JPH11122821A - 同期発電機の単独運転検出装置及び同期発電機の単独運転検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 商用交流電力系統に発生電力逆潮流する同期
発電機の単独運転状態を需要家の負荷変動に影響される
ことなく確実に検出する。 【解決手段】 周波数検出器３１は、動揺状態にある出
力電圧信号ＳOUTの周波数を検出し、周波数検出信号ＳF
RQを出力し、動揺振幅検出器３２は、周波数検出信号Ｓ
FRQに含まれる動揺信号と同一の周波数成分を有する信
号である同一周波数成分信号を抽出し、同一周波数成分
信号の振幅を検出する。比較器３４は、動揺振幅検出器
３２により検出した同一周波数成分信号の振幅及び予め
定めた基準振幅に基づいて同期発電機が単独運転状態に
あるか否かを判別するので、商用電力系統の周波数変動
や電圧変動に影響されず、確実に同期発電機の単独運転
を検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、同期発電機の単独
運転検出装置および同期発電機の単独運転検出方法に係
り、特に同期発電機を有する自家用発電設備から商用交
流電力系統へ余剰電力を逆潮流する際に同期発電機が単
独運転状態に有るか否かを検出するための同期発電機の
単独運転検出装置および同期発電機の単独運転検出方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】第１従来例 図１０に特開平８−１７２７２４号公報に開示されてい
る同期発電機の単独運転検出装置を示す。

【０００３】同期発電機７０の単独運転検出装置は、商
用交流電力系統に発生電力を逆潮流する同期発電機７０
及びこの同期発電機の出力電圧が予め定める値になるよ
うに界磁電流を調整する自動電圧調整器７１が設けられ
た発電装置において、同期発電機７０の発電電圧を検出
する電圧検出ユニット７２と、予め定める周波数を有し
かつ予め定める振幅を有する動揺信号を発生して、自動
電圧調整器７１に与え、自動電圧調整器７１によって動
揺信号に対応して界磁電流を変化させる動揺信号発生ユ
ニット７３と、同期発電機７０の出力周波数の変動を周
波数検出ユニット７７により検出し、その変動が可変設
定される弁別レベル以上であるとき、同期発電機７０の
単独運転であると判断し、スイッチ７８，７９の開閉制
御を行うレベル弁別ユニット７４と、電力検出ユニット
７５の出力に応答し、検出電力が大きくなるにつれてレ
ベル弁別ユニット７４の弁別レベルを大きく設定する弁
別レベル設定ユニット７６と、を含むように構成されて
いる。

【０００４】次に動作を説明する。商用交流電力系統８
１において、例えば、変電所の送り出し遮断器８２が閉
じている状態では、同期発電機７０は非単独運転状態と
なる。この場合において、自動電圧調整器７１に与えら
れる動揺信号によって、同期発電機７０の発電電力のう
ち無効電力は変動するが、出力電圧はほぼ一定のままで
ある。一方、変電所の送り出し遮断器が開放されて同期
発電機７０が単独運転状態になると、同期発電機７０に
よって発電される電力のうち自動電圧調整器７１に与え
られる動揺信号によって発生する無効電力はほとんど変
化せず、出力電圧が変動することとなる。

【０００５】出力電圧変動は同期発電機７０が電力を供
給している負荷８０の消費電力変動を生じることとな
り、結果的に周波数変動が生じることとなる。ところ
で、出力電圧の変動が周波数変動に影響を与える度合い
は、負荷８０の大小に応じて変化する。従って、弁別レ
ベル設定ユニット７６は、電力検出ユニット７５が検出
した同期発電機７０の発電電力が大きくなるにつれて同
期発電機７０の出力電圧の周波数の変動をレベル弁別す
るための弁別レベルを大きく設定する。

【０００６】また、電力検出ユニット７５が検出した同
期発電機７０の発電電力が大きくなるにつれて弁別レベ
ルを小さく設定する。従って、商用交流電力系統８１の
変電所の送り出し遮断器８２が開放した場合、同期発電
機７０の負荷１１が小さく、比較的小さい周波数変動幅
であっても小さい弁別レベルを用いることにより単独運
転を検出することができる。

【０００７】第２従来例 図１１に特開平８−１７２７２５号公報に開示されてい
る同期発電機の単独運転検出装置を示す。図１１におい
て、図８と同様の部分には同一の符号を付す。同期発電
機７０の単独運転検出装置は、商用交流電力系統に発生
電力を逆潮流する同期発電機７０及びこの同期発電機７
０の出力電圧が予め定める値になるように界磁電流を調
整する自動電圧調整器８５が設けられた発電装置におい
て、同期発電機７０によって発生される無効電力を検出
する無効電力検出ユニット８６と、同期発電機７０の出
力電圧を検出する電圧検出ユニット７２と、予め定める
振幅を有する動揺信号を発生して自動電圧調整器８５に
よって動揺信号に対応して界磁電流を変化させる動揺信
号発生ユニット７３と、無効電力検出ユニット８６の出
力に応答し、無効電力の変動が第１設定ユニット９０に
より設定されている第１弁別レベル未満であることをレ
ベル弁別する第１レベル弁別ユニット８７と、電圧検出
ユニット９２の出力に応答し、出力電圧の変動が第２設
定ユニット９３により設定されている第２弁別レベル以
上であることレベル弁別する第２レベル弁別ユニット８
８と、第１レベル弁別ユニット８７及び第２レベル弁別
ユニット８８の出力に応答し、検出された無効電力が第
１弁別レベル未満であって、かつ検出された出力電圧が
第２弁別レベル以上であるとき、同期発電機７０の単独
運転であると判断し、駆動ユニット９４を介してスイッ
チ７８，７９の開閉制御を行う判断ユニット８９と、を
含むように構成されている。

【０００８】次に動作を説明する。商用交流電力系統１
において、例えば、変電所の送り出し遮断器が閉じてい
る状態では、同期発電機７０は非単独運転状態となる。
この場合において、自動電圧調整器８５に与えられる動
揺信号によって、同期発電機７０の発電電力のうち無効
電力は変動するが、出力電圧はほぼ一定のままである。
一方、変電所の送り出し遮断器が開放されて同期発電機
７０が単独運転状態になると、同期発電機７０によって
発電される電力のうち自動電圧調整器８５に与えられる
動揺信号によって発生する無効電力はほとんど変化せ
ず、出力電圧が変動することとなる。

【０００９】出力電圧変動は同期発電機７０が電力を供
給している負荷８０の消費電力変動を生じることとな
り、結果的に周波数変動が生じることとなる。ところ
で、出力電圧の変動が周波数変動に影響を与える度合い
は、負荷８０の大小に応じて変化する。

【００１０】商用交流電力系統８１から変電所の送り出
し遮断器８２が閉じている状態で配電線を経て同期発電
機７０が接続されており、同期発電機７０から商用交流
電力系統８１側に電力を逆潮流することができる状態で
は、無効電力検出ユニット８６によって検出される同期
機発電機７０からの無効電力の変動は動揺信号と同一周
期で変動し、その無効電力の変動幅は大きく、従って、
その無効電力の変動は第１レベル弁別ユニット８７の第
１弁別レベル以上であり、また電圧検出ユニット９２に
よって検出される同期発電機７０の出力電圧の変動幅
は、商用交流電力系統８１の容量が大きいので小さい。

【００１１】商用交流電力系統８１の変電所の送り出し
遮断器８２が遮断されている状態では、同期発電機７０
によって発生される無効電力の変動が小さくなって第１
弁別レベル未満となり、また、出力電圧は、動揺信号と
同一周期で大きな変動幅となり、その出力電圧の変動は
第２弁別レベル以上となる。このようにして無効電力の
変動が小さくなり、出力電圧の変動が大きくなるという
二つの現象が生じることにより、判断ユニット８９は、
同期発電機７０が単独運転状態にあると判断することが
できる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】商用電力系統の周波数
は需要家の負荷変動に影響され絶えず変動しているた
め、上記第１従来例の同期発電機の単独運転検出装置に
おいては、負荷変動に伴う周波数変動に基づいて単独運
転状態として誤検出してしまうという問題点があった。
また、商用電力系統の電圧は、需要家の負荷変動に影響
され絶えず変動し、これに基づいて無効電力も絶えず変
動しているため、上記第２従来例の同期発電機の単独運
転検出装置においても、負荷変動に伴う電圧変動及び無
効電力変動に基づいて単独運転状態として誤検出してし
まうという問題点があった。そこで、本発明の目的は、
商用交流電力系統に発生電力逆潮流する同期発電機の単
独運転状態を需要家の負荷変動に影響されることなく確
実に検出することが可能な同期発電機の単独運転検出装
置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
出力電圧が予め定める値になるように界磁電流を調整す
る自動電圧調整器が接続され、商用交流電力系統に発生
電力を逆潮流する同期発電機の単独運転状態を検出する
同期発電機の単独運転検出装置において、前記自動電圧
調整器に予め定めた周波数を有する動揺信号を出力する
ことにより前記同期発電機の出力電圧信号の電圧である
前記出力電圧を動揺させる動揺信号生成手段と、前記出
力電圧信号の周波数を検出し、周波数検出信号を出力す
る周波数検出手段と、前記周波数検出信号に基づいて前
記周波数検出信号に含まれる前記動揺信号と同一の周波
数成分を有する信号である同一周波数成分信号を抽出
し、前記同一周波数成分信号の振幅を検出する振幅検出
手段と、前記検出した同一周波数成分信号の振幅及び予
め定めた基準振幅に基づいて前記同期発電機が単独運転
状態にあるか否かを判別する判別手段と、を備えて構成
する。

【００１４】請求項１記載の発明によれば、動揺信号生
成手段は、自動電圧調整器に予め定めた周波数を有する
動揺信号を出力することにより同期発電機の出力電圧信
号の電圧である出力電圧を動揺させる。一方、周波数検
出手段は、出力電圧信号の周波数を検出し、周波数検出
信号を振幅検出手段に出力する。振幅検出手段は、周波
数検出信号に基づいて周波数検出信号に含まれる動揺信
号と同一の周波数成分を有する信号である同一周波数成
分信号を抽出し、同一周波数成分信号の振幅を検出す
る。

【００１５】これらの結果、判別手段は、振幅検出手段
により検出した同一周波数成分信号の振幅及び予め定め
た基準振幅に基づいて同期発電機が単独運転状態にある
か否かを判別する。請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明において、前記振幅検出手段は、前記周波数検
出信号から前記動揺信号と同一の周波数成分を有する同
一成分信号を抽出する同一成分信号抽出手段と、前記同
一成分信号の全波整流を行って全波整流信号を出力する
整流手段と、前記全波整流信号の低域成分を通過させる
ことにより前記同一周波数成分信号の振幅を検出するロ
ウパスフィルタ手段と、を備えて構成する。

【００１６】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の作用に加えて、振幅検出手段の同一成分信号
抽出手段は、周波数検出信号から動揺信号と同一の周波
数成分を有する同一成分信号を抽出し、整流手段に出力
する。整流手段は、同一成分信号の全波整流を行って全
波整流信号をロウパスフィルタ手段に出力する。

【００１７】ロウパスフィルタ手段は、全波整流信号の
低域成分を通過させることにより同一周波数成分信号の
振幅を検出する。請求項３記載の発明は、請求項１記載
の発明において、前記振幅検出手段は、前記周波数検出
信号のフーリエ変換を行うことにより前記同一周波数成
分信号の振幅を検出するフーリエ変換検出手段を備えて
構成する。

【００１８】請求項３記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の作用に加えて、振幅検出手段のフーリエ変換
検出手段は、周波数検出信号のフーリエ変換を行うこと
により同一周波数成分信号の振幅を検出する。

