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JP3038225B2 - 系統連系発電装置の逆潮流防止装置 - Google Patents

系統連系発電装置の逆潮流防止装置

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JP3038225B2
JP3038225B2 JP2101729A JP10172990A JP3038225B2 JP 3038225 B2 JP3038225 B2 JP 3038225B2 JP 2101729 A JP2101729 A JP 2101729A JP 10172990 A JP10172990 A JP 10172990A JP 3038225 B2 JP3038225 B2 JP 3038225B2
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越波 塩田
義治 内村
活彦 若色
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Hokkaido Railway Co
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Hokkaido Railway Co
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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は,電力会社の電力系統と自家発電設備とが並
列に運転される電力供給設備に用いて好適な系統連系発
電装置の逆潮流防止装置の改良に関する。
[従来の技術] 電力会社の電力系統に系統連系される自家発電設備で
は,通常,電力会社から送電される電力を一定にするた
めに受電電力一定制御が行われている。
また,このような自家発電設備では,一般に経済的理
由により発電電力に比べ受電電力が低くなるように運転
されており,負荷の変動に対しては発電電力を変化させ
ることで対応させている。
ところで,自家発電設備では,様々な負荷が運転され
たり停止されたりしている。
ここで,電力会社からの受電電力より大きい容量の負
荷,たとえば電動機等の運転を停止する場合,停止が瞬
時に行われるため,負荷設備による消費電力が激減す
る。
このため受電電力が負に振れ,かつ発電電力が消費電
力を上回るため,発電電力が受電系統側に逆潮流すると
いう事態を生じる。
この状態から元の受電電力に回復するには,発電機を
運転しているエンジンの回転をAPR(自動電力調整装
置)により減速されて,発電電力を減少させなければな
らないので,ある程度の時間を要する。
この発電電力が減少するまでの間,逆潮流により受電
系統側に悪影響が生じるので,逆潮流が生じた時は,受
電電力は電力会社からの受電系統に介挿された逆電力継
電器により遮断されるようになっている。
ところで,上述した従来の自家発電設備では,受電系
統側への逆潮流が生じて電力会社からの受電を止める事
態がしばしば起こると,需要家にとって大変不都合であ
り,何等かの改善が必要であった。
このため,本出願人は先行技術として,特願平1−34
451号特許願によって次のような改善策を提案してい
る。
即ち,第6図はその構成を示すブロック線図である。
同図において,1は同期発電機であり,ディ−ゼルエン
ジン(以下原動機という)2によって発電機として運転
される。3はガバナ−であり,原動機2の燃料流入量を
調節して回転数を制御する調節器である。
同期発電機1からの発電電力は,遮断器4を介して出
力されるようになっている。
また,電力会社からの受電電力は,スイッチSW1,遮断
器5を介して同期発電機1からの発電電力と連系され,
スイッチSW2,SW2……および遮断機11,11……を介して負
荷設備Lへ供給されるようになっている。
6は電力検出器であり,変圧器7,変流器8によって受
電電力を検出するようになっている。
電力検出器6の出力は,APR9,逆電力継電器10へ供給さ
れるようになっている。
APR9は,受電電力を常に所定の値に保つように上記ガ
