判定回路１２により、うなり電圧の消長を出力リレー動作表示とともにランプ表示回路１８で表示する。この消長順序により系統側に対する発電機側周波数の高低を検出し、検出結果に基づく出力リレー回路１７の出力により、周波数制御装置を駆動し、発電機の周波数を調整する。この駆動特性は、周波数差Δｆにより、駆動時間制御回路１３ならびに駆動周期制御回路１４により、自動的に変えるもので、駆動時間は、Δｆに比例するように、駆動周期は、Δｆに反比例する時間と一定周期回路１５で設定された一定時間の和となるようにされる。
また、周波数差がなくなって、揃速パルスが長くなると、周波数差が設定値以上で安定したと判断し、周波数強制上げパルス回路１６により、強制的に周波数を上げさせるよう強制上げパルスを発生させ、周波数制御装置が駆動する適当な周波数差にし、再度揃速制御を行うようにしている。
【０００５】
図９の自動同期機能部は、波形整形変換部回路２８により、系統側電圧波形と発電機側電圧波形を変換し、合成電圧をつくり、位相差０°の時０Ｖで、その後位相差が大きくなるに従い、比例して大きくなり、ある位相差以上（９０°）ではリミッターがかかって一定値となる波形をつくる。この波形に、漸進相差角動作回路２５にて、うなり電圧による脈動電圧を与えた波形により、漸進相差角を割り出し、出力リレー回路２６にて遮断器６に投入指令を発信する。また、誤出力防止のため、一定進相差角動作回路２３ならびに電圧差ロック回路２２により、その差が並列に支障のない任意の設定値以下でなければ、出力リレー回路２６から投入指令を発信できないようにしている。さらに装置電源ＯＮ時の誤出力防止のため、初回同期信号不動作回路２４により、初回の投入信号は発信しないようにしている。電圧差ロック時ならびに出力リレー動作時、一定進相差角時、漸進相差角時は、ランプ表示回路２７で表示している。
【０００６】
図１０の自動電圧平衡機能部は、系統側と発電機側の電圧を各々別に入力電圧変換回路３１にて変換し、電圧平衡判定回路３２にて突合せ比較して、系統側に対する発電機側電圧の高低を検出する。この検出結果により、パルス化回路３４により自動電圧調整器がハンチングしないよう間欠的な上げ、下げ信号をつくり、出力リレー回路３３により指令を出力する。系統側に対する発電機側電圧の高低ならびに出力リレー接点動作は、ランプ表示回路３６にて表示される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の自動並列装置は、ハードウェア部品により構成されている回路が多く、並入させる遮断器の投入時間や入力電圧により、自動並列装置内部の一部の部品の取替えが必要な場合がある。従来の自動並列装置のハードウェア部品の中には電解コンデンサが使用されており、自動並列装置の使用環境（温度等）により特性が変化するため、制御に誤差を生じる可能性がある。また、この電解コンデンサは、寿命が短く定期的に取替えが必要である。
【０００８】
従来は、遮断器投入指令を出力した時点から遮断器が投入されるまでの時間である漸進時間を設定するために系統側ならびに発電機側の各ＰＴ二次電圧、自動並列装置からの投入指令信号、遮断器の投入フィードバックをオシロに入力し、空打ち試験を繰り返し、最適な漸進時間を選定・設定しなければならなかった。また、定期点検時には毎回同様の試験を行う必要がある。
従来は、自動並列装置一台で、遮断器一台に対してのみしか制御することができず、一発電所に数台の自動並列装置が必要となる。
【０００９】
この発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、ハードウエア部品の交換を少なくして制御をより正確に行うと共に、最適な漸進時間の設定をより簡単に行うことができる自動並列装置を得ることを第一の目的にしている。
また、複数の系統で併用することができる自動並列装置を得ることを第二の目的にしている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる自動並列装置においては、二つの系統から入力される電圧をデジタル値に変換するアナログ・デジタル変換部と、このアナログ・デジタル変換部によってデジタル値に変換された二つの系統の電圧を比較して、周波数、電圧及び位相を一致させる制御信号及び二つの系統間を接続する遮断器を投入する遮断器投入指令をソフトウエアによって形成するソフトウエア制御部を備え、ソフトウエア制御部は、遮断器投入指令を出力してから遮断器投入のフィードバック信号が入力されるまでの時間差を用いて遮断器投入指令の出力タイミングを調整するものである。
【００１１】
また、アナログ・デジタル変換部に入力される二つの系統の電圧を二つの系統とは異なる他の二つの系統の電圧に切替える入力系統切替部を備え、ソフトウエア制御部には、二つの系統を他の二つの系統に切替える制御系統選択信号が入力されると共に、ソフトウエア制御部は、入力された制御系統選択信号に応じて入力系統切替部の切替えを制御するものである。