【００１９】請求項４記載の発明は、請求項１ないし請
求項３のいずれかに記載の発明において、前記判別手段
は、前記検出した同一周波数成分信号の振幅が予め定め
た基準振幅よりも大きい場合に、前記同期発電機は単独
運転状態にあると判別するように構成する。

【００２０】請求項４記載の発明によれば、請求項１な
いし請求項３のいずれかに記載の発明の作用に加えて、
判別手段は、検出した同一周波数成分信号の振幅が予め
定めた基準振幅よりも大きい場合に、同期発電機は単独
運転状態にあると判別する。

【００２１】請求項５記載の発明は、出力電圧が予め定
める値になるように界磁電流を調整する自動電圧調整器
が接続され、商用交流電力系統に発生電力を逆潮流する
同期発電機の単独運転状態を検出する同期発電機の単独
運転検出装置において、前記自動電圧調整器に予め定め
た周波数を有する動揺信号を出力することにより前記同
期発電機の出力電圧信号の電圧である前記出力電圧を動
揺させる動揺信号生成手段と、前記同期発電機の出力電
圧及び出力電流に基づいて無効電力を検出し、無効電力
検出信号を出力する無効電力検出手段と、前記無効電力
検出信号に基づいて前記無効電力検出信号に含まれる前
記動揺信号と同一の周波数成分を有する信号である同一
周波数成分信号を抽出し、前記同一周波数成分信号の振
幅を検出する振幅検出手段と、前記検出した同一周波数
成分信号の振幅及び予め定めた基準振幅に基づいて前記
同期発電機が単独運転状態にあるか否かを判別する判別
手段と、を備えて構成する。

【００２２】請求項５記載の発明によれば、動揺信号生
成手段は、自動電圧調整器に予め定めた周波数を有する
動揺信号を出力することにより同期発電機の出力電圧信
号の電圧である出力電圧を動揺させる。一方、無効電力
検出手段は、同期発電機の出力電圧及び出力電流に基づ
いて無効電力を検出し、無効電力検出信号を振幅検出手
段に出力する。振幅検出手段は、無効電力検出信号に基
づいて前記無効電力検出信号に含まれる動揺信号と同一
の周波数成分を有する信号である同一周波数成分信号を
抽出し、同一周波数成分信号の振幅を検出する。判別手
段は、検出した同一周波数成分信号の振幅及び予め定め
た基準振幅に基づいて同期発電機が単独運転状態にある
か否かを判別する。

【００２３】請求項６記載の発明は、請求項５記載の発
明において、前記振幅検出手段は、前記無効電力検出信
号から前記動揺信号と同一の周波数成分を有する同一成
分信号を抽出する同一成分信号抽出手段と、前記同一成
分信号の全波整流を行って全波整流信号を出力する整流
手段と、前記全波整流信号の低域成分を通過させること
により前記同一周波数成分信号の振幅を検出するロウパ
スフィルタ手段と、を備えて構成する。

【００２４】請求項６記載の発明によれば、請求項５記
載の発明の作用に加えて、振幅検出手段の同一成分信号
抽出手段は、無効電力検出信号から動揺信号と同一の周
波数成分を有する同一成分信号を抽出する。整流手段
は、同一成分信号抽出手段により抽出した同一成分信号
の全波整流を行って全波整流信号をロウパスフィルタ手
段に出力する。ロウパスフィルタ手段は、全波整流信号
の低域成分を通過させることにより同一周波数成分信号
の振幅を検出する。

【００２５】請求項７記載の発明は、請求項５記載の発
明において、前記振幅検出手段は、前記無効電力検出信
号のフーリエ変換を行うことにより前記同一周波数成分
信号の振幅を検出するフーリエ変換検出手段を備えて構
成する。請求項７記載の発明によれば、請求項５記載の
発明の作用に加えて、振幅検出手段のフーリエ変換検出
手段は、無効電力検出信号のフーリエ変換を行うことに
より同一周波数成分信号の振幅を検出する。

【００２６】請求項８記載の発明は、請求項５ないし請
求項７のいずれかに記載の発明において、前記判別手段
は、前記検出した同一周波数成分信号の振幅が予め定め
た基準振幅よりも小さい場合に、前記同期発電機は単独
運転状態にあると判別する。請求項８記載の発明によれ
ば、請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の発明の
作用に加えて、判別手段は、検出した同一周波数成分信
号の振幅が予め定めた基準振幅よりも小さい場合に、同
期発電機は単独運転状態にあると判別する。

【００２７】請求項９記載の発明は、出力電圧が予め定
める値になるように界磁電流を調整する自動電圧調整器
が接続され、商用交流電力系統に発生電力を逆潮流する
同期発電機の単独運転状態を検出する同期発電機の単独
運転検出装置において、前記自動電圧調整器に予め定め
た周波数を有する動揺信号を出力することにより前記同
期発電機の出力電圧信号の電圧である前記出力電圧を動
揺させる動揺信号生成手段と、前記界磁電流を検出し、
界磁電流検出信号を出力する界磁電流検出手段と、前記
界磁電流検出信号から前記動揺信号と同一の周波数成分
を有する同一周波数成分信号の振幅を検出する振幅検出
手段と、前記検出した同一周波数成分信号の振幅及び予
め定めた基準振幅に基づいて前記同期発電機が単独運転
状態にあるか否かを判別する判別手段と、を備えて構成
する。

【００２８】請求項９記載の発明によれば、動揺信号生
成手段は、自動電圧調整器に予め定めた周波数を有する
動揺信号を出力することにより同期発電機の出力電圧信
号の電圧である出力電圧を動揺させる。一方、界磁電圧
検出手段は、自動電圧調整器の出力に基づいて界磁電流
を検出し、界磁電流検出信号を振幅検出手段に出力す
る。振幅検出手段は、界磁電流検出信号から動揺信号と
同一の周波数成分を有する同一周波数成分信号の振幅を
検出する。

【００２９】これらの結果、判別手段は、検出した同一
周波数成分信号の振幅及び予め定めた基準振幅に基づい
て同期発電機が単独運転状態にあるか否かを判別する。
請求項１０記載の発明は、請求項５記載の発明におい
て、前記振幅検出手段は、前記界磁電流検出信号から前
記動揺信号と同一の周波数成分を有する同一成分信号を
抽出する同一成分信号抽出手段と、前記同一成分信号の
全波整流を行って全波整流信号を出力する整流手段と、
前記全波整流信号の低域成分を通過させることにより前
記同一周波数成分信号の振幅を検出するロウパスフィル
タ手段と、を備えて構成する。

【００３０】請求項１０記載の発明によれば、請求項５
記載の発明の作用に加えて、振幅検出手段の同一成分信
号抽出手段は、界磁電流検出信号から動揺信号と同一の
周波数成分を有する同一成分信号を抽出し、整流手段に
出力する。整流手段は、同一成分信号の全波整流を行っ
て全波整流信号をロウパスフィルタ手段に出力する。こ
れらによりロウパスフィルタ手段は、全波整流信号の低
域成分を通過させることにより同一周波数成分信号の振
幅を検出する。

【００３１】請求項１１記載の発明は、請求項５記載の
発明において、前記振幅検出手段は、前記界磁電流検出
信号のフーリエ変換を行うことにより前記同一周波数成
分信号の振幅を検出するフーリエ変換検出手段を備えて
構成する。請求項１１記載の発明によれば、請求項５記
載の発明の作用に加えて、振幅検出手段野フーリエ変換
検出手段は、界磁電流検出信号のフーリエ変換を行うこ
とにより同一周波数成分信号の振幅を検出する。

【００３２】請求項１２記載の発明は、請求項５ないし
請求項７のいずれかに記載の発明において、前記判別手
段は、前記検出した同一周波数成分信号の振幅が予め定
めた基準振幅よりも小さい場合に、前記同期発電機は単
独運転状態にあると判別するように構成する。請求項１
２記載の発明によれば、請求項５ないし請求項７のいず
れかに記載の発明の作用に加えて、判別手段は、検出し
た同一周波数成分信号の振幅が予め定めた基準振幅より
も小さい場合に、同期発電機は単独運転状態にあると判
別する。

【００３３】請求項１３記載の発明は、出力電圧が予め
定める値になるように界磁電流を調整する自動電圧調整
器が接続され、商用交流電力系統に発生電力を逆潮流す
る同期発電機の単独運転状態を検出する同期発電機の単
独運転検出装置において、前記自動電圧調整器に予め定
めた周波数を有する動揺信号を出力することにより前記
同期発電機の出力電圧信号の電圧である前記出力電圧を
動揺させる動揺信号生成手段と、前記界磁電流に比例す
る界磁電圧を検出し、界磁電圧検出信号を出力する界磁
電圧検出手段と、前記界磁電圧検出信号から前記動揺信
号と同一の周波数成分を有する同一周波数成分信号の振
幅を検出する振幅検出手段と、前記検出した同一周波数
成分信号の振幅及び予め定めた基準振幅に基づいて前記
同期発電機が単独運転状態にあるか否かを判別する判別
手段と、を備えて構成する。

【００３４】請求項１３記載の発明によれば、動揺信号
生成手段は、自動電圧調整器に予め定めた周波数を有す
る動揺信号を出力することにより同期発電機の出力電圧
信号の電圧である出力電圧を動揺させる。一方、界磁電
圧検出手段は、自動電圧調整器の出力に基づいて界磁電
流に比例する界磁電圧を検出し、界磁電圧検出信号を振
幅検出手段に出力する。振幅検出手段は、界磁電圧検出
信号から動揺信号と同一の周波数成分を有する同一周波
数成分信号の振幅を検出する。

【００３５】これらの結果、判別手段は、検出した同一
周波数成分信号の振幅及び予め定めた基準振幅に基づい
て同期発電機が単独運転状態にあるか否かを判別する。

【００３６】請求項１４記載の発明は、請求項１３記載
の発明において、前記振幅検出手段は、前記界磁電圧検
出信号から前記動揺信号と同一の周波数成分を有する同
一成分信号を抽出する同一成分信号抽出手段と、前記同
一成分信号の全波整流を行って全波整流信号を出力する
整流手段と、前記全波整流信号の低域成分を通過させる
ことにより前記同一周波数成分信号の振幅を検出するロ
ウパスフィルタ手段と、を備えて構成する。

【００３７】請求項１４記載の発明によれば、請求項１
３記載の発明の作用に加えて、振幅検出手段の同一成分
信号抽出手段は、界磁電圧検出信号から動揺信号と同一
の周波数成分を有する同一成分信号を抽出し、整流手段
に出力する。整流手段は、同一成分信号の全波整流を行
って全波整流信号をロウパスフィルタ手段に出力する。
これらによりロウパスフィルタ手段は、全波整流信号の
低域成分を通過させることにより同一周波数成分信号の
振幅を検出する。

【００３８】請求項１５記載の発明は、請求項１３記載
の発明において、前記振幅検出手段は、前記界磁電圧検
出信号のフーリエ変換を行うことにより前記同一周波数
成分信号の振幅を検出するフーリエ変換検出手段を備え
て構成する。請求項１５記載の発明によれば、請求項１
３記載の発明の作用に加えて、振幅検出手段野フーリエ
変換検出手段は、界磁電圧検出信号のフーリエ変換を行
うことにより同一周波数成分信号の振幅を検出する。

【００３９】請求項１６記載の発明は、請求項１３ない
し請求項１５のいずれかに記載の発明において、前記判
別手段は、前記検出した同一周波数成分信号の振幅が予
め定めた基準振幅よりも小さい場合に、前記同期発電機
は単独運転状態にあると判別するように構成する。請求
項１６記載の発明によれば、請求項１３ないし請求項１
５のいずれかに記載の発明の作用に加えて、判別手段
は、検出した同一周波数成分信号の振幅が予め定めた基
準振幅よりも小さい場合に、同期発電機は単独運転状態
にあると判別する。