バナ−3を制御することで,同期発電機1の発電量を増
減させる装置である。
逆電力継電器10は,受電系統への逆潮流を検出して遮
断器5を動作させ,受電を止めるようになっている。
次に,上記構成による動作について説明する。
まず,第7図(イ)〜(ヘ)に受電電力制御タイミン
グチャ−トを示す。
同図において,時点t1では通常の運転が行われてい
る。
即ち,APR9の設定値が値P2に設定されており,受電電
力が一定の値P2になるように同期発電機1が運転され,
負荷設備Lに一定の電力が供給されている(第7図
(ハ),(ホ))。
この状態で負荷(電動機等)が遮断される場合,負荷
のたとえば,遮断1分前の時点t2において,負荷遮断指
令が出力される。
次に,時点t3までの間に,負荷遮断指令を受けたAPR9
の設定値が当該負荷の容量P1分だけリニアに増加される
(第7図(ハ))。
これにつれてAPR9からガバナ−3に発電機減速指令が
出力されて(第7図(ニ)),原動機2が減速し,同期
発電機1の発電電力は負荷の容量P1分だけ低下し,さら
に,この発電電力に同期して受電電力が増加する。
そして,時点t2から1分経過した時点t4において,負
荷遮断指令が断たれると同時に負荷が遮断され,受電電
力は元の値P2に戻る(第7図(ホ))。
この場合,APR9の設定値は時点t4において初期値P2
リセットされてもよいが,実際には負荷遮断指令が遮断
されるタイミングと負荷の遮断されるタイミングとのず
れのマ−ジンをとり,時点t4ではリセットされない。
この結果,時点t4から時点t5までは,APR9の設定値に
対して受電電力が低いため,APR9からガバナ−3へ発電
機減速指令が出力され(第7図(ニ)),発電電力が減
少する(第7図(ヘ))。
そして,受電電力は発電電力の減少に同期して上昇す
る。
次に,時点t4からたとえば,5秒後の時点t5において,A
PR9の設定値が初期値P2にリセットされる(第7図
(ハ))。
この結果,APR9の設定値に対して受電電力が高いため,
APR9により発電電力が上昇する(第7図(ヘ))。
そして,受電電力は発電電力の上昇に同期して値P2
目指して減少し,時点t6において両者共,目標値に達す
る(第7図(ホ),(ヘ))。
以上の負荷遮断指令の受付からAPR9の初期値にリセッ
トするまでの受電電力制御の流れ図を第8図に示す。
このように,第8図に示す制御を自動的に行うことに
よって,負荷遮断に対して受電系統への逆潮流防止効果
が得られる。
なお,第7図(ロ)に示す負荷遮断指令の信号は,1分
間の連続信号となっているが,パルス信号でも良い。
[発明が解決しようとする課題] ところで,上記改善策の逆潮流防止装置による制御
は,穏やかな負荷変動であって予め予測される逆潮流の
防止には効果的であるが,負荷の一部または全部が激減
するといった事態が生じたときは,第3図(イ)に示す
ように発電機1の出力電力PGが過渡的に負荷での消費電
力(受電電力+発電電力)PLよりも上回り,この余剰電
力(同図でハッチで示す)は逆潮流となって電力会社側
へ流出してしまう。
このような逆潮流が生じた場合は,直ちに逆電力継電
器10により検出し,遮断器5を遮断するが,このような
負荷の激減に対処して逆潮流を防止するための最終的な
改善が求められていた。
本発明は上記課題(問題点)を解決するようにした系
統連系発電装置の逆潮流防止装置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] 本発明にかかる系統連系発電装置の逆潮流防止装置
は,当該原動機回転数をガバナ−によって制御するよう
にした原動機によって駆動される交流発電機によって発
電所からの受電電力に自家発電電力を加えて負荷設備に
供給する自家発電設備の系統連系発電装置において,前
記負荷設備の負荷の一部または全部が激減し,受電電力
が予め定めた設定値以下となったときは,原動機のガバ
ナ−付属の直流または交流のガバナ−モ−タを出力減方
向に急速に回転させて発電電力を負荷電力以下となるよ
うに減少させるように制御し,さらに,前記負荷設備の
負荷を遮断する場合に,予め自動電力調整装置によって
発電電力を所定の値に減少させることにより,前記受電
