WO1998029933A1 - Dispositif de protection des interconnexions systemes pour generateur independant - Google Patents

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WO1998029933A1
WO1998029933A1 PCT/JP1997/004907 JP9704907W WO9829933A1 WO 1998029933 A1 WO1998029933 A1 WO 1998029933A1 JP 9704907 W JP9704907 W JP 9704907W WO 9829933 A1 WO9829933 A1 WO 9829933A1
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WO
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power generation
frequency
change rate
generation equipment
voltage
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Application number
PCT/JP1997/004907
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English (en)
French (fr)
Inventor
Shigeo Nomiya
Chihiro Okado
Toyokuni Katoh
Original Assignee
Kabushiki Kaisha Toshiba
Nishishiba Electric Co., Ltd.
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/40—Synchronising a generator for connection to a network or to another generator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers

Definitions

  • the present invention relates to a grid connection protection device for connecting a private power generation facility, typically a garbage power generation system, a cogeneration system, a fuel cell, or a solar power generation system, to a system power supply.
  • a private power generation facility typically a garbage power generation system, a cogeneration system, a fuel cell, or a solar power generation system
  • a grid connection system as shown in Fig. 1 has been used for general consumers to connect their own power generation facilities such as cogeneration to the grid power supply. That is, at the upper substation 60, the voltage of the system power supply 1 is stepped down via the transformer 2, and the power is supplied to general consumers via the circuit breaker 3. General consumers supply power to load 5 via circuit breaker 4.
  • the output of the AC generator 7 is connected to the system power supply 1 via the circuit breaker 6.
  • the output power of the alternator 7 is controlled by controlling the field winding 8 of the alternator 7 by an automatic voltage regulator (AVR) 9, and the output frequency of the alternator 7 is controlled.
  • the engine power is controlled by the governor 11 of the engine 10 that drives the AC generator 7.
  • the output current of the generator 7 is detected by the current transformer 12, and the abnormal current is detected by the generator abnormality detection circuit 13 based on the relationship with the output voltage of the generator 7.
  • the fault trip circuit 20 to open the circuit breaker 6.
  • the output side of circuit breaker 6 (substation The current transformer 14 is provided on the side (side), and the fault trip circuit 20 is operated by the overcurrent relay (OC) 19.
  • OC overcurrent relay
  • a conventional method of providing a transfer cutoff device 61 connected by a dedicated line from the substation 60 to cut off the transfer to the circuit breaker 6 has been proposed. Some have been adopted.
  • the transfer cutoff device 61 opens the circuit breaker 6 by transmitting a cutoff signal to the circuit breaker 6 when detecting a signal indicating that the circuit breaker 3 of the upper substation 60 has been opened.
  • the transfer cutoff device 61 must be installed when the upper substation 60 is distant or when there are many consumers, but with an output of several hundred kW For a certain medium- and small-capacity in-house power generation facility, the cost is very high, and there are few practical benefits from grid interconnection.
  • the transfer cutoff device 61 does not significantly increase the overall cost of the power system, so practical use by grid connection Many of the above advantages are necessary to provide.
  • An object of the present invention is to provide a private power generation system that can reliably detect and protect the independent operation of the private power generation system during grid connection without providing an expensive transfer shut-off device. Provide protective equipment.
  • a frequency detector for detecting an output frequency of the private power generation equipment, and a frequency change rate detector for detecting a change rate of the frequency detected by the frequency detector.
  • a second control unit that controls a power control unit of the private power generation facility so as to increase delayed reactive power or increase an output voltage of the private power generation facility
  • Gain adjustment means for adjusting the gain of the power control unit of the private power generation facility based on the frequency change rate
  • Protection means for detecting frequency fluctuations promoted by voltage fluctuations of the private power generation equipment, and disconnecting the private power generation equipment from the system bus based on the detected frequency fluctuations.
  • Output frequency change detection means for detecting a change in the output frequency of the private power generation equipment
  • Control means for outputting a control signal to the in-house power generation facility to control any of the reactive power, output set voltage, output current, output voltage phase and output current phase of the in-house power generation facility;
  • Reactive power change rate detecting means for detecting a change rate of the reactive power of the private power generation facility
  • Voltage change rate detection means for detecting a reference change rate of the output voltage of the private power generation facility
  • a promoting means for changing the output of the private power generation equipment to promote the frequency change;
  • An operation mode setting means for setting an operation mode of the private power generation facility based on the fact that the rate of change in reactive power has been reduced due to being promoted by the promoting means.
  • a frequency detector for detecting an output frequency of the private power generation equipment, and a frequency change rate detector for detecting a change rate of the frequency detected by the frequency detector.
  • Low-speed response reactive power control means controlled by a first voltage reference to detect the reactive power of the private power generation equipment and control the reactive power detection value to a predetermined reactive power reference;
  • the frequency change rate detector detects that the frequency change rate is positive, the reactive power is changed in the leading direction, and the frequency change rate is negative by the frequency change rate detector. Is detected by comparing a reactive power fluctuation reference for changing the reactive power in the delay direction with a value obtained by detecting the reactive power fluctuation from the reactive power. 2 High-speed reactive power control means controlled by the voltage reference and
  • a voltage control means for controlling an output voltage of the private power generation equipment based on a third voltage reference obtained based on a first voltage reference of the low-speed reactive power control means and a second voltage reference of the high-speed reactive power control means;
  • the private power generation facility is And protection means for disconnecting.
  • a frequency detector for detecting an output frequency of the private power generation equipment; a frequency change rate detector for detecting a change rate of the frequency detected by the frequency detector;
  • a voltage fluctuation criterion is calculated from the frequency change rate detected by the frequency change rate detector, and when the frequency change rate is positive according to the voltage fluctuation criterion, the advance reactive power of the private power generation equipment is increased. Alternatively, the output voltage of the private power generation facility is decreased, and when the frequency change rate is negative, the delay reactive power is increased or the output voltage of the private power generation facility is increased, so that the private power generation facility is increased.
  • An active power detector for detecting the active power of the private power generation facility, and when the active power detected by the active power detector is small, a variation of + min in the output frequency of the private power generation facility is obtained.
  • Voltage fluctuation reference correction means for applying a correction to increase the voltage fluctuation reference output from the function circuit;
  • a protection device that detects frequency fluctuations promoted by voltage fluctuations of the private power generation equipment and disconnects the private power generation equipment from the system bus.
  • a frequency detector for detecting an output frequency of the private power generation equipment
  • a frequency change rate detector for detecting a change rate of the frequency detected by the frequency detector
  • a capacitor group consisting of a plurality of power capacitors
  • the capacitor group When the frequency change rate detected by the frequency change rate detector is positive, the capacitor group is disconnected from the private power generation equipment, and when the frequency change rate is negative, the capacitor group is connected to the self-power generation. Means for shutting off the input to the equipment,
  • a frequency detector for detecting an output frequency of the private power generation equipment, and a frequency change rate detector for detecting a change rate of the frequency detected by the frequency detector.