【００４０】請求項１７記載の発明は、出力電圧が予め
定める値になるように界磁電流を調整する自動電圧調整
器が接続され、商用交流電力系統に発生電力を逆潮流す
る同期発電機の単独運転状態を検出する同期発電機の単
独運転検出方法において、前記自動電圧調整器に予め定
めた周波数を有する動揺信号を出力することにより前記
同期発電機の出力電圧信号の電圧である前記出力電圧を
動揺させる出力電圧動揺工程と、前記出力電圧信号の周
波数を検出する周波数検出工程と、前記検出した出力電
圧信号の周波数に基づいて、前記出力電圧信号に含まれ
る前記動揺信号と同一の周波数成分を抽出し、当該周波
数成分の信号の振幅を検出する振幅検出工程と、前記検
出した信号の振幅及び予め定めた基準振幅に基づいて前
記同期発電機が単独運転状態にあるか否かを判別する判
別工程と、を備えて構成する。

【００４１】請求項１７記載の発明によれば、出力電圧
動揺工程は、自動電圧調整器に予め定めた周波数を有す
る動揺信号を出力することにより同期発電機の出力電圧
信号の電圧である出力電圧を動揺させる。一方、周波数
検出工程は、出力電圧信号の周波数を検出する。振幅検
出工程は、周波数検出工程において検出した出力電圧信
号の周波数に基づいて、出力電圧信号に含まれる動揺信
号と同一の周波数成分を抽出し、当該周波数成分の信号
の振幅を検出する。判別工程は、振幅検出工程において
検出した信号の振幅及び予め定めた基準振幅に基づいて
同期発電機が単独運転状態にあるか否かを判別する。

【００４２】請求項１８記載の発明は、出力電圧が予め
定める値になるように界磁電流を調整する自動電圧調整
器が接続され、商用交流電力系統に発生電力を逆潮流す
る同期発電機の単独運転状態を検出する同期発電機の単
独運転検出方法において、前記自動電圧調整器に予め定
めた周波数を有する動揺信号を出力することにより前記
同期発電機の出力電圧信号の電圧である前記出力電圧を
動揺させる出力電圧動揺工程と、前記同期発電機の出力
電圧及び出力電流に基づいて無効電力を検出する無効電
力検出工程と、前記検出した無効電力に対応する無効電
力信号に含まれる前記動揺信号と同一の周波数成分を抽
出し、当該周波数成分の信号の振幅を検出する振幅検出
工程と、前記検出した信号の振幅及び予め定めた基準振
幅に基づいて前記同期発電機が単独運転状態にあるか否
かを判別する判別工程と、を備えて構成する。

【００４３】請求項１８記載の発明によれば、出力電圧
動揺工程は、自動電圧調整器に予め定めた周波数を有す
る動揺信号を出力することにより同期発電機の出力電圧
信号の電圧である前記出力電圧を動揺させる。一方、無
効電力検出工程は、同期発電機の出力電圧及び出力電流
に基づいて無効電力を検出する。振幅検出工程は、無効
電力検出工程において検出した無効電力に対応する無効
電力信号に含まれる前記動揺信号と同一の周波数成分を
抽出し、当該周波数成分の信号の振幅を検出する。判別
工程は、振幅検出工程において検出した信号の振幅及び
予め定めた基準振幅に基づいて前記同期発電機が単独運
転状態にあるか否かを判別する。

【００４４】請求項１９記載の発明は、出力電圧が予め
定める値になるように界磁電流を調整する自動電圧調整
器が接続され、商用交流電力系統に発生電力を逆潮流す
る同期発電機の単独運転状態を検出する同期発電機の単
独運転検出方法において、前記自動電圧調整器に予め定
めた周波数を有する動揺信号を出力することにより前記
同期発電機の出力電圧信号の電圧である前記出力電圧を
動揺させる出力電圧動揺工程と、前記界磁電流を検出す
る界磁電流検出工程と、前記検出した界磁電流に基づい
て、前記界磁電流の変動周波数成分から前記出力電圧信
号に含まれる前記動揺信号と同一の周波数成分を抽出
し、当該周波数成分の信号の振幅を検出する振幅検出工
程と、前記検出した信号の振幅及び予め定めた基準振幅
に基づいて前記同期発電機が単独運転状態にあるか否か
を判別する判別工程と、を備えて構成する。

【００４５】請求項１９記載の発明によれば、出力電圧
動揺工程は、自動電圧調整器に予め定めた周波数を有す
る動揺信号を出力することにより同期発電機の出力電圧
信号の電圧である出力電圧を動揺させる。一方、界磁電
流検出工程は、自動電圧調整器の出力に基づいて界磁電
流を検出する。振幅検出工程は、界磁電流検出工程にお
いて、検出した界磁電流に基づいて、界磁電流の変動周
波数成分から出力電圧信号に含まれる動揺信号と同一の
周波数成分を抽出し、当該周波数成分の信号の振幅を検
出する。判別工程は、振幅検出工程において検出した信
号の振幅及び予め定めた基準振幅に基づいて同期発電機
が単独運転状態にあるか否かを判別する。

【００４６】請求項２０記載の発明は、出力電圧が予め
定める値になるように界磁電流を調整する自動電圧調整
器が接続され、商用交流電力系統に発生電力を逆潮流す
る同期発電機の単独運転状態を検出する同期発電機の単
独運転検出方法において、前記自動電圧調整器に予め定
めた周波数を有する動揺信号を出力することにより前記
同期発電機の出力電圧信号の電圧である前記出力電圧を
動揺させる出力電圧動揺工程と、界磁電圧を検出する界
磁電圧検出工程と、前記検出した界磁電圧に基づいて、
前記界磁電圧の変動周波数成分から前記出力電圧信号に
含まれる前記動揺信号と同一の周波数成分を抽出し、当
該周波数成分の信号の振幅を検出する振幅検出工程と、
前記検出した信号の振幅及び予め定めた基準振幅に基づ
いて前記同期発電機が単独運転状態にあるか否かを判別
する判別工程と、を備えて構成する。

【００４７】請求項２０記載の発明によれば、出力電圧
動揺工程は、自動電圧調整器に予め定めた周波数を有す
る動揺信号を出力することにより同期発電機の出力電圧
信号の電圧である出力電圧を動揺させる。一方、界磁電
圧検出工程は、自動電圧調整器の出力に基づいて界磁電
圧を検出する。振幅検出工程は、界磁電圧検出工程にお
いて、検出した界磁電圧に基づいて、界磁電圧の変動周
波数成分から出力電圧信号に含まれる動揺信号と同一の
周波数成分を抽出し、当該周波数成分の信号の振幅を検
出する。判別工程は、振幅検出工程において検出した信
号の振幅及び予め定めた基準振幅に基づいて同期発電機
が単独運転状態にあるか否かを判別する。

【００４８】

【発明の実施の形態】次に本発明の好適な実施形態につ
いて、図面を参照して説明する。第１実施形態 図１に第１実施形態の同期発電機の単独運転検出装置を
含む発電システムの概要構成ブロック図を示す。発電シ
ステム１０は、大別すると、石炭、石油、ガス等のエネ
ルギーを機械エネルギーに変換し、駆動力を生成する原
動機１１と、原動機１１により駆動されるとともに、そ
の回転軸の回転速度によって発生交流の周波数が定まる
同期発電機１２と、遮断制御信号ＳOFFに基づいて同期
発電機１２を商用電力系統１３から電気的に遮断するた
めの遮断器１４と、同期発電機１２の出力電圧信号ＳOU
Tの電圧ＶOUTを検出するとともに、検出した同期発電機
１２の出力電圧ＶOUT及び後述の動揺信号ＳVIBに基づい
て同期発電機１２の出力電圧ＶOUTが予め定める値にな
るように界磁電流を調整するための自動電圧調整器（Ａ
ＶＲ）１５と、動揺信号ＳVIBを出力するとともに、同
期発電機１２の出力電圧信号ＳOUTに基づいて同期発電
機１２が単独運転を行っているか否かを判別し、同期発
電機１２の単独運転時に遮断制御信号ＳOFFにより遮断
器１４を遮断する単独運転検出装置１６と、を備えて構
成されている。

【００４９】自動電圧調整器１５は、基準電圧ＶREFが
設定され、設定された基準電圧ＶREFに相当する基準電
圧信号ＳVREFを出力する基準電圧設定器２０と、出力電
圧信号ＳOUTの電圧ＶOUTに比例する電圧ＶOUT1を有する
検出電圧信号ＳOUT1を生成し出力する電圧検出器２１
と、動揺信号ＳVIBの電圧ＶVIB及び基準電圧信号ＳVREF
の電圧ＶREFを加算した加算電圧から検出した検出電圧
信号ＳOUT1の電圧ＶOUT1を減算して、電圧ＶADD（＝ＶR
EF＋ＶVIB−ＶOUT1）を有する加算結果信号ＳADDを出力
する加算器２２と、加算結果信号ＳADDの電圧ＶADDを増
幅して偏差増幅信号ＡＳADDを出力する偏差増幅器２３
と、偏差増幅信号ＡＳADDの電力増幅を行い同期発電機
１２の出力電圧ＶOUTが予め定める値になるように界磁
電流を調整する電力増幅器２４を備えて構成されてい
る。

【００５０】単独運転検出装置１６は、予め定めた周波
数を有する動揺信号ＳVIBを出力する動揺信号発生器３
０と、同期発電機１２の出力電圧信号ＳOUTの周波数を
検出して周波数検出信号ＳFRQを出力する周波数検出器
３１と、周波数検出信号ＳFRQから動揺信号ＳVIBと同じ
周波数成分を有する信号の振幅を検出して当該検出した
振幅に相当する電圧ＶPPを有する振幅検出信号ＳPPを出
力する動揺振幅検出器３２と、予め定めた所定の振幅に
相当する電圧ＶPREFを有する基準振幅信号ＳPREFを出力
する基準振幅設定器３３と、振幅検出信号ＳPPの電圧Ｖ
PPと基準振幅信号ＳPREFの電圧ＶPREFを比較することに
より、振幅検出信号ＳPPに対応する動揺信号ＳVIBと同
じ周波数成分を有する信号の振幅が基準振幅信号ＳPREF
に対応する振幅よりも大きい場合、すなわち、出力電圧
の変動が大きい場合に同期発電機１２は単独運転を行っ
ていると判別して遮断器１４を遮断すべく遮断制御信号
ＳOFFを出力する比較器３４と、を備えて構成されてい
る。

【００５１】図２に動揺振幅検出器３２の詳細構成例を
二つ示す。動揺振幅検出器３２の第１の構成例は、図２
（ａ）に示すように、周波数検出器３１より入力された
周波数検出信号ＳFRQのうち、動揺信号ＳVIBと同じ周波
数成分に相当する所定周波数帯域成分のみを通過させ、
バンドパス信号ＳBPを出力するバンドパスフィルタ３２
Ａと、バンドパス信号ＳBPの全波整流を行い、絶対値信
号ＳABSを出力する絶対値検出器３２Ｂと、絶対値信号
ＳABSの低域周波数成分のみを通過させ周波数検出信号
ＳFRQに含まれる動揺信号ＳVIBと同じ周波数成分を有す
る信号の振幅に相当する電圧ＶPPを有する振幅検出信号
ＳPPを出力するロウパスフィルタ３２Ｃと、を備えて構
成されている。