電力を前記負荷の容量に応じた値に上昇させた後,前記
負荷を遮断し,再び受電電力を前記負荷が遮断される前
の値に戻すような制御するように構成した。
[作用] 本願の第1の発明(第1の実施例に記載される発明)
のものでは,負荷設備の内の一部または全部の負荷が激
減し,受電電力が予め設定した値以下となったときは,
これを制御装置において検知して,原動機のガバナ−付
属のガバナ−モ−タを出力激方向に急速に回転させて,
自家発電電力が消費電力即ち,負荷電力の値以下となる
ように減少させ逆潮流が生じるのを防止している。
また,本願の第2の発明(第2の実施例に記載される
発明)のものでは,上記の負荷の激減に対して同様に対
処できるほか,負荷がゆるやかに変動する場合に,この
変動を予測し,予め自家発電電力を自動電力調整装置に
よって,所定の値に減少させることにより,発電所から
の受電電力を前記自家発電電力の減少に同期させて受電
電力を上昇させた後,前記負荷を遮断し,再び受電電力
を前記負荷が遮断される前の値に戻すように制御するも
のである。
なお,この場合ガバナ−モ−タとしては,直流電動機
でも交流可変速電動機であっても同等の制御を行うこと
ができる。
[実施例] a.第1の実施例 第1の実施例のものは,第1図に示すように構成され
る。
同図において,従来のもの(先行技術)と同等の構成
については第6図のものと同一の符号を付して示した。
12はガバナ−制御用の直流のガバナ−モ−タ,13は正
転制御用の接点,14は逆転制御用の接点で,操作スイッ
チ15を介して直流制御電源16に接続される。
なお,各接点13,14等の回路は単線図のため模式的に
描いてあるが,接点13が閉ざされるときはモ−タ12は正
転し,接点14が閉ざされるときは電源の極性が逆転して
モ−タ12が逆転されるようになっているものとする。
17は制御装置で,電力検出器6の出力に基づいて各接
点13,14に対する開閉制御用のパルス信号を与えるもの
で,電力検出器6からの出力が所定値(定格値に対する
許容範囲)の場合は,たとえば,第2図(イ)に示すよ
うな比較的通電区間の小さなパルス巾の出力信号を出す
が,電力検出器6の出力が所定値(たとえば,定格値の
半分)以下となったときは,第2図(ロ)に示すような
通電区間を増大したパルス巾の出力信号を接点14に与え
てモ−タ12を急速に減速させてガバナ−3を制御し,原
動機2を減速させ,したがって発電機1の出力電力PG
受電電力PL以下になるように制御する(第3図
(ロ))。
即ち,第1の実施例のものでは,ガバナ−3に付属の
ガバナ−モ−タ12を電力検出器6の出力に基づいて制御
装置17によって各接点13,14の開閉制御を次のように行
うものである。
即ち,従来のもので,特に問題点とされていた負荷設
備L中のいずれかの負荷(全ての負荷の場合も含む)が
急減し,これに基づき,負荷電力よりも発電電力の方が
上回り,第3図(イ)に示すように逆潮流を生じようと
した場合には,その直前に電力検出器6からの出力が低
下するため制御装置17からの制御信号に基づいてガバナ
−モ−タ12を介してガバナ−3を制御し,原動機2を減
速して発電機1の出力電力PGを第3図(ロ)に示すよう
に受電電力PLよりも小の領域となるよう低下させる。
したがって,負荷の激減があっても逆潮流は生じな
い。
b.第2の実施例 第2の実施例のものは,第4図のように構成される。
同図において,第1の実施例と同等の構成は第1図の
ものと同一の符号を付して示した。
18は制御装置で,第1の実施例の制御装置17の機能の
他に,第6図に示した先行技術のAPR9の機能をも兼ね備
えているものとする。
即ち,第2の実施例のものでは,負荷のゆるやかな変
動に対してもこれを予測して制御装置18中のAPR9の機能
によつて第8図の流れ図に従って第7図の波形に示すよ
うな制御を行い,一方,負荷が激減する事態となったと
きは制御装置18中の制御装置17の機能によって第1の実
施例と同様,第2図(ロ),第3図(ロ)に示すような
制御をも行うことによって,これらいずれの場合に対し
ても逆潮流が生ずることを未然に防止するものである。
c.第3の実施例 第3の実施例のものは第5図のように構成される。