  • a voltage fluctuation criterion is calculated from the frequency change rate detected by the frequency change rate detector, and when the frequency change rate is positive based on the voltage fluctuation criterion, the advance reactive power of the private power generation equipment is calculated.
  • a group of capacitors consisting of When the frequency change rate detected by the frequency change rate detector is positive, the capacitor group is cut off from the private power generation equipment, and when the frequency change rate is negative, the capacitor group is connected to the self-power generation.
  • a reactive power change caused by turning on or off the capacitor group and a frequency change promoted by a voltage change of the private power generation equipment are detected, and based on the detection, the private power generation equipment is solved from the system bus. And a protective device for lining up.
  • Fig. 1 is a block diagram showing an example of a conventional system interconnection protection device for power generation equipment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a first embodiment of a system interconnection protection device for a power generation facility according to the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram supplementing a part of the block of the embodiment shown in FIG. 2, and FIG. 4 is an operation explanatory diagram of the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of the operation of the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of the operation of the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 7 is a characteristic diagram for explaining the function of the function circuit shown in FIG. 2
  • FIG. 8 is a block diagram showing a seventh or eighth embodiment of a system interconnection protection device for power generation equipment according to the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the phase circuit of FIG.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a ninth or tenth embodiment of the system interconnection protection device for power generation equipment according to the present invention.
  • FIG. 11 is a block diagram showing only a part of the first embodiment of the system interconnection protection device for power generation equipment according to the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a 12th embodiment of the grid interconnection protection device according to the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram supplementing a part of the blocks of the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram of the operation of the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram of the operation of the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 16 is an operation explanatory diagram of the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 17 is an operation explanatory diagram of the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 18 is a block diagram showing a thirteenth embodiment of the system interconnection protection device according to the present invention.
  • FIG. 19 is a diagram supplementing a part of the block of the second embodiment.
  • FIG. 20 is a block diagram showing a system interconnection protection device according to a 14th embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a block diagram showing a fifteenth embodiment of the system interconnection protection device according to the present invention.
  • FIG. 22 is a diagram supplementing a part of the block of the 16th embodiment.
  • FIG. 23 is a diagram supplementing a part of the block of the 17th embodiment.
  • FIG. 24 is a diagram supplementing a part of the block of the eighteenth embodiment.
  • FIG. 25 is a block diagram showing a ninth embodiment of the grid interconnection protection device according to the present invention.
  • FIG. 26 is an explanatory diagram of the operation of the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 27 is an explanatory diagram of the operation of the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 28 is an explanatory diagram of the operation of the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 29 is an explanatory diagram of the operation of the embodiment shown in FIG. 25.
  • FIG. 30 shows a 20th embodiment of the grid interconnection protection device according to the present invention.
  • FIG. 31 is a block diagram showing a second embodiment of the grid interconnection protection device according to the present invention.
  • FIG. 32 is a diagram supplemented to show a second embodiment of the grid interconnection protection device according to the present invention.
  • FIG. 33 is a block diagram showing a second embodiment of the grid interconnection protection device according to the present invention.
  • FIG. 34 is a diagram supplementing a part of a block diagram showing a 24th embodiment of the grid interconnection protection device according to the present invention.
  • FIG. 35 is a block diagram showing a 26th embodiment of the grid interconnection protection device according to the present invention.
  • FIG. 36 is a supplementary diagram showing a 27th embodiment of the grid interconnection protection device according to the present invention.
  • FIG. 37 is a block diagram showing a 28th embodiment of the system interconnection protection device according to the present invention.
  • FIG. 38 is a diagram supplementing a part of a block diagram showing a 28th embodiment of the system interconnection protection device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the first embodiment of the present invention.
  • the difference from the conventional system interconnection protection system of FIG. 1 is that a high-cost transfer interruption device 38 of the conventional example is provided.
  • it is configured as follows.
  • Frequency change ratio (df / dt) excessive detectors 3 1 detects whether it etc. or frequency change rate V 3 0 is equal to or greater than the set value, and outputs the a come abnormal output signal V 3 1 greater than or equal to the specified value To the fault trip circuit 20.
  • Fault trip circuit 20 applies a trip to circuit breaker 6 to open the circuit.
  • the reactive power detector 23 receives the output current of the generator 7 and the output voltage of the generator 7 detected by the current transformer 12 to detect the reactive power.
  • the active power detector 26 inputs the output current of the generator 7 detected by the current transformer 12 and the output voltage of the generator 7 to detect active power.
  • the active power control circuit (APR) 27 compares the active power reference P * from the active power reference (P *) setting unit 25 and the active power P detected by the active power detector 26. Then, the difference is given to the governor 11 1 to control the speed of the engine 10.
  • Function circuit 3 2 inputs the frequency change rate V 3 o from the frequency change rate detector 3 0, Ri Monodea for outputting reactive power variation reference AQ i *, and specifically shown in FIG. 5
  • the frequency change rate df / dt is rising
  • the reactive power is increased to increase the frequency to promote the frequency rise
  • the frequency change rate df / dt is falling
  • the delay reactive power is increased to promote the frequency decrease.
  • the reactive power fluctuation criterion ⁇ (3 1 *) is output.
  • the reactive power control circuit (AQR) 24 has a reactive power reference (Q *) Reactive power reference Q * from setter 28 and reactive power fluctuation reference ⁇ Q 1 * from function circuit 32 New reactive power reference and reactive power detected by reactive power detector 23 Outputs voltage reference V * for matching power Q.
  • the automatic voltage adjustment circuit (AVR) 9 gives a field command for controlling the output voltage of the generator 7 to the field winding 8 based on the voltage reference V * from the reactive power control circuit 24.
  • a speed control loop is configured by the active power reference setter 25, the active power control circuit 27, the governor 11, and the engine 10.
  • the reactive power reference setting unit 28, the reactive power detector 23, and the reactive power control circuit 24 constitute a reactive power control loop.
  • a voltage control loop is formed by the voltage reference V * output from the reactive power control circuit 24 and the automatic voltage adjustment circuit 9.
  • the frequency ⁇ ⁇ from the frequency detector 21 is detected by the level detector 3 when the frequency is out of the set value from the rated value, and the gain of the function circuit 32 is switched via the switching circuit 38. Switch to lower the power.
  • generator 7 If the output active power is P, the reactive power is Q, the active power required by the load 5 is PL, and the reactive power is QL, the active power SP and reactive power SQ flowing to the grid power supply 1 are as follows: Is represented as
  • the inductance between the generator 7 and the system is 1
  • the voltage of the load 5 is V
  • the frequency is f.