【００１２】
また、ソフトウエア制御部によって形成される遮断器投入指令及び遮断器投入のフィードバック信号を含む遮断器投入時の情報を保存する記憶装置を備えたものである。
また、ソフトウエア制御部によって形成される遮断器投入指令及び遮断器投入のフィードバック信号を含む遮断器投入時の情報を外部モニタに出力する第一の出力処理部を備えたものである。
【００１３】
さらに、ソフトウエア制御部によって形成される遮断器投入指令及び遮断器投入時の二つの系統の電圧比較情報を外部監視装置に出力する第二の出力処理部を備えたものである。
また、ソフトウエア制御部による二つの系統の電圧比較情報を表示する検出データ表示部を備えたものである。
【００１４】
また、ソフトウエア制御部は、遮断器投入指令の検証に用いられる遮断器投入許可信号を形成するものである。
加えて、ソフトウエア制御部の設定を入力する設定入力部を備えたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による自動並列装置を示すシステム構成図である。
図１において、５１は系統側及び発電機側の電圧を取り込み、アナログ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換部（アナログ・デジタル変換部）、５２はＡ／Ｄ変換部５１の出力により、周波数検出、位相差検出、電圧平衡判定、揃速判定及び同期検出を行うソフトウエア制御部で、ＣＰＵ、ＲＡＭ（記憶装置）、ＲＯＭを有している。５３はソフトウエア制御部５２の出力を外部へ出力する出力リレー部で、ガバナ増減指令、電圧上下指令、遮断器投入指令などを出力する。５４は制御電源を形成する電源回路部、５５はソフトウエア制御部５２の設定を入力する設定入力部、５６はＡ／Ｄ変換部５１の二つの系統の出力の同期を検出する同期検出部で、ハードウエアでソフトウエア制御部５２の位相差検出と同様の同期検出を行う。５７は遮断器投入指令の出力に応じて、系統側と発電機側を接続するよう配置された遮断器が投入された時にフィードバックされて上記遮断器の投入を確認する遮断器投入フィードバック信号で、この信号により、遮断器の投入を確認できると共に遮断器の投入指令の出力から遮断器投入フィードバック信号までの時間を知ることができる。
実施の形態１は、図１のように、ＣＰＵを具備したソフトウエア制御の自動並列装置で、ソフトウエア制御部５２に遮断器フィードバック信号５７を入力することにより、ソフトウエア制御部５２にて処理し、遮断器投入指令を出力した時点から遮断器が投入されるまでの時間である漸進時間を、最適な漸進時間に選定、設定する。
【００１６】
次に、動作について説明する。
系統側からＡ−Ｂ相間電圧ならびに発電機側からＡ−Ｂ相間電圧、Ｂ−Ｃ相間電圧をそれぞれ取り込み、Ａ／Ｄ変換部５１にてデジタル変換を行い、そのデータをソフトウエア制御部５２に取り込み、周波数検出、位相差検出、電圧平衡判定、揃速判定を行い、設定入力部５５からの任意の設定により、適切な出力制御信号を作成し、出力リレー部５３により、ハードウェアインターロックを加え、外部に出力し、各制御装置を駆動させる。
また、遮断器の空打ち試験を一度行い、遮断器投入フィードバック信号５７を、ソフトウエア制御部５２に入力することにより、ソフトウエア制御部５２にて処理し、最適な漸進時間を選定、設定するので、従来のように漸進時間設定のために系統側ならびに発電機側の各ＰＴ二次電圧、自動並列装置からの投入指令信号、遮断器の投入フィードバックをオシロに入力し、空打ち試験を繰り返し、漸進時間の選定、設定作業及び定期点検時の同様の試験を行う必要がなくなる。
【００１７】
上記のように、実施の形態１によれば、投入指令を送る遮断器が変わり、投入時間が変わっても、ハードウェア部品を取替える必要がなくなり、使用環境による特性変化誤差がなくなり、定期的なハードウェア部品の取替えが不要となる。また、ソフトウエア制御部５２にて処理し、最適な漸進時間を選定、設定するので、従来のように漸進時間設定のために系統側ならびに発電機側の各ＰＴ二次電圧、自動並列装置からの投入指令信号、遮断器の投入フィードバックをオシロに入力し、空打ち試験を繰り返す漸進時間の選定、設定作業及び定期点検時の同様の試験を行う必要がなくなる。
【００１８】
実施の形態２．
実施の形態２は、図２のように、複数系統にて併用できるように制御、入出力切替機能を備えた自動並列装置に関するものである。
図２は、この発明の実施の形態２による自動並列装置を示すシステム構成図である。
図２において、５１〜５６は図１におけるものと同一のものである。５８は入力系統を切替える選択信号をソフトウエア制御部５２に送る制御系統選択スイッチ、５９はソフトウエア制御部５２からの信号によりＡ／Ｄ変換部５１に入力される系統を切替える入力系統切替部である。