【００５２】次に動揺振幅検出器３２の第１の構成例の
動作について説明する。バンドパスフィルタ３２Ａは、
周波数検出器３１より入力された周波数検出信号ＳFRQ
のうち、動揺信号ＳVIBと同じ周波数成分に相当する所
定周波数帯域成分のみを通過させ、動揺信号ＳVIBと同
じ周波数成分を有するバンドパス信号ＳBPを絶対値検出
器３２Ｂに出力する。絶対値検出器３２Ｂは、バンドパ
ス信号ＳBPの全波整流を行い、絶対値信号ＳABSをロウ
パスフィルタ３２Ｃに出力する。

【００５３】これによりロウパスフィルタ３２Ｃは、動
揺信号ＳVIBと同じ周波数成分を有する信号の振幅に比
例する絶対値信号ＳABSの低域周波数成分のみを通過さ
せ、動揺信号ＳVIBと同じ周波数成分を有する信号の振
幅に相当する電圧ＶPPを有する振幅検出信号ＳPPを比較
器３４に出力することとなる。一方、動揺振幅検出器３
２の第２の構成例は、図２（ｂ）に示すように、周波数
検出信号ＳFRQのフーリエ変換を行い、動揺信号ＳVIBと
同じ周波数成分を有する信号の振幅に相当する電圧ＶPP
を有する振幅検出信号ＳPPを出力するフーリエ変換器３
２Ｄにより構成している。図２（ｂ）においては、図示
の簡略化のため、 ａ＝ＳFRQ Ａ＝ＳPP として、変換式を表している。

【００５４】次に動揺振幅検出器３２の第２の構成例の
動作について説明する。まず、（２）式及び（３）式に
基づいて、動揺信号ＳVIBの周期Ｔ（図３参照）で周波
数検出信号ＳFRQを区間積分し、余弦波成分Ａx及び正弦
波成分Ａyを求める。次に（１）式に基づいて、余弦波
成分Ａx及び正弦波成分Ａyから動揺信号ＳVIBと同じ周
波数成分を有する信号の振幅に相当する電圧ＶPPを有す
る振幅検出信号ＳPPを求め、比較器３４に出力すること
となる。

【００５５】次に発電システム１０の動作説明に先立
ち、動揺信号ＳVIBについて説明する。図３に動揺信号
発生器から出力される動揺信号の一例を示す。図３
（ａ）は、正弦波形を有する動揺信号ＳVIBの一例、図
３（ｂ）は、矩形波形を有する動揺信号ＳVIBの一例、
図３（ｃ）は三角波形を有する動揺信号ＳVIBの一例を
示す。

【００５６】動揺信号ＳVIBは、これらの波形に限定さ
れるものではなく、周期Ｔが同一、すなわち、周波数１
／Ｔを有する周期関数であれば、いかなる波形を有する
ものでもかまわず、同様の効果を得ることが可能であ
る。続いて発電システム１０の動作について説明する。
初期状態において、遮断器１４は非遮断状態にあるもの
とする。同期発電機１２は、原動機１１により駆動さ
れ、出力電圧信号ＳOUTを出力する。 これにより、自
動電圧調整器１５の電圧検出器２１は、出力電圧信号Ｓ
OUTの電圧ＶOUTに比例する電圧ＶOUT1を有する検出電圧
信号ＳOUT1を生成し加算器２２に出力する。

【００５７】また、基準電圧設定器２０は、設定された
基準電圧ＶREFに相当する基準電圧信号ＳVREFを加算器
２２に出力する。一方、単独運転検出装置１６の動揺信
号発生器３０は、予め定めた周波数を有する動揺信号Ｓ
VIBを加算器２２に出力する。これらにより、加算器２
２は、動揺信号ＳVIBの電圧ＶVIB及び基準電圧信号ＳVR
EFの電圧ＶREFを加算した加算電圧から検出した検出電
圧信号ＳOUT1の電圧ＶOUT1を減算して、電圧ＶADD（＝
ＶREF＋ＶVIB−ＶOUT1）を有する加算結果信号ＳADDを
偏差増幅器２３に出力する。

【００５８】偏差増幅器２３は、加算結果信号ＳADDの
電圧ＶADDを増幅して偏差増幅信号ＡＳADDを電力増幅器
２４に出力する。この結果、電力増幅器２４は、偏差増
幅信号ＡＳADDの電力増幅を行い同期発電機１２の出力
電圧ＶOUTが予め定める値になるように界磁電流を調整
し、同期発電機１２の出力電圧ＶOUTは一定の電圧とな
るように制御されることとなる。

【００５９】これらの動作と並行して、単独運転検出装
置１６の周波数検出器３１は、同期発電機１２の出力電
圧信号ＳOUTの周波数を検出して周波数検出信号ＳFRQを
動揺振幅検出器３２に出力する。動揺振幅検出器３２
は、図２に示した構成により、周波数検出信号ＳFRQか
ら動揺信号ＳVIBと同じ周波数成分を有する信号の振幅
を検出して当該検出した振幅に相当する電圧ＶPPを有す
る振幅検出信号ＳPPを比較器３４に出力する。また、基
準振幅設定器３３は、予め定めた所定の振幅に相当する
電圧ＶPREFを有する基準振幅信号ＳPREFを比較器３４に
出力する。

【００６０】これらの結果、比較器３４は、振幅検出信
号ＳPPの電圧ＶPPと基準振幅信号ＳPREFの電圧ＶPREFを
比較し、振幅検出信号ＳPPに対応する動揺信号ＳVIBと
同じ周波数成分を有する信号の振幅が基準振幅信号ＳPR
EFに対応する振幅よりも大きい場合に同期発電機１２は
単独運転を行っていると判別する。そして、遮断器１４
を遮断すべく遮断制御信号ＳOFFを出力し、同期発電機
１２を商用電力系統１３から電気的に遮断することとな
り、作業のために変電所の送り出し遮断器が開状態にあ
るような場合においても、同期発電機１２の発電した電
力が逆潮流されるのを確実に防止できるとともに、再び
送り出し遮断器が閉状態となった場合に、電力潮流が非
同期状態であることに起因する付合わせの可能性を防止
することができる。

【００６１】以上の説明のように、本第１実施形態によ
れば、同期発電機１２の出力電圧信号ＳOUTの周波数成
分に基づいて、動揺信号ＳVIBと同じ周波数成分野周波
数変動に基づいて同期発電機１２の単独運転状態を検出
しているため、商用電力系統１３の周波数変動や、電圧
変動に影響されることなく、確実に同期発電機１２の単
独運転状態を検出することができる。

【００６２】第２実施形態 図４に第２実施形態の同期発電機の単独運転検出装置を
含む発電システムの概要構成ブロック図を示す。図４に
おいて、図１の第１実施形態と同様な部分には同一の符
号を付す。発電システム６０は、大別すると、石炭、石
油、ガス等のエネルギーを機械エネルギーに変換し、駆
動力を生成する原動機１１と、原動機１１により駆動さ
れるとともに、その回転軸の回転速度によって発生交流
の周波数が定まる同期発電機１２と、遮断制御信号ＳOF
Fに基づいて同期発電機１２を商用電力系統１３から電
気的に遮断するための遮断器１４と、同期発電機１２の
出力電圧信号ＳOUTの電圧ＶOUTを検出するとともに、検
出した同期発電機１２の出力電圧ＶOUT及び後述の動揺
信号ＳVIBに基づいて同期発電機１２の出力電圧ＶOUTが
予め定める値になるように界磁電流を調整するための自
動電圧調整器（ＡＶＲ）１５と、動揺信号ＳVIBを出力
するとともに、同期発電機１２の出力電圧信号ＳOUT及
び出力電流信号ＳIOUTに基づいて同期発電機１２が単独
運転を行っているか否かを判別し、同期発電機１２の単
独運転時に遮断制御信号ＳOFFにより遮断器１４を遮断
する単独運転検出装置６１と、を備えて構成されてい
る。

【００６３】自動電圧調整器１５は、図１の第１実施形
態と同一であるので、その詳細な説明は省略する。単独
運転検出装置６１は、予め定めた周波数を有する動揺信
号ＳVIBを出力する動揺信号発生器３０と、同期発電機
１２の出力電圧信号ＳOUTの電圧ＶOUT及び出力電流信号
ＳIOUTの電流ＩOUTに基づいて無効電力検出信号ＳREAC
を出力する無効電力検出器６２と、無効電力検出信号Ｓ
REACから動揺信号ＳVIBと同じ周波数成分を有する信号
の振幅を検出して当該検出した振幅に相当する電圧ＶPP
0を有する振幅検出信号ＳPP0を出力する動揺振幅検出器
６３と、予め定めた所定の振幅に相当する電圧ＶPREF0
を有する基準振幅信号ＳPREF0を出力する基準振幅設定
器６４と、振幅検出信号ＳPP0の電圧ＶPP0と基準振幅信
号ＳPREF0の電圧ＶPREF0を比較することにより、振幅検
出信号ＳPP0に対応する動揺信号ＳVIBと同じ周波数成分
を有する信号の振幅が基準振幅信号ＳPREF0に対応する
振幅よりも小さい場合、すなわち、無効電力が小さい場
合に同期発電機１２は単独運転を行っていると判別して
遮断器１４を遮断すべく遮断制御信号ＳOFFを出力する
比較器６５と、を備えて構成されている。

【００６４】図５に動揺振幅検出器６３の詳細構成例を
二つ示す。動揺振幅検出器６３の第１の構成例は、図５
（ａ）に示すように、周波数検出器３１より入力された
無効電力検出信号ＳREACのうち、動揺信号ＳVIBと同じ
周波数成分に相当する所定周波数帯域成分のみを通過さ
せ、バンドパス信号ＳBP0を出力するバンドパスフィル
６３Ａと、バンドパス信号ＳBP0の全波整流を行い、絶
対値信号ＳABS0を出力する絶対値検出器６３Ｂと、絶対
値信号ＳABS0の低域周波数成分のみを通過させ無効電力
検出信号ＳREACに含まれる動揺信号ＳVIBと同じ周波数
成分を有する信号の振幅に相当する電圧ＶPP0を有する
振幅検出信号ＳPP0を出力するロウパスフィルタ６３Ｃ
と、を備えて構成されている。

【００６５】次に動揺振幅検出器６３の第１の構成例の
動作について説明する。バンドパスフィルタ６３Ａは、
無効電力検出器６２より入力された無効電力検出信号Ｓ
REACのうち、動揺信号ＳVIBと同じ周波数成分に相当す
る所定周波数帯域成分のみを通過させ、動揺信号ＳVIB
と同じ周波数成分を有するバンドパス信号ＳBP0を絶対
値検出器６３Ｂに出力する。絶対値検出器６３Ｂは、バ
ンドパス信号ＳBP0の全波整流を行い、絶対値信号ＳABS
0をロウパスフィルタ６３Ｃに出力する。

【００６６】これによりロウパスフィルタ６３Ｃは、動
揺信号ＳVIBと同じ周波数成分を有する信号の振幅に比
例する絶対値信号ＳABS0の低域周波数成分のみを通過さ
せ、動揺信号ＳVIBと同じ周波数成分を有する信号の振
幅に相当する電圧ＶPP0を有する振幅検出信号ＳPP0を比
較器６５に出力することとなる。一方、動揺振幅検出器
６３の第２の構成例は、図５（ｂ）に示すように、無効
電力検出信号ＳREACのフーリエ変換を行い、動揺信号Ｓ
VIBと同じ周波数成分を有する信号の振幅に相当する電
圧ＶPP0を有する振幅検出信号ＳPP0を出力するフーリエ
変換器６３Ｄにより構成している。図５（ｂ）において
は、図示の簡略化のため、 ａ＝ＳREAC Ａ＝ＳPP0 として、変換式を表している。