  • the frequency f during single operation is determined by Q2 ( V2 ⁇ c ) 1 (V2 / ⁇ L ).
  • Q2 V2 ⁇ c
  • the reactive power Q L by Ri generator 7 load 5 requests is figure reactive power leading direction to supply the frequency f rises capacitor C of the current i c increases, the inductance current i L decreases, and the reactive power changes in a direction to balance.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the operation and effect of the embodiment shown in FIG. 2, where f is the frequency f detected by the frequency detector 21 and df / dt is the frequency change rate detector 30. AQ * indicates the output of the function circuit 32, which is the frequency change rate detected more.
  • the frequency is increasing, and during this time, the advanced ⁇ Q 1 * is output from the function circuit 32, and the frequency f further increases.
  • the frequency f is falling, and during this time, the delayed circuit Q 2 * is output from the function circuit 32, and the frequency f acts to further decrease.
  • the frequency fluctuation is increased by the positive feedback effect, and the frequency abnormality and the excessive frequency change rate are detected by the excessive frequency change rate detector 31. Use It is possible to detect and protect isolated operation without using an expensive transfer shut-off device (61 in Fig. 1).
  • this time can be shortened by increasing the gain of the function circuit 32 to increase the amount of positive feedback.
  • this method alone, the danger that reactive power fluctuations become excessive due to constant d f Z dt fluctuations when connected to the grid increases.
  • the islanding detection time is reduced by the substantially constant amount of the trigger signal ⁇ V 1 *, and at the same time, the voltage fluctuation during interconnection is reduced.
  • the islanding detection time is reduced by the substantially constant amount of the trigger signal ⁇ V 1 *, and at the same time, the voltage fluctuation during interconnection is reduced.
  • the timer 35 switches the circuit for a certain period of time.
  • the gain of the function circuit 32 is raised through 36 to see the situation. For example, when the gain is increased from the G i characteristic to the G 2 characteristic in FIG. 7 and the state is reached by the level detector 34, when the second level is reached by the timer 35, a certain time further to the above temperature the gain from G 2 to G 3.
  • the islanding can be detected early, and at the same time, even if the frequency fluctuation of the system becomes excessive due to an accident or the like, the gain becomes excessive and the system becomes unstable. There is nothing to do.
  • the frequency fluctuation of the power system becomes static, the gain is restored to G ⁇ by the timer 35.
  • the level detector 37 detects excessive or excessive frequency f, and the gain and output limit value of the function circuit 32 via the switching circuit 38. It is configured to reduce the positive feedback effect and suppress the amount of frequency change. By doing so, reliability and safety are improved.
  • the level detectors 34, 37, the timer 35, and the switching circuits 36, 38 are omitted, but in reality, the level detectors 34, 37, the timer 3 5. Switching circuits 36 and 38 are often necessary.
  • an excessive change width detection circuit 45 and a gain adjustment (or limit) circuit 46 are newly added to the fourth embodiment described above. That is, when ⁇ Q exceeds the set width from the output of the reactive power fluctuation detection circuit 41 by the excessive change width detection circuit 45, the gain adjustment (or limit) circuit 46 By reducing the gain of the function circuit 32 or limiting the output, the fluctuation of ⁇ V 1 * is suppressed, and as a result, the width of the reactive power fluctuation is limited.
  • the off circuit 47 and the open / close circuit 48 are newly added, and the breaker 3 is additionally provided with an auxiliary contact 3a.
  • the auxiliary contact 3a detects that the circuit breaker 3 has been opened by detecting the islanding operation, and the output of the voltage fluctuation reference setter 33 and the input of the automatic voltage regulator 9 are detected by the OFF circuit 47.
  • the switching circuit 48 inserted in series on the side is opened, and the positive feedback circuit is opened. Open circuit breaker 3 to disconnect from the system at the same time as opening the positive feedback loop to form a stable voltage control loop, which can be used as an independent power supply.
  • a phase characteristic circuit 39 is newly added to the above-described fourth to sixth embodiments. Specifically, a phase characteristic circuit 39 is inserted between the input side of the frequency detector 21 and one end of the circuit breaker 6. The phase characteristic circuit 39 has a characteristic in which the phase advances as the frequency increases near the rated frequency, with the horizontal axis representing the frequency and the vertical axis representing the phase.
  • the change in the frequency can be detected in an enlarged manner, and the positive feedback from the df / dt signal can be strengthened near the rated frequency to shorten the detection time of the islanding operation. If the frequency fluctuates further, the phase characteristics are inverted, and the positive feedback action is automatically weakened, so that excessive frequency fluctuation can be prevented. It goes without saying that such a phase characteristic circuit 39 can perform the soft processing after detecting the frequency f.
  • the phase characteristic circuit 39 of FIG. 8 is a band-pass filter 391, which has a resonance point at a position slightly higher than the rated frequency, and A bandpass filter 392 having a resonance point slightly lower than the rated frequency, and a non-driving filter. It consists of an adder circuit 393 that adds the outputs of the filters 391 and 392. With this configuration, the gain characteristic can be set to the characteristic shown in the upper figure, and the phase characteristic can be set to the characteristic shown in the lower figure.
  • the phase characteristic circuit 39 can be provided softly at the output of the frequency detector 21.
  • V A * setter 5 1
  • detecting circuit 5 2 high-speed response reactive power control circuit 5 3
  • the voltage variation reference ( ⁇ V B *) setter 5 4 adder circuit 5 5, ⁇ 0 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ * Detector 56 is added.
  • the level detectors 34 and 37, the timer 35 and the switching circuits 36 and 38 are omitted, but in many cases these are actually required.
  • the voltage reference (V *) setting unit 51 outputs the voltage reference VA * to control the reactive power in about several tens of seconds. This is input to one input terminal of the adder circuit 55.
  • the detection output of the reactive power detector 23 is input to the reactive power fluctuation detection circuit 52, where the reactive power fluctuation is detected.
  • the reactive power fluctuation is compared with the output of the function circuit 32, and the comparison result is input to the high-speed response reactive power control circuit 53.
  • the high-speed response reactive power control circuit 53 has a high gain only when the frequency is in the high frequency range, an output is generated only at this time, and the voltage fluctuation reference ( ⁇ VB *) setting unit 54 outputs the voltage fluctuation reference ⁇ V B * is input to the other input terminal of the adder circuit 55 in order to control the reactive power in about 0.5 seconds.
  • the voltage fluctuation reference ⁇ V i * obtained by adding the voltage fluctuation reference AV B * and the voltage reference V A * in the adding circuit 55 is compared with the generator fluctuation voltage V, and this is sent to the automatic voltage regulator 9. Entered.