なお,同図において第1の実施例と同等部分について
は,第1図のものと同一の符号を付して示し,また変更
に関係しない大部分の構成については図示を省略した
が,この省略部分は第1図と全く同一の構成であるもの
とする。
18は交流電源(たとえば,100V),19は接点等の投入用
のスイッチ,20はインバ−タ,21は3相誘導電動機等の可
変速交流電動機より成るガバナ−モ−タである。
即ち,第3の実施例のものは,第1の実施例における
直流のガバナ−モ−タ12の代わりに交流可変速電動機か
ら成るガバナ−モ−タ20を設け,このガバナ−モ−タ20
を制御装置17によってインバ−タ19を介して所要の制御
を行うようにした点にその構成上の特徴がある。
[発明の構成] 本発明は上記のように構成され,負荷の激減およびゆ
るやかな変動に対し次のような優れた効果を有する。
負荷設備の内の一部または全ての負荷について激減が
あった場合には,制御装置によってガバナ−モ−タ,し
たがってガバナ−を介して原動機の速度を急減して発電
機の出力電力が負荷電力を上回らないようにおさえる。
したがって,この場合,逆潮流は生じない。
また,第2の実施例のように,上記構成に加えてゆる
やかな負荷に対する予測制御を行うようにしたもので
は,ゆるやかな負荷変動に備えても適切な予測制御がな
されて発電機の出力電力は受電電力を上回らないよう円
滑に制御がなされる。
したがって,この場合は負荷の激減とゆるやかな変動
の両者に対して夫々適切な制御がなされ,いずれの場合
にも逆潮流は生じない。
したがって,本発明によれば,電力会社の電力系統と
自家発電設備とが並列運転される電力供給設備の保護が
極めて適切に行われる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図は本発明の第1の実施例を示すもので,
その内第1図はその構成を示す接続図,第2図および第
3図はその作用を示す波形図,第4図は本発明の第2の
実施例を示す接続図,また,第5図は本発明の第3の実
施例を示す部分接続図である。 さらに,第6図〜第8図は従来例(先行技術)を示すも
ので,その内第6図はその構成を示す接続図,第7図は
波形図,第8図は流れ図である。 1:同期発電機 2:原動機 3:ガバナ− 12,20:ガバナ−モ−タ 13:正転用接点 14:逆転用接点 16:制御用電源 17,18:制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若色 活彦 愛知県豊橋市三弥町字元屋敷150 神鋼 電機株式会社豊橋製作所内 (56)参考文献 特開 昭58−139650(JP,A) 特開 昭59−56827(JP,A) 特開 平2−262850(JP,A) 特開 平3−22827(JP,A) 特開 平2−146935(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 3/00 - 5/00 H02P 9/10 - 9/14

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】当該原動機回転数をガバナ−によって制御
    するようにした原動機によって駆動される交流発電機に
    よって発電所からの受電電力に自家発電電力を加えて負
    荷設備に供給する自家発電設備の系統連系発電装置にお
    いて,前記負荷設備の負荷の一部または全部が激減し,
    受電電力が予め定めた設定値以下となったときは,原動
    機のガバナ−付属の直流または交流のガバナ−モ−タを
    出力減方向に急速に回転させて発電電力を負荷電力以下
    となるように減少させるように制御し,さらに前記負荷
    設備の負荷を遮断する場合に,予め自動電力調整装置に
    よって発電電力を所定の値に減少させることにより,前
    記受電電力を前記負荷の容量に応じた値に上昇させた
    後,前記負荷を遮断し,再び受電電力を前記負荷が遮断
    される前の値に戻すように制御するようにしたことを特
    徴とする系統連系発電装置の逆潮流防止装置。
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