【００６７】次に動揺振幅検出器６３の第２の構成例の
動作について説明する。まず、（２）式及び（３）式に
基づいて、動揺信号ＳVIBの周期Ｔ（図３参照）で無効
電力検出信号ＳREACを区間積分し、余弦波成分Ａx及び
正弦波成分Ａyを求める。

【００６８】次に（１）式に基づいて、余弦波成分Ａx
及び正弦波成分Ａyから動揺信号ＳVIBと同じ周波数成分
を有する信号の振幅に相当する電圧ＶPP0を有する振幅
検出信号ＳPP0を求め、比較器６５に出力することとな
る。続いて発電システム６０の動作について説明する。
初期状態において、遮断器１４は非遮断状態にあるもの
とする。同期発電機１２は、原動機１１により駆動さ
れ、出力電圧信号ＳOUTを出力する。 これにより、自
動電圧調整器１５の電圧検出器２１は、出力電圧信号Ｓ
OUTの電圧ＶOUTに比例する電圧ＶOUT1を有する検出電圧
信号ＳOUT1を生成し加算器２２に出力する。

【００６９】また、基準電圧設定器２０は、設定された
基準電圧ＶREFに相当する基準電圧信号ＳVREFを加算器
２２に出力する。一方、単独運転検出装置６１の動揺信
号発生器３０は、予め定めた周波数を有する動揺信号Ｓ
VIBを加算器２２に出力する。

【００７０】これらにより、加算器２２は、動揺信号Ｓ
VIBの電圧ＶVIB及び基準電圧信号ＳVREFの電圧ＶREFを
加算した加算電圧から検出した検出電圧信号ＳOUT1の電
圧ＶOUT1を減算して、電圧ＶADD（＝ＶREF＋ＶVIB−ＶO
UT1）を有する加算結果信号ＳADDを偏差増幅器２３に出
力する。偏差増幅器２３は、加算結果信号ＳADDの電圧
ＶADDを増幅して偏差増幅信号ＡＳADDを電力増幅器２４
に出力する。

【００７１】この結果、電力増幅器２４は、偏差増幅信
号ＡＳADDの電力増幅を行い同期発電機１２の出力電圧
ＶOUTが予め定める値になるように界磁電流を調整し、
同期発電機１２の出力電圧ＶOUTは一定の電圧となるよ
うに制御されることとなる。これらの動作と並行して、
単独運転検出装置６１の無効電力検出器６２は、同期発
電機１２の出力電圧信号ＳOUTの電圧ＶOUT及び出力電流
信号ＳIOUTの電流ＩOUTに基づいて無効電力を検出し、
無効電力検出信号ＳREACを動揺振幅検出器６３に出力す
る。

【００７２】動揺振幅検出器６３は、図５に示した構成
により、無効電力検出信号ＳREACから動揺信号ＳVIBと
同じ周波数成分を有する信号の振幅を検出して当該検出
した振幅に相当する電圧ＶPP0を有する振幅検出信号ＳP
P0を比較器６５に出力する。また、基準振幅設定器６４
は、予め定めた所定の振幅に相当する電圧ＶＰＲＥＦ０
を有する基準振幅信号ＳＰＲＥＦ０を比較器６５に出力
する。

【００７３】これらの結果、比較器６５は、振幅検出信
号ＳPP0の電圧ＶPP0と基準振幅信号ＳPREF0の電圧ＶPRE
F0を比較し、振幅検出信号ＳPP0に対応する動揺信号ＳV
IBと同じ周波数成分を有する信号の振幅が基準振幅信号
ＳPREF0に対応する振幅よりも小さい場合、すなわち、
無効電力が小さい場合に同期発電機１２は単独運転を行
っていると判別する。

【００７４】そして、遮断器１４を遮断すべく遮断制御
信号ＳOFFを出力し、同期発電機１２を商用電力系統１
３から電気的に遮断することとなり、作業のために変電
所の送り出し遮断器が開状態にあるような場合において
も、同期発電機１２の発電した電力が逆潮流されるのを
確実に防止できるとともに、再び送り出し遮断器が閉状
態となった場合に、電力潮流が非同期状態であることに
起因する付合わせの可能性を防止することができる。

【００７５】以上の説明のように、本第２実施形態によ
れば、同期発電機１２の無効電力に基づいて同期発電機
１２の単独運転状態を検出しているため、商用電力系統
１３の周波数変動や、電圧変動に影響されることなく、
確実に同期発電機１２の単独運転状態を検出することが
できる。

【００７６】第３実施形態 図６に第３実施形態の同期発電機の単独運転検出装置を
含む発電システムの概要構成ブロック図を示す。図６に
おいて、図１の第１実施形態と同様な部分には同一の符
号を付す。発電システム４０は、大別すると、石炭、石
油、ガス等のエネルギーを機械エネルギーに変換し、駆
動力を生成する原動機１１と、原動機１１により駆動さ
れるとともに、その回転軸の回転速度によって発生交流
の周波数が定まる同期発電機１２と、遮断制御信号ＳOF
Fに基づいて同期発電機１２を商用電力系統１３から電
気的に遮断するための遮断器１４と、同期発電機１２の
出力電圧信号ＳＯＵＴの電圧ＶＯＵＴを検出するととも
に、検出した同期発電機１２の出力電圧ＶOUT及び後述
の動揺信号ＳVIBに基づいて同期発電機１２の出力電圧
ＶOUTが予め定める値になるように界磁電流を調整する
ための自動電圧調整器（ＡＶＲ）１５と、動揺信号ＳVI
Bを出力するとともに、同期発電機１２の界磁電流信号
ＳIMAGに基づいて同期発電機１２が単独運転を行ってい
るか否かを判別し、同期発電機１２の単独運転時に遮断
制御信号ＳOFFにより遮断器１４を遮断する単独運転検
出装置４１と、を備えて構成されている。

【００７７】自動電圧調整器１５は、図１の第１実施形
態と同一であるので、その詳細な説明は省略する。単独
運転検出装置４１は、予め定めた周波数を有する動揺信
号ＳVIBを出力する動揺信号発生器３０と、自動電圧調
整器１５の出力である界磁電流ＩMAGに対応する界磁電
流信号ＳIMAGから動揺信号ＳVIBと同じ周波数成分を有
する信号の振幅を検出して当該検出した振幅に相当する
電圧ＶPP1を有する振幅検出信号ＳPP1を出力する動揺振
幅検出器４３と、予め定めた界磁電流信号ＳIMAGの所定
の振幅に相当する電圧ＶPREF1を有する基準振幅信号ＳP
REF1を出力する基準振幅設定器４４と、振幅検出信号Ｓ
PP1の電圧ＶPP1と基準振幅信号ＳPREF1の電圧ＶPREF1を
比較することにより、振幅検出信号ＳPP1に対応する動
揺信号ＳVIBと同じ周波数成分を有する信号の振幅が基
準振幅信号ＳPREF1に対応する振幅よりも小さい場合、
すなわち、無効電力の変動が小さい場合に同期発電機１
２は単独運転を行っていると判別して遮断器１４を遮断
すべく遮断制御信号ＳOFF1を出力する比較器４５と、を
備えて構成されている。

【００７８】図７に動揺振幅検出器４３の詳細構成例を
二つ示す。動揺振幅検出器４３の第１の構成例は、図７
（ａ）に示すように、界磁電流信号ＳIMAGのうち、動揺
信号ＳVIBと同じ周波数成分に相当する所定周波数帯域
成分のみを通過させ、バンドパス信号ＳBP1を出力する
バンドパスフィルタ４３Ａと、バンドパス信号ＳBP1の
全波整流を行い、絶対値信号ＳABS1を出力する絶対値検
出器４３Ｂと、絶対値信号ＳABS1の低域周波数成分のみ
を通過させ界磁電流信号ＳIMAGに含まれる動揺信号ＳVI
Bと同じ周波数成分を有する信号の振幅に相当する電圧
ＶPP1を有する振幅検出信号ＳPP1を出力するロウパスフ
ィルタ４３Ｃと、を備えて構成されている。

【００７９】次に動揺振幅検出器４３の第１の構成例の
動作について説明する。バンドパスフィルタ４３Ａは、
界磁電流信号ＳIMAGのうち、動揺信号ＳVIBと同じ周波
数成分に相当する所定周波数帯域成分のみを通過させ、
動揺信号ＳVIBと同じ周波数成分を有するバンドパス信
号ＳBP1を絶対値検出器４３Ｂに出力する。絶対値検出
器４３Ｂは、バンドパス信号ＳBP1の全波整流を行い、
絶対値信号ＳABS1をロウパスフィルタ４３Ｃに出力す
る。

【００８０】これによりロウパスフィルタ４３Ｃは、動
揺信号ＳVIBと同じ周波数成分を有する信号の振幅に比
例する絶対値信号ＳABS1の低域周波数成分のみを通過さ
せ、動揺信号ＳVIBと同じ周波数成分を有する信号の振
幅に相当する電圧ＶPP1を有する振幅検出信号ＳPP1を比
較器４５に出力することとなる。

【００８１】一方、動揺振幅検出器４３の第２の構成例
は、図７（ｂ）に示すように、界磁電流信号ＳIMAGのフ
ーリエ変換を行い、動揺信号ＳVIBと同じ周波数成分を
有する信号の振幅に相当する電圧ＶPP1を有する振幅検
出信号ＳPP1を出力するフーリエ変換器４３Ｄにより構
成している。図７（ｂ）においては、図示の簡略化のた
め、 ａ＝ＳIMAG Ａ＝ＳPP1 として、変換式を表している。

【００８２】次に動揺振幅検出器４３の第２の構成例の
動作について説明する。まず、フーリエ変換器４３Ｄ
は、図７（ｂ）中の（２）式及び（３）式に基づいて、
動揺信号ＳVIBの周期Ｔ（図３参照）で界磁電流信号ＳI
MAGを区間積分し、余弦波成分Ａx及び正弦波成分Ａyを
求める。次に（１）式に基づいて、余弦波成分Ａx及び
正弦波成分Ａyから動揺信号ＳVIBと同じ周波数成分を有
する信号の振幅に相当する電圧ＶPP1を有する振幅検出
信号ＳPP1を求め、比較器４５に出力することとなる。

【００８３】続いて発電システム４０の動作について説
明する。初期状態において、遮断器１４は非遮断状態に
あるものとする。同期発電機１２は、原動機１１により
駆動され、出力電圧信号ＳOUTを出力する。 これによ
り、自動電圧調整器１５の電圧検出器２１は、出力電圧
信号ＳOUTの電圧ＶOUTに比例する電圧ＶOUT1を有する検
出電圧信号ＳOUT1を生成し加算器２２に出力する。

【００８４】また、基準電圧設定器２０は、設定された
基準電圧ＶREFに相当する基準電圧信号ＳVREFを加算器
２２に出力する。一方、単独運転検出装置４１の動揺信
号発生器３０は、予め定めた周波数を有する動揺信号Ｓ
VIBを加算器２２に出力する。

【００８５】これらにより、加算器２２は、動揺信号Ｓ
VIBの電圧ＶVIB及び基準電圧信号ＳVREFの電圧ＶREFを
加算した加算電圧から検出した検出電圧信号ＳOUT1の電
圧ＶOUT1を減算して、電圧ＶADD（＝ＶREF＋ＶVIB−ＶO
UT1）を有する加算結果信号ＳADDを偏差増幅器２３に出
力する。