  • the reactive power fluctuation detection circuit 5 second is the output reactive power fluctuation value and the voltage variation reference voltage variation reference setter 5 4 delta V B *, the ⁇ 0 / ⁇ 8 * detector 5 6 Input Then, the ratio ( ⁇ ⁇ 3 / ⁇ *) between ⁇ VB * and ⁇ detected here is input to the level detector 43 , and the fact that ⁇ 0 / ⁇ * has dropped
  • V 3 a command for outputting a trip command to the output
  • V 3 that is, the fault trip circuit 20
  • V 3 the fault trip circuit 20
  • the voltage fluctuation reference ( ⁇ V *) is set.
  • the voltage regulator 33 is not provided on the output side of the function circuit 32.
  • the voltage variation reference setter 33 is provided, and the voltage variation reference ⁇ V 1 * is connected to the input terminal of the addition circuit 55. It is a new addition.
  • ⁇ V1 * acts as a feedforward
  • Examples of the power generation equipment described in the above-described embodiment include a rotating machine such as an AC generator and a stationary type such as an inverter ⁇ SVC (static type reactive power device). These are mixed in actual use.
  • a control delay of about 0.3 to 0.5 sec occurs due to the response time of the field, but in the case of a stationary type, these are mixed because the control response is so short that it can be ignored.
  • it is necessary to make the delay almost equal in order to work in concert for this reason, as shown in FIG. 11, a voltage fluctuation reference is made to ⁇ ⁇ * via a delay circuit 57, and Also, by using the reactive power fluctuation reference through the delay circuit 58 and the reactive power control circuit 24, the application to the static converter becomes effective.
  • FIG. 12 is a block diagram showing the 12th embodiment of the present invention. The difference from the conventional system interconnection protection device of FIG. Instead of providing a transfer blocking device 38, the following configuration is adopted.
  • the frequency is detected by the frequency (f) detector 122 from the output voltage of the alternator 107, and the frequency change rate (df / dt) is obtained from the detected frequency.
  • Detector 130 detects frequency change rate V 30.
  • Frequency change rate (df / dt) excessive detector 13 1 detects whether the frequency change rate V 30 exceeds the set value, and outputs an abnormal output signal V 31 when it exceeds the set value. And gives it to the fault trip circuit 120.
  • the fault trip circuit 120 gives a trip signal to the circuit breaker 106 to open the circuit.
  • the reactive power detector 123 receives the output current of the generator 107 detected by the current transformer 112 and the output voltage of the generator 1 7 to detect the reactive power.
  • the active power detector 126 receives the output current of the generator 107 detected by the current transformer 112 and the output voltage of the generator 107 to detect active power.
  • the active power control circuit (APR) 127 derives the active power reference P * from the active power reference (P *) setting device 125 and the active power P from the active power detector 122. Then, the deviation is given to the governor 111 to control the speed of the engine 110.
  • the first function circuit 132 receives the frequency change rate V30 from the frequency change rate detector 1330 and outputs a voltage fluctuation reference, and the frequency change rate is positive (frequency increases). In the middle, the output voltage of the generator 107 is reduced to promote the frequency increase, and when the frequency change rate is negative (the frequency is decreasing), the generator 107 A voltage fluctuation criterion ⁇ * is output so as to increase the output voltage of the input signal and promote the frequency drop. Further, the voltage fluctuation reference AV * is corrected by the voltage fluctuation reference correction means 13 3 in accordance with the active power ⁇ from the active power detector 1 26, and the corrected voltage fluctuation reference ⁇ ⁇ * 'Is output.
  • the voltage fluctuation reference correction means 133 defines a gain ⁇ as a function with respect to the detected active power ⁇ , and multiplies the voltage fluctuation reference ⁇ * by the gain ⁇ .
  • a configuration is conceivable in which a corrected voltage fluctuation reference ⁇ V * ′ is obtained.
  • another configuration may be used as long as the voltage fluctuation reference ⁇ V * can be corrected, and a configuration in which the function of the function circuit 132 is acted on to change or modify the function may be used.
  • the reactive power control circuit (AQR) 124 is used to match the reactive power reference Q * from the reactive power reference (Q *) setting unit 128 with the reactive power detected by the reactive power detector 123. Outputs the voltage reference ⁇ VQ *.
  • the automatic voltage adjustment circuit (AVR) 109 has a voltage reference (V *) setter (90R), a voltage reference V * from the 129, and a voltage reference ⁇ VQ from the reactive power control circuit 124. * And the corrected voltage fluctuation reference ⁇ ⁇ * ′ from the voltage fluctuation reference correcting means 133 to control the output voltage of the generator 107, Adjust the magnetism.
  • the speed control loop is composed of the active power reference setter 125, the active power control circuit 127, the governor 11 and the engine 110.
  • Reactive power reference setter 1 2 8 and reactive power A reactive power control loop is constituted by the force detectors 123 and the reactive power control circuit 124.
  • the output active power of the AC generator 107 is P
  • the output reactive power of the AC generator 107 is Q
  • the load active power required by the load 105 is PL
  • the load 10 Assuming that the load reactive power required by 5 is QL, the outflow active power ⁇ P and outflow reactive power AQ flowing out to the system power supply 101 are expressed as follows, respectively.
  • the inductance between the generator 107 and the grid is 1
  • the voltage of the load 105 is V
  • the frequency is f.
  • the relay cannot be detected by the relays 115 to 119, and the islanding operation is continued.
  • the frequency f rises and the capacitor C
  • the current i C increases, the inductance current i L decreases, and the reactive power changes in a direction to balance.
  • the frequency f decreases and the inductance current i L increases, and the capacitor current i C decreases and the reactive power changes in a direction to balance.
  • f 1 is a case where ⁇ Q is slightly advanced
  • ⁇ 2 is a case where ⁇ Q is slightly delayed
  • + ⁇ f and 1 ⁇ f shown in Fig. 15 are levels that can detect isolated operation with the protective relays 1 15 to 1 19.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining the operation and effect of the embodiment shown in FIG. 12, where f is the frequency ⁇ detected by the frequency detector 122, and df / dt is the frequency change. It is the frequency change rate detected by the rate detector 130, and the voltage fluctuation reference ⁇ V * indicates the output of the function circuit 1332.
  • the frequency is increasing, and during this time, the voltage drop command (advanced reactive power command) is output from the function circuit 13 2, and the frequency f is further increased.
  • the voltage drop command (advanced reactive power command) is output from the function circuit 13 2
  • the frequency f is further increased.
  • the voltage increase command (delayed reactive power command) is output from the function circuit 13 2
  • the frequency ⁇ acts to further decrease.
  • the frequency fluctuation is increased by the positive feedback action, and the frequency abnormality and the excessive frequency change rate are detected by the excessive frequency change rate detector 131, so that the conventional method is used. It is possible to detect the islanding operation without using the expensive transfer cutoff device 1338.