実施の形態２は、実施の形態１で述べた自動並列装置に、入力する系統を切替える入力系統切替部５９を設け、ソフトウエア制御部５２に制御系統選択スイッチ５８からの信号を入力することにより、ソフトウエア制御部５２にて処理し、入力系統切替部５９にて入力の切替を行うと共に、出力リレー部５３にて出力を切り替え、複数系統で自動並列装置を併用するように構成している。
【００１９】
実施の形態２によれば、自動並列装置に入出力切替機能を設けたので、複数系統で自動並列装置を併用できる効果がある。
【００２０】
実施の形態３．
実施の形態３は、遮断器投入時データの保存ならびに表示機能を備えた自動並列装置に関するものである。
図３は、この発明の実施の形態３による自動並列装置を示すシステム構成図である。
図３において、５１〜５６は図１におけるものと同一のものである。６０は外部モニタに遮断器投入時の一元化データを出力するデータ出力処理部（第一の出力処理部）、６１は外部モニタである。
実施の形態１で述べた自動並列装置のソフトウエア制御部５２内にてデータ処理された遮断器投入時の系統側電圧と発電機側電圧との差であるビート電圧、遮断器投入指令及び投入フィードバック信号の遮断器投入時の一元化データを、ＲＡＭ（記憶装置）に保存すると共に、データ出力処理部６０にて処理された一元化データを、外部モニタ６１に送信し、表示する。従って、外部モニタ６１により一元化データを監視することができる。
【００２１】
実施の形態３によれば、遮断器投入時の一元化データを記録すると共に、外部モニタによって一元化データを見ることができるので、漸進時間確認がし易くなり、系統側ならびに発電機側の各ＰＴ二次電圧、自動並列装置からの投入指令信号、遮断器の投入フィードバックをオシロに入力し、空打ち試験を行う必要がなくなる。
【００２２】
実施の形態４．
実施の形態４は、実施の形態１で述べた自動並列装置のソフトウエア制御部内にて処理されたデータを外部監視装置に情報発信させる機能を備えた自動並列装置に関するものである。
図４は、この発明の実施の形態４による自動並列装置を示すシステム構成図である。
図４において、５１〜５７は図１におけるものと、６０は外部監視装置に遮断器投入指令及び遮断器投入時の電圧比較情報を出力するデータ出力処理部（第二の出力処理部）、６２はソフトウエア制御部５２で処理されたデータが送信される外部監視装置である。
実施の形態４は、実施の形態１で述べた自動並列装置のソフトウエア制御部５２内にてデータ処理された遮断器投入時の電圧比較情報を含む情報（遮断器投入指令、投入信号、投入時の位相差、周波数差、電圧差、ビート電圧等）を、データ出力処理部６０にて処理し、外部監視装置６２にデータ送信を行い、印字、ＣＲＴ表示するようにした。このようにすることにより、外部監視装置６２で、これらの情報を遠隔監視することができ、漸進時間確認のために系統側ならびに発電機側の各ＰＴ二次電圧、自動並列装置からの投入指令信号、遮断器の投入フィードバックをオシロに入力し、空打ち試験を行う必要がなくなる。
【００２３】
実施の形態４によれば、ソフトウエア制御部で処理された情報を、外部監視装置に送信するので、遠隔監視を行うことができる。
【００２４】
実施の形態５．
実施の形態５は、実施の形態１で述べた自動並列装置のソフトウエア制御部内にて処理されているデータを、装置本体に設けられた検出データ表示部に数値表示する数値表示機能ならびに点灯表示する点灯表示機能を備えた自動並列装置に関するものである。
図５は、この発明の実施の形態５による自動並列装置を示すシステム構成図である。
図５において、５１〜５６は図１におけるものと同一のものである。６３は検出データ表示部である。
実施の形態１で述べた自動並列装置のソフトウエア制御部５２内にてデータ処理された電圧比較情報（周波数、周波数差、電圧、電圧差、同期点表示）を、検出データ表示部６３で数値表示ならびに点灯表示を行うようにした。これにより、検出データ表示部６３で、状態監視を行うことができると共に、自動並列装置を同期検定器の代替として使用することも可能となる。
【００２５】
実施の形態５によれば、ソフトウエア制御部で処理された情報を、検出データ表示部で表示するので、状態監視を行えると共に、同期検定器の代替使用が可能である。
【００２６】
実施の形態６．
実施の形態６は、外部からの設定入力により、二つの系統の電圧の同期の範囲を示す遮断器投入許可信号を出力する同期検定リレーの機能を備えた自動並列装置に関するものである。
図６は、この発明の実施の形態６による自動並列装置を示すシステム構成図である。
図６において、５１〜５６は図１におけるものと同一のものである。
【００２７】