【００８６】偏差増幅器２３は、加算結果信号ＳADDの
電圧ＶADDを増幅して偏差増幅信号ＡＳADDを電力増幅器
２４に出力する。この結果、電力増幅器２４は、偏差増
幅信号ＡＳADDの電力増幅を行い同期発電機１２の出力
電圧ＶOUTが予め定める値になるように界磁電流を調整
し、同期発電機１２の出力電圧ＶOUTは一定の電圧とな
るように制御されることとなる。これらの動作と並行し
て、単独運転検出装置４１の動揺振幅検出器４３は、図
５に示した構成により、界磁電流信号ＳIMAGから動揺信
号ＳVIBと同じ周波数成分を有する信号の振幅を検出し
て当該検出した振幅に相当する電圧ＶPP1を有する振幅
検出信号ＳPP1を比較器４５に出力する。また、基準振
幅設定器４４は、予め定めた所定の振幅に相当する電圧
ＶPREF1を有する基準振幅信号ＳPREF1を比較器４５に出
力する。

【００８７】これらの結果、比較器４５は、振幅検出信
号ＳPP1の電圧ＶPP1と基準振幅信号ＳPREF1の電圧ＶPRE
F1を比較し、振幅検出信号ＳPP1に対応する動揺信号ＳV
IBと同じ周波数成分を有する信号の振幅が基準振幅信号
ＳPREFに対応する振幅よりも小さい場合に同期発電機１
２は単独運転を行っていると判別する。そして、遮断器
１４を遮断すべく遮断制御信号ＳOFF1を出力し、同期発
電機１２を商用電力系統１３から電気的に遮断すること
となり、作業のために変電所の送り出し遮断器が開状態
にあるような場合においても、同期発電機１２の発電し
た電力が逆潮流されるのを確実に防止できるとともに、
再び送り出し遮断器が閉状態となった場合に、電力潮流
が非同期状態であることに起因する付合わせの可能性を
防止することができる。

【００８８】以上の説明のように、本第３実施形態によ
れば、自動電圧調整器１５の界磁電流ＩMAGに基づい
て、動揺信号ＳVIBと同じ周波数成分を有する界磁電流
変動に基づいて同期発電機１２の単独運転状態を検出し
ているため、商用電力系統１３の周波数変動や、電圧変
動に影響されることなく、確実に同期発電機１２の単独
運転状態を検出することができる。また、図１１に示し
た第２従来例のように、無効電力検出器を設ける必要も
なく、装置構成を簡略化することができる。

【００８９】第４実施形態 図８に第４実施形態の同期発電機の単独運転検出装置を
含む発電システムの概要構成ブロック図を示す。図８に
おいて、図６の第３実施形態と同様な部分には同一の符
号を付す。発電システム５０は、大別すると、石炭、石
油、ガス等のエネルギーを機械エネルギーに変換し、駆
動力を生成する原動機１１と、原動機１１により駆動さ
れるとともに、その回転軸の回転速度によって発生交流
の周波数が定まる同期発電機１２と、遮断制御信号ＳOF
Fに基づいて同期発電機１２を商用電力系統１３から電
気的に遮断するための遮断器１４と、同期発電機１２の
出力電圧信号ＳOUTの電圧ＶOUTを検出するとともに、検
出した同期発電機１２の出力電圧ＶOUT及び後述の動揺
信号ＳVIBに基づいて同期発電機１２の出力電圧ＶOUTが
予め定める値になるように界磁電流を調整するための自
動電圧調整器（ＡＶＲ）１５と、動揺信号ＳVIBを出力
するとともに、同期発電機１２の界磁電圧信号ＳVMAGに
基づいて同期発電機１２が単独運転を行っているか否か
を判別し、同期発電機１２の単独運転時に遮断制御信号
ＳOFFにより遮断器１４を遮断する単独運転検出装置４
１Ａと、を備えて構成されている。

【００９０】自動電圧調整器１５は、図１の第１実施形
態と同一であるので、その詳細な説明は省略する。単独
運転検出装置４１Ａは、予め定めた周波数を有する動揺
信号ＳVIBを出力する動揺信号発生器３０と、自動電圧
調整器１５の出力である界磁電圧ＶMAGに対応する界磁
電圧信号ＳVMAGから動揺信号ＳVIBと同じ周波数成分を
有する信号の振幅を検出して当該検出した振幅に相当す
る電圧ＶPP2を有する振幅検出信号ＳPP2を出力する動揺
振幅検出器４６と、予め定めた界磁電圧信号ＳVMAGの所
定の振幅に相当する電圧ＶPREF2を有する基準振幅信号
ＳPREF2を出力する基準振幅設定器４７と、振幅検出信
号ＳPP2の電圧ＶPP2と基準振幅信号ＳPREF2の電圧ＶPRE
F2を比較することにより、振幅検出信号ＳPP2に対応す
る動揺信号ＳVIBと同じ周波数成分を有する信号の振幅
が基準振幅信号ＳPRE1Fに対応する振幅よりも小さい場
合、すなわち、無効電力の変動が小さい場合に同期発電
機１２は単独運転を行っていると判別して遮断器１４を
遮断すべく遮断制御信号ＳOFF1を出力する比較器４８
と、を備えて構成されている。

【００９１】図９に動揺振幅検出器４６の詳細構成例を
二つ示す。動揺振幅検出器４６の第１の構成例は、図９
（ａ）に示すように、界磁電圧信号ＳVMAGのうち、動揺
信号ＳVIBと同じ周波数成分に相当する所定周波数帯域
成分のみを通過させ、バンドパス信号ＳBP2を出力する
バンドパスフィルタ４６Ａと、バンドパス信号ＳBP2の
全波整流を行い、絶対値信号ＳABS2を出力する絶対値検
出器４６Ｂと、絶対値信号ＳABS2の低域周波数成分のみ
を通過させ界磁電圧信号ＳVMAGに含まれる動揺信号ＳVI
Bと同じ周波数成分を有する信号の振幅に相当する電圧
ＶPP2を有する振幅検出信号ＳPP2を出力するロウパスフ
ィルタ４６Ｃと、を備えて構成されている。

【００９２】次に動揺振幅検出器４６の第１の構成例の
動作について説明する。バンドパスフィルタ４６Ａは、
界磁電圧信号ＳVMAGのうち、動揺信号ＳVIBと同じ周波
数成分に相当する所定周波数帯域成分のみを通過させ、
動揺信号ＳVIBと同じ周波数成分を有するバンドパス信
号ＳBP2を絶対値検出器４６Ｂに出力する。絶対値検出
器４６Ｂは、バンドパス信号ＳBP2の全波整流を行い、
絶対値信号ＳABS2をロウパスフィルタ４６Ｃに出力す
る。

【００９３】これによりロウパスフィルタ４６Ｃは、動
揺信号ＳVIBと同じ周波数成分を有する信号の振幅に比
例する絶対値信号ＳABS2の低域周波数成分のみを通過さ
せ、動揺信号ＳVIBと同じ周波数成分を有する信号の振
幅に相当する電圧ＶPP2を有する振幅検出信号ＳPP2を比
較器４８に出力することとなる。一方、動揺振幅検出器
４６の第２の構成例は、図９（ｂ）に示すように、界磁
電圧信号ＳVMAGのフーリエ変換を行い、動揺信号ＳVIB
と同じ周波数成分を有する信号の振幅に相当する電圧Ｖ
PP2を有する振幅検出信号ＳPP2を出力するフーリエ変換
器４６Ｄにより構成している。

【００９４】図９（ｂ）においては、図示の簡略化のた
め、 ａ＝ＳVMAG Ａ＝ＳPP2 として、変換式を表している。次に動揺振幅検出器４６
の第２の構成例の動作について説明する。まず、フーリ
エ変換器４６Ｄは、図９（ｂ）中の（２）式及び（３）
式に基づいて、動揺信号ＳVIBの周期Ｔ（図３参照）で
界磁電圧信号ＳVMAGを区間積分し、余弦波成分Ａx及び
正弦波成分Ａyを求める。

【００９５】次に（１）式に基づいて、余弦波成分Ａx
及び正弦波成分Ａyから動揺信号ＳVIBと同じ周波数成分
を有する信号の振幅に相当する電圧ＶPP2を有する振幅
検出信号ＳPP2を求め、比較器４８に出力することとな
る。続いて発電システム５０の動作について説明する。
初期状態において、遮断器１４は非遮断状態にあるもの
とする。同期発電機１２は、原動機１１により駆動さ
れ、出力電圧信号ＳOUTを出力する。 これにより、自
動電圧調整器１５の電圧検出器２１は、出力電圧信号Ｓ
OUTの電圧ＶOUTに比例する電圧ＶOUT1を有する検出電圧
信号ＳOUT1を生成し加算器２２に出力する。

【００９６】また、基準電圧設定器２０は、設定された
基準電圧ＶREFに相当する基準電圧信号ＳVREFを加算器
２２に出力する。一方、単独運転検出装置４１Ａの動揺
信号発生器３０は、予め定めた周波数を有する動揺信号
ＳVIBを加算器２２に出力する。これらにより、加算器
２２は、動揺信号ＳVIBの電圧ＶVIB及び基準電圧信号Ｓ
VREFの電圧ＶREFを加算した加算電圧から検出した検出
電圧信号ＳOUT1の電圧ＶOUT1を減算して、電圧ＶADD
（＝ＶREF＋ＶVIB−ＶOUT1）を有する加算結果信号ＳAD
Dを偏差増幅器２３に出力する。

【００９７】偏差増幅器２３は、加算結果信号ＳADDの
電圧ＶADDを増幅して偏差増幅信号ＡＳADDを電力増幅器
２４に出力する。この結果、電力増幅器２４は、偏差増
幅信号ＡＳADDの電力増幅を行い同期発電機１２の出力
電圧ＶOUTが予め定める値になるように界磁電流を調整
し、同期発電機１２の出力電圧ＶOUTは一定の電圧とな
るように制御されることとなる。

【００９８】これらの動作と並行して、単独運転検出装
置４１Ａの動揺振幅検出器４６は、図９に示した構成に
より、界磁電圧信号ＳVMAGから動揺信号ＳVIBと同じ周
波数成分を有する信号の振幅を検出して当該検出した振
幅に相当する電圧ＶPP2を有する振幅検出信号ＳPP2を比
較器４８に出力する。また、基準振幅設定器４７は、予
め定めた所定の振幅に相当する電圧ＶPREF2を有する基
準振幅信号ＳPREF2を比較器４８に出力する。

【００９９】これらの結果、比較器４８は、振幅検出信
号ＳPP2の電圧ＶPP2と基準振幅信号ＳPREF2の電圧ＶPRE
F2を比較し、振幅検出信号ＳPP2に対応する動揺信号ＳV
IBと同じ周波数成分を有する信号の振幅が基準振幅信号
ＳPREFに対応する振幅よりも小さい場合に同期発電機１
２は単独運転を行っていると判別する。そして、遮断器
１４を遮断すべく遮断制御信号ＳOFF1を出力し、同期発
電機１２を商用電力系統１３から電気的に遮断すること
となり、作業のために変電所の送り出し遮断器が開状態
にあるような場合においても、同期発電機１２の発電し
た電力が逆潮流されるのを確実に防止できるとともに、
再び送り出し遮断器が閉状態となった場合に、電力潮流
が非同期状態であることに起因する付合わせの可能性を
防止することができる。

【０１００】以上の説明のように、本第４実施形態によ
れば、自動電圧調整器１５の界磁電流に比例する界磁電
圧ＶMAGに基づいて、動揺信号ＳVIBと同じ周波数成分を
有する界磁電圧変動に基づいて同期発電機１２の単独運
転状態を検出しているため、商用電力系統１３の周波数
変動や、電圧変動に影響されることなく、確実に同期発
電機１２の単独運転状態を検出することができる。ま
た、図１１に示した第２従来例のように、無効電力検出
器を設ける必要もなく、装置構成を簡略化することがで
きる。