  • the effect of increasing the frequency variation is caused not only by the relationship between the reactive power and the reactance load, but also by the active power variation due to the voltage variation and the governor system.
  • the active power fluctuation is determined by the relationship between the voltage fluctuation and the active load. Under the same voltage fluctuation, the active power fluctuation is small when the active load is small, and it is effective when the active load is large. Power fluctuations also increase.
  • the load torque applied to the engine 110 changes, so that it appears as a speed fluctuation, that is, a frequency fluctuation.
  • the frequency fluctuation is small and the active power is small.
  • the frequency fluctuation is also large.
  • the frequency fluctuation is small when the effective load is small, and the frequency fluctuation is large when the effective load is large. Since the protection is performed based on the frequency fluctuation, the load that the frequency fluctuation becomes small when the effective load is small Considering the effect of the amount, voltage fluctuation standard correction means 13 3 is provided. Even if the active component load is small, the active power fluctuation can be increased by increasing the voltage fluctuation standard and increasing the voltage fluctuation by the correction, and the frequency fluctuation can be improved.
  • the voltage fluctuation reference correction means 33 configured as shown in FIG. 13 corrects the difference in the influence on the frequency fluctuation due to the magnitude of the active load based on the detected active power with the gain K.
  • the voltage is varied by obtaining a voltage variation reference ⁇ V * 'that is greatly corrected from the voltage variation reference ⁇ V * so that sufficient frequency variation can be obtained even when the active component power is small.
  • the frequency fluctuation may be too large.
  • the voltage fluctuation reference ⁇ V * ' that is slightly corrected from the voltage fluctuation reference ⁇ V *, the voltage fluctuation does not become too large, so that it is possible to suppress the frequency fluctuation from becoming too large. Things.
  • the relationship between P and K is defined such that when the active power P is small, the gain K is large, and when the active power P is large, the gain K is small.
  • the frequency fluctuations during isolated operation can be expanded as shown in Fig. 15 to Fig. 17 to detect abnormalities in frequency and frequency change rate. This makes it easier to detect islanding.
  • df Z dt is detected, and if d ⁇ / dt> 0, a voltage drop command is issued, and df / dt ⁇ In the case of 0, the voltage increase command is given to the automatic voltage adjustment circuit 109 to change the output voltage of the generator 107, thereby expanding the frequency fluctuation and easily detecting the isolated operation. Can be done.
  • FIG. 18 is a block diagram showing a thirteenth embodiment of the present invention.
  • the difference from FIG. 11 showing the first and second embodiments is a function for outputting a voltage fluctuation reference. It does not have the circuit 13 2 and the voltage fluctuation reference correction means 13 3, but has the dummy load 14 1 and the load impedance cut-off device 14 2.
  • the dummy load 144 is connected to the bus via the load impedance cut-off device 142.
  • the dummy load 14 1 is an inductive load and a capacitive load, and is configured as one inductive load, one capacitive load and a force, several inductive loads and several capacitive loads. I do.
  • the load impedance cut-off device 142 includes a capacitive load 1441a and an inductive load 1441b in a single load 141.
  • the switches 142a and 142b provided for this purpose and a switch for controlling the opening and closing of the switches 142a and 142b according to the frequency change rate (df / dt) signal. It is composed of rollers 14 2 c and force.
  • the reactive power supplied by the generator 107 from the reactive power QL required by the load 105 Is not in the direction of travel
  • the frequency f rises, the current i C of the capacitor C increases, the inductance current i L decreases, and the reactive power changes in a direction to balance. If the reactive power supplied by the inverter deviates from the reactive power QL required by the load 105 in the delay direction, the frequency f decreases, the inductance current i L increases, and the capacitor current i C increases. It decreases and changes in the direction in which the reactive power is balanced.
  • the frequency ⁇ ⁇ changes significantly so that the reactive power balances.
  • the dummy load 144 is turned on or off to break the balance of the reactive power so as to promote the change of the frequency f. do it.
  • the dummy load 14 1 in the thirteenth embodiment is normally cut off from the bus, and when df / dt> 0, the frequency is increasing. During this time, only the inductive load is applied, and the frequency ⁇ acts to further increase. When d f / d t ⁇ 0, the frequency is decreasing.
  • the frequency f acts to further decrease.
  • the frequency fluctuation and detecting the abnormal frequency and the excessive frequency change rate with the excessive frequency change rate detector it is possible to avoid using the expensive transfer blocking device 138 used conventionally. This also makes it possible to detect islanding.
  • the dummy load 1 41 is normally applied to the bus, and when df / dt> 0, the frequency is increasing. Cuts off only the capacitive load, and if df / dt ⁇ 0, the frequency is falling, so cutting off only the inductive load during this time has the same effect.
  • the dummy load 14 1 is always applied, the reactance of the inductive load and the reactance of the capacitive load need to be almost the same.
  • the frequency fluctuations during isolated operation can be expanded as shown in Figs. 15 to 17 to detect abnormal frequencies and frequency change rates. This makes it easier to detect islanding.
  • df / dt is detected, and an inductive or capacitive dummy load is turned on or off in accordance with the polarity of df / dt. Frequency fluctuations can be expanded and islanding can be easily detected.
  • Fig. 20 is a block diagram showing a fourteenth embodiment of the present invention.
  • a function circuit 13 which outputs a voltage fluctuation reference ⁇ V * is added to the thirteenth embodiment of Fig. 18. Is added.
  • the voltage fluctuation reference ⁇ V * output from the function circuit 13 2 promotes the change of the frequency f.
  • the on / off of the dummy load 14 1 by the dummy load 14 1 and the load impedance input / off device 14 2 also has the effect of promoting the change of the frequency f.
  • the rise or fall of the output voltage of the generator 107 based on the voltage fluctuation standard causes a delay in the effect on the frequency f fluctuation due to the delay of the voltage control loop. Since the cutoff does not pass through the control loop, there is no delay in the effect on the frequency ⁇ ⁇ fluctuation, so the turning on or off of the dummy load 14 1 is performed until the action by the voltage fluctuation reference ⁇ V * starts. It is also conceivable to act as a g.
  • FIG. 21 is a block diagram showing a fifteenth embodiment of the present invention.
  • the dummy load 14 1 and the load impedance cut-off device 142 are added to the first embodiment of FIG. This can be said to be a configuration in which the voltage fluctuation reference correction means 133 is added to the fourteenth embodiment.
  • the active component power is small, as described in the description of the 12th embodiment by including the voltage fluctuation reference correction means 13 3. Even when the voltage fluctuation reference ⁇ V * is increased, sufficient frequency fluctuation can be obtained, and when the effective load is large enough, the frequency fluctuation becomes too large. Can be suppressed by reducing the reference ⁇ V * The effect is added.