実施の形態６は、図６に示されるように、出力リレー部５３から遮断器投入許可信号を出力するが、この遮断器投入許可信号は、遮断器投入時の二つの系統の電圧の同期の範囲を示すもので、遮断器を投入する投入回路に入力されて、同期されていない遮断器投入指令をブロックするように作用する。
実施の形態１で述べた自動並列装置のソフトウエア制御部５２にてデータ処理された二つの電圧の同期点を示す同期点情報に、設定入力部５５から入力される任意の許容位相角設定値により、従来の同期検定リレーよりも正確な遮断器投入許可信号を出力することが可能となる。
【００２８】
実施の形態６によれば、自動並列装置によって遮断器投入許可信号を出力するようにしたので、従来より正確な遮断器投入許可信号とすることができる。
【００２９】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
二つの系統から入力される電圧をデジタル値に変換するアナログ・デジタル変換部と、このアナログ・デジタル変換部によってデジタル値に変換された二つの系統の電圧を比較して、周波数、電圧及び位相を一致させる制御信号及び二つの系統間を接続する遮断器を投入する遮断器投入指令をソフトウエアによって形成するソフトウエア制御部を備え、ソフトウエア制御部は、遮断器投入指令を出力してから遮断器投入のフィードバック信号が入力されるまでの時間差を用いて遮断器投入指令の出力タイミングを調整するので、使用環境が変っても、ハードウエアの取替えをする必要がなく、簡単に漸進時間を設定することができる。
【００３０】
また、アナログ・デジタル変換部に入力される二つの系統の電圧を二つの系統とは異なる他の二つの系統の電圧に切替える入力系統切替部を備え、ソフトウエア制御部には、二つの系統を他の二つの系統に切替える制御系統選択信号が入力されると共に、ソフトウエア制御部は、入力された制御系統選択信号に応じて入力系統切替部の切替えを制御するので、複数の二系統で自動並列装置を併用することができる。
【００３１】
また、ソフトウエア制御部によって形成される遮断器投入指令及び遮断器投入のフィードバック信号を含む遮断器投入時の情報を保存する記憶装置を備えたので、遮断器投入時の情報の確認をし易くなる。
また、ソフトウエア制御部によって形成される遮断器投入指令及び遮断器投入のフィードバック信号を含む遮断器投入時の情報を外部モニタに出力する第一の出力処理部を備えたので、遮断器投入時の情報を外部モニタで確認し易くなる。
【００３２】
さらに、ソフトウエア制御部によって形成される遮断器投入指令及び遮断器投入時の二つの系統の電圧比較情報を外部監視装置に出力する第二の出力処理部を備えたので、外部監視装置から遠隔で監視することができる。
また、ソフトウエア制御部による二つの系統の電圧比較情報を表示する検出データ表示部を備えたので、検出データ表示部により二つの系統の電圧の状態の監視を行うことができる。
【００３３】
また、ソフトウエア制御部は、遮断器投入指令の検証に用いられる遮断器投入許可信号を形成するので、正確な遮断器投入許可信号を形成することができる。
加えて、ソフトウエア制御部の設定を入力する設定入力部を備えたので、二つの系統に合せてソフトウエア制御部の設定を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による自動並列装置を示すシステム構成図である。
【図２】  この発明の実施の形態２による自動並列装置を示すシステム構成図である。
【図３】  この発明の実施の形態３による自動並列装置を示すシステム構成図である。
【図４】  この発明の実施の形態４による自動並列装置を示すシステム構成図である。
【図５】  この発明の実施の形態５による自動並列装置を示すシステム構成図である。
【図６】  この発明の実施の形態６による自動並列装置を示すシステム構成図である。
【図７】  従来の自動並列装置を示す構成図である。
【図８】  従来の自動並列装置の自動揃速機能部を示す構成図である。
【図９】  従来の自動並列装置の自動同期機能部を示す構成図である。
【図１０】  従来の自動並列装置の自動電圧平衡機能部を示す構成図である。
【符号の説明】
５１  Ａ／Ｄ変換部、５２  ソフトウエア制御部、５３  出力リレー部、
５４  電源回路部、５５  設定入力部、５６  同期検出部、
５７  遮断器投入フィードバック信号、５８  制御系統選択スイッチ、
５９  入力系統切替部、６０  データ出力処理部、６１  外部モニタ、
６２  外部監視装置、６３  検出データ表示部。
【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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【図１０】
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