【０１０１】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、周波数検
出信号に含まれる動揺信号と同一の周波数成分を有する
信号である同一周波数成分信号の振幅に基づいて同期発
電機が単独運転状態にあるか否かを判別するので、商用
電力系統の周波数変動や電圧変動に影響されず、確実に
同期発電機の単独運転を検出することができる。請求項
２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加
えて、振幅検出手段の同一成分信号抽出手段は、周波数
検出信号から動揺信号と同一の周波数成分を有する同一
成分信号を抽出し、整流手段に出力し、整流手段は、同
一成分信号の全波整流を行って全波整流信号をロウパス
フィルタ手段に出力し、ロウパスフィルタ手段は、全波
整流信号の低域成分を通過させることにより同一周波数
成分信号の振幅を検出するので、簡易な構成で、同一周
波数成分の振幅を確実に検出して、より確実に同期発電
機の単独運転を検出することができる。

【０１０２】請求項３記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の効果に加えて、周波数検出信号のフーリエ変
換により同一周波数成分信号の振幅を検出するので、簡
易な構成で、かつ、仕様変更も容易であるとともに、確
実かつ最適な構成で同期発電機の単独運転を検出するこ
とができる。

【０１０３】請求項４記載の発明によれば、請求項１な
いし請求項３のいずれかに記載の発明の効果に加えて、
判別手段は、検出した同一周波数成分信号の振幅が予め
定めた基準振幅よりも大きい場合に、同期発電機は単独
運転状態にあると判別するので、単独運転状態であるか
否かの判別が容易で、確実に単独運転状態を判別するこ
とができる。

【０１０４】請求項５記載の発明によれば、無効電力検
出信号に含まれる動揺信号と同一の周波数成分を有する
信号である同一周波数成分信号の振幅に基づいて同期発
電機が単独運転状態にあるか否かを判別するので、簡易
な構成で、確実に同期発電機の単独運転を検出すること
ができる。

【０１０５】請求項６記載の発明によれば、請求項５記
載の発明の作用に加えて、振幅検出手段の同一成分信号
抽出手段は、無効電力検出信号から動揺信号と同一の周
波数成分を有する同一成分信号を抽出し、整流手段は、
同一成分信号抽出手段により抽出した同一成分信号の全
波整流を行ない、ロウパスフィルタ手段は、前記全波整
流信号の低域成分を通過させることにより同一周波数成
分信号の振幅を検出するので、簡易な構成で、同一周波
数成分の振幅を確実に検出して、より確実に同期発電機
の単独運転を検出することができる。

【０１０６】請求項７記載の発明によれば、請求項５記
載の発明の作用に加えて、振幅検出手段のフーリエ変換
検出手段は、無効電力検出信号のフーリエ変換により同
一周波数成分信号の振幅を検出するので、簡易な構成
で、かつ、仕様変更も容易であるとともに、確実かつ最
適な構成で同期発電機の単独運転を検出することができ
る。

【０１０７】請求項８記載の発明によれば、請求項５な
いし請求項７のいずれかに記載の発明の作用に加えて、
判別手段は、検出した同一周波数成分信号の振幅が予め
定めた基準振幅よりも小さい場合に、同期発電機は単独
運転状態にあると判別するので、単独運転状態であるか
否かの判別が容易で、確実に単独運転状態を判別するこ
とができる。

【０１０８】請求項９記載の発明によれば、界磁電流検
出信号に含まれる動揺信号と同一の周波数成分を有する
同一周波数成分信号の振幅に基づいて同期発電機が単独
運転状態にあるか否かを判別するので、周波数検出回路
や無効電力検出回路等を設けることなく簡易な構成で、
確実に同期発電機の単独運転を検出することができる。

【０１０９】請求項１０記載の発明によれば、請求項５
記載の発明の効果に加えて、同一成分信号抽出手段は、
界磁電流検出信号から動揺信号と同一の周波数成分を有
する同一成分信号を抽出し、整流手段は、同一成分信号
の全波整流を行ない、ロウパスフィルタ手段は、全波整
流信号の低域成分を通過させることにより同一周波数成
分信号の振幅を検出するので、簡易な構成で、同一周波
数成分の振幅を確実に検出して、より確実に同期発電機
の単独運転を検出することができる。

【０１１０】請求項１１記載の発明によれば、請求項９
記載の発明の効果に加えて、界磁電流検出信号のフーリ
エ変換により同一周波数成分信号の振幅を検出するの
で、簡易な構成で、かつ、仕様変更も容易であるととも
に、確実かつ最適な構成で同期発電機の単独運転を検出
することができる。

【０１１１】請求項１２記載の発明によれば、請求項９
ないし請求項１１のいずれかに記載の発明の効果に加え
て、判別手段は、検出した同一周波数成分信号の振幅が
予め定めた基準振幅よりも小さい場合に、同期発電機は
単独運転状態にあると判別するので、単独運転状態であ
るか否かの判別が容易で、確実に単独運転状態を判別す
ることができる。

【０１１２】請求項１３記載の発明によれば、界磁電圧
検出信号に含まれる動揺信号と同一の周波数成分を有す
る同一周波数成分信号の振幅に基づいて同期発電機が単
独運転状態にあるか否かを判別するので、周波数検出回
路や無効電力検出回路等を設けることなく簡易な構成
で、確実に同期発電機の単独運転を検出することができ
る。

【０１１３】請求項１４記載の発明によれば、請求項１
３記載の発明の効果に加えて、同一成分信号抽出手段
は、界磁電圧検出信号から動揺信号と同一の周波数成分
を有する同一成分信号を抽出し、整流手段は、同一成分
信号の全波整流を行ない、ロウパスフィルタ手段は、全
波整流信号の低域成分を通過させることにより同一周波
数成分信号の振幅を検出するので、簡易な構成で、同一
周波数成分の振幅を確実に検出して、より確実に同期発
電機の単独運転を検出することができる。

【０１１４】請求項１５記載の発明によれば、請求項１
３記載の発明の効果に加えて、界磁電圧検出信号のフー
リエ変換により同一周波数成分信号の振幅を検出するの
で、簡易な構成で、かつ、仕様変更も容易であるととも
に、確実かつ最適な構成で同期発電機の単独運転を検出
することができる。

【０１１５】請求項１６記載の発明によれば、請求項１
３ないし請求項１５のいずれかに記載の発明の効果に加
えて、判別手段は、検出した同一周波数成分信号の振幅
が予め定めた基準振幅よりも小さい場合に、同期発電機
は単独運転状態にあると判別するので、判断が容易で確
実に単独運転状態を判別することができる。

【０１１６】請求項１７記載の発明によれば、周波数検
出信号に含まれる動揺信号と同一の周波数成分を有する
信号である同一周波数成分の振幅に基づいて同期発電機
が単独運転状態にあるか否かを判別するので、商用電力
系統の周波数変動や電圧変動に影響されず、確実に同期
発電機の単独運転を検出することができる。

【０１１７】請求項１８記載の発明によれば、無効電力
信号に含まれる動揺信号と同一の周波数成分を抽出し、
当該周波数成分の信号の振幅に基づいて同期発電機が単
独運転状態にあるか否かを判別する商用電力系統の周波
数変動や電圧変動に影響されず、確実に同期発電機の単
独運転を検出することができる。

【０１１８】請求項１９記載の発明によれば、界磁電流
の変動周波数成分から出力電圧信号に含まれる動揺信号
と同一の周波数成分を抽出し、当該周波数成分の信号の
振幅に基づいて同期発電機が単独運転状態にあるか否か
を判別するので、商用電力系統の周波数変動や電圧変動
に影響されず、確実に同期発電機の単独運転を検出する
ことができる。

【０１１９】請求項２０記載の発明によれば、界磁電圧
の変動周波数成分から出力電圧信号に含まれる動揺信号
と同一の周波数成分を抽出し、当該周波数成分の信号の
振幅に基づいて同期発電機が単独運転状態にあるか否か
を判別するので、商用電力系統の周波数変動や電圧変動
に影響されず、確実に同期発電機の単独運転を検出する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施形態の発電システムの概要構成ブロ
ック図である。

【図２】 第１実施形態の動揺振幅検出器の詳細構成ブ
ロック図である。

【図３】 動揺信号の一例を説明する図である。

【図４】 第２実施形態の発電システムの概要構成ブロ
ック図である。

【図５】 第２実施形態の動揺振幅検出器の詳細構成ブ
ロック図である。

【図６】 第３実施形態の発電システムの概要構成ブロ
ック図である。

【図７】 第３実施形態の動揺振幅検出器の詳細構成ブ
ロック図である。

【図８】 第４実施形態の発電システムの概要構成ブロ
ック図である。

【図９】 第４実施形態の動揺振幅検出器の詳細構成ブ
ロック図である。

【図１０】 第１従来例の説明図である。

【図１１】 第２従来例の説明図である。

【符号の説明】

１０ 発電システム １１ 原動機 １２ 同期発電機 １３ 商用電力系統 １４ 遮断器 １５ 自動電圧調整器（ＡＶＲ） １６、４１、４１Ａ、６１ 単独運転検出装置 ３０ 動揺信号発生器 ３１ 周波数検出器 ３２、４３、４６、６３ 動揺振幅検出器 ３２Ａ、４３Ａ、４６Ａ、６３Ａ バンドパスフィルタ ３２Ｂ、４３Ｂ、４６Ｂ、６３Ｂ 絶対値検出器 ３２Ｃ、４３Ｃ、４６Ｃ、６３Ｃ ロウパスフィルタ ３２Ｄ、４３Ｄ、４６Ｄ、６３Ｄ フーリエ変換器 ３３、４４、４７、６４ 基準振幅設定器 ３４、４５、４８、６５ 比較器 ＳOUT 出力電圧信号 ＳIMAG 界磁電流信号 ＳVMAG 界磁電圧信号 ＳVIB 動揺信号 ＳOFF 遮断制御信号 ＳFRQ 周波数検出信号 ＳREAC 無効電力検出信号 ＳPP、ＳPP0、ＳPP1、ＳPP2 振幅検出信号 ＳPREF、ＳPREF0、ＳPREF1、ＳPREF2 基準振幅信号 ＳBP、ＳBP0、ＳBP1、ＳBP2 バンドパス信号