  • the load 105 includes a constant impedance load and an induction motor load.
  • the signal of the active power P was not input to the voltage fluctuation reference correction means 13 3 as shown in FIG. 3 and only the active power due to the constant impedance load is detected by the load ratio setting means 1 4 3 and the signal of the active power P 'due to the constant impedance load is corrected to the voltage fluctuation reference correction means.
  • This is the configuration with the input signal of 133.
  • the load ratio setting means 144 has, for example, a setting device 144 a as shown in FIG. 23, and is configured to multiply the set value of the setting device 144 a by the signal of the active power P. It is.
  • the load ratio setting means 1 4 3 sets the constant impedance load ratio. Since it is for setting, it is conceivable that the setting value of the setting device 144a is determined as follows as an example. a) Again, considering the total load in the customer premises, determine the ratio between the fixed impedance load and the load that is not.
  • the reverse power flow component is not regarded as a constant impedance load, and it is considered that there is a constant impedance load only in the customer premises.
  • the dummy load 1 41 is composed of multiple inductive loads and multiple capacitive loads. These dummy loads 1
  • the load impedance input device 14 1 is supplied by the load impedance input device 14 2. Or shut off.
  • the load impedance input device 14 2 receives the switches 14 2 a to 14 2 f, the active power P or P ′, and the frequency change rate V 30, and switches the load impedance input device 14 2. It is equipped with a controller 142 g to be turned on or off.
  • the magnitude of the active power of the load is a factor that determines the amount of frequency fluctuations.
  • the frequency fluctuation due to the injection or interruption of the dummy load depends on the magnitude of the reactance of the dummy load and determines the amount of frequency fluctuation. If the active power of the load is not so large, the fluctuation of the active power due to the voltage fluctuation and the fluctuation of the frequency due to the governor system cannot be obtained sufficiently. Turn on or shut off the reactant.
  • the dummy load in normal operation, is 14 1 (141 a, 141 b, 144 c, 141 d, 141 e, 41 f).
  • the frequency change rate V30 detected by the frequency change rate detector 130 is positive, only the inductive load among the dummy loads is applied.
  • the frequency change rate V30 is negative, the frequency fluctuation can be promoted by applying only the internal capacitive load of one load.
  • the number of dummy loads to be applied the number is increased when the active power ⁇ or ⁇ 'is small, and the number is reduced when the active power ⁇ or ⁇ ' is large.
  • Input of dummy load for active power ⁇ or ⁇ ' The relationship between the numbers can be seen in the same way as the relationship between P and K in Fig. 13 when K is regarded as the number of dummy loads.
  • each of the dummy loads 14 1 (141 a, 141 b, 141 c, 141 d, 141 e, 41 f) is the same, In this way, the load is controlled by determining the number.However, when each load is provided with a different capacity and the active power P or P 'is small, a dummy load with a large capacity is applied and the active power P or P' It is also conceivable that when the load is large, a dummy load with a small capacity is applied.
  • the frequency can be sufficiently varied (the 18th embodiment).
  • the frequency is detected by the frequency (f) detector 222 from the output voltage of the alternator 207, and the frequency change rate (df / dt) is detected from this detected frequency.
  • the frequency change rate V 30 is detected by the detector 230.
  • Frequency change rate (df / dt) excessive detector 2 31 detects whether the frequency change rate V 30 exceeds the set value and outputs an abnormal output signal V 31 when it exceeds the set value. And gives it to the fault trip circuit 220.
  • the fault trip circuit 220 sends a trip signal to the circuit breaker 206 to open the circuit.
  • the reactive power detector 223 detects the reactive power by inputting the output current of the generator 207 detected by the current transformer 221 and the output voltage of the generator 207.
  • the active power detector 226 detects the active power by inputting the output current of the generator 207 detected by the current transformer 212 and the output voltage of the generator 207.
  • the active power control circuit (APR) 227 converts the active power reference P * from the active power reference (P *) setting unit 225 and the active power P from the active power detector 222 into Then, the deviation is given to the governor 211 to control the speed of the engine 210.
  • the first function circuit 2 32 receives the frequency change rate V 30 from the frequency change rate detector 230 and inputs the first voltage fluctuation reference.
  • the output voltage of the generator 207 is reduced to promote the frequency increase, and the frequency change rate is negative or the frequency is decreasing. Then, the first voltage fluctuation reference ⁇ V * for increasing the output voltage of the generator 207 and promoting the frequency drop is output to the automatic voltage adjustment circuit 209.
  • the second function circuit 233 uses the output voltage V of the generator 207 detected by the voltage detector 234 to detect the voltage fluctuation amount detected by the voltage fluctuation detection means 235 based on the output voltage V of the generator 207.
  • Voltage fluctuation reference for ⁇ V 2 * When the voltage decreases, the output voltage of the generator 207 is further reduced to promote the frequency increase, and when the voltage increases, the output voltage of the generator 207 is reduced.
  • a second voltage fluctuation criterion ⁇ 2 * is output to further increase the frequency and promote the frequency decrease.
  • the signal detected by the voltage fluctuation detecting means 235 and input to the second function circuit may be either the voltage fluctuation ⁇ V or the voltage change rate dV / dt.
  • the reactive power control circuit (AQR) 222 is used to match the reactive power reference Q * from the reactive power reference (Q *) setting unit 222 with the reactive power detected by the reactive power detector 222. Outputs the voltage reference VQ *.
  • the automatic voltage adjustment circuit (AVR) 209 is a voltage reference (V *) setting device (90R) 209 volts voltage reference V * By using ⁇ VQ *, the voltage fluctuation reference ⁇ * from the first function circuit 2332, and the voltage fluctuation reference ⁇ V2 * from the second function circuit 2332, The field of the field winding 208 is adjusted to control the output voltage of.
  • the speed control loop is composed of an active power reference ( ⁇ *) setting device 2 25, an active power control circuit 2 27, a governor 2 11 1, and an engine 2 10. .
  • a reactive power control loop is configured by the reactive power reference setter 228, the reactive power detector 222, and the reactive power control circuit 222.
  • a voltage control loop is configured by * and the automatic voltage adjustment circuit 209, and the control is performed.
  • the inductance between the generator 207 and the grid is 1
  • the voltage of the load 205 is V
  • the frequency is f.
  • the frequency ⁇ decreases and the inductance current i L increases.
  • the capacitor current i C decreases and the reactive power changes in a direction to balance.
  • f 1 is a case where ⁇ Q is slightly advanced
  • f 2 is a case where mm Q is slightly delayed.
  • + ⁇ and one ⁇ f shown in Fig. 28 are levels at which isolated operation can be detected by the relays 215 to 219.
  • FIG. 28 is a diagram for explaining the operation and effect of the embodiment shown in FIG. 25, where f is the frequency ⁇ detected by the frequency detector 221 and df / dt is the frequency change. It is the frequency change rate detected by the rate detector 230, and the voltage fluctuation reference AV * indicates the output of the first function circuit 232.
  • the frequency is increasing, and during this time, the voltage drop command (advanced reactive power command) is output from the function circuit 232, and the frequency f acts to further increase. I do. Also, If df / dt ⁇ 0, the frequency f is falling, and during this time, a voltage increase command (delayed reactive power command) is output from the function circuit 232, and the frequency ⁇ acts to further decrease. As described above, the frequency fluctuation is increased by the positive feedback action, and the abnormal frequency and the excessive frequency change rate are detected by the excessive frequency change rate detector 231, so that the conventionally used expensive It is possible to detect the islanding operation without using a simple transfer cutoff device 238.
  • the second function circuit 233 has a positive feedback effect of amplifying a voltage fluctuation that causes the voltage to further decrease when the voltage decreases and to further increase when the voltage increases.
  • the function of the first function circuit 2 32 it is possible to promote frequency fluctuation.
  • the frequency fluctuation during single operation is expanded from the characteristic shown in Fig. 27 to the characteristic shown in Fig. 29, and the abnormal frequency and frequency change rate are reduced.
  • the detection makes it easier to detect single operation.
  • df / dt is detected, and if df / dt> 0, a voltage drop command is issued, and if df / dt ⁇ 0, a voltage rise command is issued.
  • the voltage fluctuation is given to the automatic voltage regulator circuit 209 by giving the voltage command to the automatic voltage regulation circuit 209 to further amplify the voltage fluctuation.
  • the enlarged operation can be easily detected.
  • FIG. 30 is a block diagram showing a 20th embodiment of the present invention, which differs from the diagram showing the 19th embodiment of FIG. 25 in that a second function circuit 23 3
  • the decision circuit 2 36 determines whether or not to input the output from the automatic voltage adjustment circuit 209 based on the threshold of the frequency change rate set in the frequency change rate threshold value setting unit 2 37. It is about to have.
  • the frequency change rate threshold value setting unit 2 3 7 has a threshold value when the polarity of the frequency change rate is positive when the frequency rises, and a threshold value when the polarity of the frequency change rate is negative when the frequency drops.
  • the present invention is based on the nineteenth embodiment, and, as described in the ninth embodiment, is equivalent to causing a voltage change and promoting a frequency change.
  • the function of the second function circuit 233 to amplify the voltage fluctuation is to amplify the voltage fluctuation based on the voltage fluctuation of the system even if the system is sound and the interconnection is maintained.
  • df / dt is detected, and if df Z dt> 0, a voltage drop command is issued, and if df Z dt ⁇ 0, a voltage rise command is issued.
  • the voltage fluctuation is given to the automatic voltage regulator circuit 209 by giving the voltage command to the automatic voltage regulation circuit 209 to further amplify the voltage fluctuation. The enlarged operation can be easily detected.
  • FIG. 31 is a configuration diagram showing a twenty-first embodiment of the present invention.
  • the difference from the diagram showing the twenty-first embodiment of FIG. The decision whether to input the output of the second function circuit 2 33 to the automatic voltage adjustment circuit 2 09 depends on the frequency change rate and the threshold value from the frequency change rate threshold value setter 2 3 7 Not only the comparison with the above, but also a combination of the direction of the frequency change due to the frequency change rate and the direction of the voltage change due to the output signal of the voltage change detecting means 235 is used.
  • the present invention is based on the nineteenth embodiment, and, as described in the ninth embodiment, is equivalent to causing a voltage change and promoting a frequency change. Normally, only the first function circuit 233 is operated, a threshold value is set for the frequency change rate, and when the threshold level is exceeded, the second function circuit 233 is activated. This has been described in the embodiment.
  • the direction of the voltage fluctuation and the direction of the frequency fluctuation after system disconnection are as follows. Means that the frequency rises and the frequency decreases when the voltage rises.If a combination of the directions of change appears and the frequency change rate exceeds the threshold value, it is considered that the system should be disconnected. Think, let the second function circuit 2 3 3 work. By doing so, it is possible to prevent the voltage fluctuation criterion in grid-connected state from being unnecessarily increased, suppress the reactive power fluctuations from excessively increasing, and show the frequency fluctuations during isolated operation as shown in Fig. 27. It is easy to detect the isolated operation by expanding the characteristic from the characteristic shown in Fig. 29 to the characteristic shown in Fig. 29 and detecting the frequency and frequency change rate abnormality.
  • df / dt is detected, and if df / dt> 0, a voltage drop command is issued, and if df Z dt ⁇ 0, a voltage rise command is issued.
  • the voltage fluctuation is increased by giving the automatic voltage adjustment circuit 209 a voltage command to amplify the voltage fluctuation by giving it to the automatic voltage adjustment circuit 209.
  • islanding can be easily detected.
  • the second function circuit 233 uses the output voltage V of the generator 207 detected by the voltage detector 234 to detect the voltage fluctuation amount detected by the voltage fluctuation detection means 235 based on the output voltage V of the generator 207.
  • the second voltage fluctuation reference ⁇ V 2 * is calculated and output.
  • a dead zone that does not sense the voltage fluctuation dV / dt within a certain value is provided.
  • the voltage detected as the output voltage of generator 207 is dominant by the grid voltage. That is, the voltage detected as the output voltage of the generator 207 also fluctuates due to the fluctuation of the system voltage. Even during a healthy interconnection, the voltage constantly fluctuates due to load fluctuations in the same distribution system or tap switching at substations. This means that the second voltage fluctuation reference AV2 * is always output based on the voltage fluctuation, which causes unnecessary reactive power fluctuation between the power generation equipment and the system power supply. Therefore, the second function circuit 233 is configured so as not to sense the voltage fluctuation within a certain value, and in a certain range, it is possible to prevent the reactive power fluctuation due to the second function circuit 233 and shift to the isolated operation.
  • the first function circuit 2 32 operates preferentially, and when sufficient voltage fluctuations occur, the second function circuit 23 3 also operates, and the frequency fluctuations during isolated operation are shown in Fig. 27. It is easy to detect the islanding operation by expanding from such characteristics to the characteristics shown in Fig. 29 and detecting the frequency and the frequency change rate abnormality. (effect)
  • df / dt is detected, and if df Z dt> 0, a voltage drop command is issued, and if df / dt ⁇ 0, a voltage rise command is issued.
  • the voltage command to the automatic voltage regulator 209 to further amplify the voltage fluctuation, the frequency fluctuation can be reduced by changing the output voltage of the generator 207. The enlarged operation can be easily detected.