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 出力電圧が予め定める値になるように界
   磁電流を調整する自動電圧調整器が接続され、商用交流
   電力系統に発生電力を逆潮流する同期発電機の単独運転
   状態を検出する同期発電機の単独運転検出装置におい
   て、 前記自動電圧調整器に予め定めた周波数を有する動揺信
   号を出力することにより前記同期発電機の出力電圧信号
   の電圧である前記出力電圧を動揺させる動揺信号生成手
   段と、 前記出力電圧信号の周波数を検出し、周波数検出信号を
   出力する周波数検出手段と、 前記周波数検出信号に基づいて前記周波数検出信号に含
   まれる前記動揺信号と同一の周波数成分を有する信号で
   ある同一周波数成分信号を抽出し、前記同一周波数成分
   信号の振幅を検出する振幅検出手段と、 前記検出した同一周波数成分信号の振幅及び予め定めた
   基準振幅に基づいて前記同期発電機が単独運転状態にあ
   るか否かを判別する判別手段と、 を備えたことを特徴とする同期発電機の単独運転検出装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の同期発電機の単独運転検
   出装置において、 前記振幅検出手段は、前記周波数検出信号から前記動揺
   信号と同一の周波数成分を有する同一成分信号を抽出す
   る同一成分信号抽出手段と、 前記同一成分信号の全波整流を行って全波整流信号を出
   力する整流手段と、 前記全波整流信号の低域成分を通過させることにより前
   記同一周波数成分信号の振幅を検出するロウパスフィル
   タ手段と、 を備えたことを特徴とする同期発電機の単独運転検出装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の同期発電機の単独運転検
   出装置において、 前記振幅検出手段は、前記周波数検出信号のフーリエ変
   換を行うことにより前記同一周波数成分信号の振幅を検
   出するフーリエ変換検出手段を備えていることを特徴と
   する同期発電機の単独運転検出装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれかに記
   載の同期発電機の単独運転検出装置において、 前記判別手段は、前記検出した同一周波数成分信号の振
   幅が予め定めた基準振幅よりも大きい場合に、前記同期
   発電機は単独運転状態にあると判別することを特徴とす
   る同期発電機の単独運転検出装置。
5. 【請求項５】 出力電圧が予め定める値になるように界
   磁電流を調整する自動電圧調整器が接続され、商用交流
   電力系統に発生電力を逆潮流する同期発電機の単独運転
   状態を検出する同期発電機の単独運転検出装置におい
   て、 前記自動電圧調整器に予め定めた周波数を有する動揺信
   号を出力することにより前記同期発電機の出力電圧信号
   の電圧である前記出力電圧を動揺させる動揺信号生成手
   段と、 前記同期発電機の出力電圧及び出力電流に基づいて無効
   電力を検出し、無効電力検出信号を出力する無効電力検
   出手段と、 前記無効電力検出信号に基づいて前記無効電力検出信号
   に含まれる前記動揺信号と同一の周波数成分を有する信
   号である同一周波数成分信号を抽出し、前記同一周波数
   成分信号の振幅を検出する振幅検出手段と、 前記検出した同一周波数成分信号の振幅及び予め定めた
   基準振幅に基づいて前記同期発電機が単独運転状態にあ
   るか否かを判別する判別手段と、 を備えたことを特徴とする同期発電機の単独運転検出装
   置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の同期発電機の単独運転検
   出装置において、 前記振幅検出手段は、前記無効電力検出信号から前記動
   揺信号と同一の周波数成分を有する同一成分信号を抽出
   する同一成分信号抽出手段と、 前記同一成分信号の全波整流を行って全波整流信号を出
   力する整流手段と、 前記全波整流信号の低域成分を通過させることにより前
   記同一周波数成分信号の振幅を検出するロウパスフィル
   タ手段と、 を備えたことを特徴とする同期発電機の単独運転検出装
   置。
7. 【請求項７】 請求項５記載の同期発電機の単独運転検
   出装置において、 前記振幅検出手段は、前記無効電力検出信号のフーリエ
   変換を行うことにより前記同一周波数成分信号の振幅を
   検出するフーリエ変換検出手段を備えていることを特徴
   とする同期発電機の単独運転検出装置。
8. 【請求項８】 請求項５ないし請求項７のいずれかに記
   載の同期発電機の単独運転検出装置において、 前記判別手段は、前記検出した同一周波数成分信号の振
   幅が予め定めた基準振幅よりも小さい場合に、前記同期
   発電機は単独運転状態にあると判別することを特徴とす
   る同期発電機の単独運転検出装置。
9. 【請求項９】 出力電圧が予め定める値になるように界
   磁電流を調整する自動電圧調整器が接続され、商用交流
   電力系統に発生電力を逆潮流する同期発電機の単独運転
   状態を検出する同期発電機の単独運転検出装置におい
   て、 前記自動電圧調整器に予め定めた周波数を有する動揺信
   号を出力することにより前記同期発電機の出力電圧信号
   の電圧である前記出力電圧を動揺させる動揺信号生成手
   段と、 前記界磁電流を検出し、界磁電流検出信号を出力する界
   磁電流検出手段と、 前記界磁電流検出信号から前記動揺信号と同一の周波数
   成分を有する同一周波数成分信号の振幅を検出する振幅
   検出手段と、 前記検出した同一周波数成分信号の振幅及び予め定めた
   基準振幅に基づいて前記同期発電機が単独運転状態にあ
   るか否かを判別する判別手段と、 を備えたことを特徴とする同期発電機の単独運転検出装
   置。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の同期発電機の単独運転
    検出装置において、 前記振幅検出手段は、前記界磁電流検出信号から前記動
    揺信号と同一の周波数成分を有する同一成分信号を抽出
    する同一成分信号抽出手段と、 前記同一成分信号の全波整流を行って全波整流信号を出
    力する整流手段と、 前記全波整流信号の低域成分を通過させることにより前
    記同一周波数成分信号の振幅を検出するロウパスフィル
    タ手段と、 を備えたことを特徴とする同期発電機の単独運転検出装
    置。
11. 【請求項１１】 請求項９記載の同期発電機の単独運転
    検出装置において、 前記振幅検出手段は、前記界磁電流検出信号のフーリエ
    変換を行うことにより前記同一周波数成分信号の振幅を
    検出するフーリエ変換検出手段を備えていることを特徴
    とする同期発電機の単独運転検出装置。
12. 【請求項１２】 請求項９ないし請求項１１のいずれか
    に記載の同期発電機の単独運転検出装置において、 前記判別手段は、前記検出した同一周波数成分信号の振
    幅が予め定めた基準振幅よりも小さい場合に、前記同期
    発電機は単独運転状態にあると判別することを特徴とす
    る同期発電機の単独運転検出装置。
13. 【請求項１３】 出力電圧が予め定める値になるように
    界磁電流を調整する自動電圧調整器が接続され、商用交
    流電力系統に発生電力を逆潮流する同期発電機の単独運
    転状態を検出する同期発電機の単独運転検出装置におい
    て、 前記自動電圧調整器に予め定めた周波数を有する動揺信
    号を出力することにより前記同期発電機の出力電圧信号
    の電圧である前記出力電圧を動揺させる動揺信号生成手
    段と、 前記界磁電流に対応する界磁電圧を検出し、界磁電圧検
    出信号を出力する界磁電圧検出手段と、 前記界磁電圧検出信号から前記動揺信号と同一の周波数
    成分を有する同一周波数成分信号の振幅を検出する振幅
    検出手段と、 前記検出した同一周波数成分信号の振幅及び予め定めた
    基準振幅に基づいて前記同期発電機が単独運転状態にあ
    るか否かを判別する判別手段と、 を備えたことを特徴とする同期発電機の単独運転検出装
    置。
14. 【請求項１４】 請求項１３記載の同期発電機の単独運
    転検出装置において、 前記振幅検出手段は、前記界磁電圧検出信号から前記動
    揺信号と同一の周波数成分を有する同一成分信号を抽出
    する同一成分信号抽出手段と、 前記同一成分信号の全波整流を行って全波整流信号を出
    力する整流手段と、 前記全波整流信号の低域成分を通過させることにより前
    記同一周波数成分信号の振幅を検出するロウパスフィル
    タ手段と、 を備えたことを特徴とする同期発電機の単独運転検出装
    置。
15. 【請求項１５】 請求項１３記載の同期発電機の単独運
    転検出装置において、 前記振幅検出手段は、前記界磁電流検出信号のフーリエ
    変換を行うことにより前記同一周波数成分信号の振幅を
    検出するフーリエ変換検出手段を備えていることを特徴
    とする同期発電機の単独運転検出装置。
16. 【請求項１６】 請求項１３ないし請求項１５のいずれ
    かに記載の同期発電機の単独運転検出装置において、 前記判別手段は、前記検出した同一周波数成分信号の振
    幅が予め定めた基準振幅よりも小さい場合に、前記同期
    発電機は単独運転状態にあると判別することを特徴とす
    る同期発電機の単独運転検出装置。
17. 【請求項１７】 出力電圧が予め定める値になるように
    界磁電流を調整する自動電圧調整器が接続され、商用交
    流電力系統に発生電力を逆潮流する同期発電機の単独運
    転状態を検出する同期発電機の単独運転検出方法におい
    て、 前記自動電圧調整器に予め定めた周波数を有する動揺信
    号を出力することにより前記同期発電機の出力電圧信号
    の電圧である前記出力電圧を動揺させる出力電圧動揺工
    程と、 前記出力電圧信号の周波数を検出する周波数検出工程
    と、 前記検出した出力電圧信号の周波数に基づいて、前記出
    力電圧信号に含まれる前記動揺信号と同一の周波数成分
    を抽出し、当該周波数成分の信号の振幅を検出する振幅
    検出工程と、 前記検出した信号の振幅及び予め定めた基準振幅に基づ
    いて前記同期発電機が単独運転状態にあるか否かを判別
    する判別工程と、 を備えたことを特徴とする同期発電機の単独運転検出方
    法。
18. 【請求項１８】 出力電圧が予め定める値になるように
    界磁電流を調整する自動電圧調整器が接続され、商用交
    流電力系統に発生電力を逆潮流する同期発電機の単独運
    転状態を検出する同期発電機の単独運転検出方法におい
    て、 前記自動電圧調整器に予め定めた周波数を有する動揺信
    号を出力することにより前記同期発電機の出力電圧信号
    の電圧である前記出力電圧を動揺させる出力電圧動揺工
    程と、 前記同期発電機の出力電圧及び出力電流に基づいて無効
    電力を検出する無効電力検出工程と、 前記検出した無効電力に対応する無効電力信号に含まれ
    る前記動揺信号と同一の周波数成分を抽出し、当該周波
    数成分の信号の振幅を検出する振幅検出工程と、 前記検出した信号の振幅及び予め定めた基準振幅に基づ
    いて前記同期発電機が単独運転状態にあるか否かを判別
    する判別工程と、 を備えたことを特徴とする同期発電機の単独運転検出方
    法。
19. 【請求項１９】 出力電圧が予め定める値になるように
    界磁電流を調整する自動電圧調整器が接続され、商用交
    流電力系統に発生電力を逆潮流する同期発電機の単独運
    転状態を検出する同期発電機の単独運転検出方法におい
    て、 前記自動電圧調整器に予め定めた周波数を有する動揺信
    号を出力することにより前記同期発電機の出力電圧信号
    の電圧である前記出力電圧を動揺させる出力電圧動揺工
    程と、 前記界磁電流を検出する界磁電流検出工程と、 前記検出した界磁電流に基づいて、前記界磁電流の変動
    周波数成分から前記出力電圧信号に含まれる前記動揺信
    号と同一の周波数成分を抽出し、当該周波数成分の信号
    の振幅を検出する振幅検出工程と、 前記検出した信号の振幅及び予め定めた基準振幅に基づ
    いて前記同期発電機が単独運転状態にあるか否かを判別
    する判別工程と、 を備えたことを特徴とする同期発電機の単独運転検出方
    法。
20. 【請求項２０】 出力電圧が予め定める値になるように
    界磁電流を調整する自動電圧調整器が接続され、商用交
    流電力系統に発生電力を逆潮流する同期発電機の単独運
    転状態を検出する同期発電機の単独運転検出方法におい
    て、 前記自動電圧調整器に予め定めた周波数を有する動揺信
    号を出力することにより前記同期発電機の出力電圧信号
    の電圧である前記出力電圧を動揺させる出力電圧動揺工
    程と、 界磁電圧を検出する界磁電圧検出工程と、 前記検出した界磁電圧に基づいて、前記界磁電圧の変動
    周波数成分から前記出力電圧信号に含まれる前記動揺信
    号と同一の周波数成分を抽出し、当該周波数成分の信号
    の振幅を検出する振幅検出工程と、 前記検出した信号の振幅及び予め定めた基準振幅に基づ
    いて前記同期発電機が単独運転状態にあるか否かを判別
    する判別工程と、 を備えたことを特徴とする同期発電機の単独運転検出方
    法。