  • FIG. 33 is a block diagram showing a twenty-third embodiment of the present invention, which differs from the diagram showing the nineteenth embodiment of FIG. 25 in that a function for outputting a voltage fluctuation reference is provided. It does not have the circuit 2 32 and the second function circuit 2 3 3, the voltage detector 2 3 4 and the voltage fluctuation detecting means 2 35 but has the capacitor group 2 41 and the closing / closing means 2 42. It is.
  • the capacitor group 241 includes a plurality of power capacitors 241a, 241b, 241c,... Connected to the bus.
  • the closing / closing device 242 is provided with switches 242 a, 242 b,, 242 c... Provided for each capacitor, and switches in accordance with a frequency change rate (df / dt) signal. It is composed of a controller 2442d that controls the opening and closing of the switch.
  • the capacitor (24 la, 2 la, 2 la, 2 4 1 b, ⁇ ⁇ ⁇ ) may be turned on or off.
  • the capacitor group 2 4 1 is considered as a power factor improving capacitor installed to improve the load power factor, and some capacitors in the capacitor group are set so as to offset the inductive reactance of the load. Is assumed to be connected to the bus. In the case of df / dt> 0, the frequency is increasing, and during this time, the capacitor f already in operation is cut off, so that the frequency f acts to further increase. If d ⁇ Z dt is less than 0, the frequency is falling, and during this time, by inserting a capacitor in the cut-off state, the frequency f acts to further decrease. Frequency fluctuation By increasing the frequency and detecting abnormal frequency and excessive frequency change rate with the excessive frequency change rate detector 231, independent operation can be performed without using the expensive transfer interrupter conventionally used. Can be detected.
  • the frequency fluctuation during single operation is expanded from the characteristic shown in Fig. 27 to the characteristic shown in Fig. 29, and the abnormal frequency and frequency change rate are reduced.
  • the detection makes it easier to detect single operation.
  • df / dt is detected, and the frequency fluctuation is expanded by turning on or off the power capacitor according to the polarity of df / dt.
  • islanding can be easily detected.
  • FIG. 35 is a configuration diagram showing a twenty-fourth embodiment of the present invention.
  • the difference from the diagram showing the nineteenth embodiment of FIG. 25 is that the second function circuit 233 In other words, it does not have the voltage detector 234 and the voltage fluctuation detector 235, but has a capacitor group 241 and a closing / breaking device 242.
  • the capacitor group 41 and the closing device 242 are configured as shown in Fig. 34.
  • the voltage variation criterion ⁇ V * has the effect of promoting the change in frequency
  • the closing and closing of the capacitor group 241 also has the effect of promoting the change in frequency
  • the frequency fluctuation during islanding operation is expanded from the characteristic shown in Fig. 27 to the characteristic shown in Fig. 29 to detect abnormal frequency and frequency change rate. This makes it easier to detect islanding.
  • the controller 2 42 2 d in the closing device 2 42 A signal with a high value is input.
  • Frequency change rate Threshold value setting device 237 is provided.
  • the frequency change rate threshold value setting unit 2 3 7 has a threshold value when the polarity of the frequency change rate is positive when the frequency rises, and a threshold value when the polarity of the frequency change rate is negative when the frequency drops. By setting both of them, it is possible to control the turning on or off of the power capacitor not only by the polarity of the frequency change rate but also by exceeding the set threshold value. It is composed. (Operation and Effect) As already described in the description of the nineteenth embodiment and the twenty-third embodiment, the voltage fluctuation reference ⁇ V * output from the function circuit 232 promotes the frequency change. On the other hand, closing and closing of the capacitor group 241 also has the effect of promoting the change in frequency (the same as the embodiment of FIG. 24 in that both actions are combined).
  • the frequency is first varied by the function circuit only, and when the rate of frequency change exceeds a certain threshold level, it is considered that the system will be disconnected from the system. Turn on or shut off. By doing so, the frequency fluctuation during single operation is expanded from the characteristic shown in Fig. 3 to the characteristic shown in Fig. 29 without changing the reactive power frequently, and the frequency and frequency change rate are increased. Detecting an error makes it easier to detect islanding.
  • FIG. 37 is a block diagram showing the 26th embodiment of the present invention. The difference from the diagram showing the 19th embodiment of FIG. 25 is that the second function circuit 23 3 , A capacitor group 241 and a closing / blocking device 242, and a frequency change rate threshold value setting device 237 as in the 25th embodiment. It is.
  • the frequency change rate threshold value setting unit 2337 sets the set threshold value to the control in the closing circuit breaker 2442 as shown in FIG. 38 similarly to the 25th embodiment. Input to the ⁇ 2 d2d, and compare it with the frequency change rate to determine whether to turn on or off the power capacitor. Further, the voltage fluctuation signal obtained by the voltage detector 234 and the voltage fluctuation detecting means 235 is also input to the controller 242d as shown in FIG. Used to judge whether or not the capacitor is closed ((action, effect)
  • the voltage variation criterion ⁇ V * has the effect of promoting the change in frequency, while the cutoff of the fresh capacitor 241 also has the effect of promoting the change in frequency.
  • the frequency is to be varied.
  • the direction of the voltage fluctuation and the direction of the frequency fluctuation after system disconnection are as follows: the frequency increases when the voltage decreases, and the frequency decreases when the voltage increases. If a combination of directions appears and the rate of frequency change exceeds the threshold, the system is considered to be disconnected from the system, and the power capacitor is turned on or off.
  • the frequency fluctuation during single operation is expanded from the characteristic shown in Fig. 27 to the characteristic shown in Fig. 29 to increase the frequency and frequency. Detecting an abnormal rate of change makes it easier to detect islanding.
  • the islanding operation can be detected in a short time by devising the function circuit. Furthermore, the reactive power fluctuation (voltage fluctuation) during interconnection is suppressed to an appropriate value, and high-speed, stable, and reliable power generation can be achieved even when a large number of generators are operating or when both rotary and stationary types are mixed. It can provide equipment interconnection protection equipment.
  • a system interconnection protection device capable of reliably detecting the independent operation of the private power generation system during the system interconnection without providing an expensive transfer interruption device. can do.

Description

明細書
自家発電設備の系統連系保護装置
[技術分野 ]
本発明は、 ゴミ発電システム 、 コ ージェネ レーシ ョ ン、 燃 料電池、 太陽光発電システムを典型例とする 自家発電設備を 系統電源と連系する と きの系統連系保護装置に関する。
[背景技術]
従来、 一般需要家がコージエネ レーシ ョ ン等の自家発電設 備と系統電源を連系するために、 図 1 に示すよ う な系統連系 システムが用いられている。 すなわち、 上位変電所 6 0 では 系統電源 1 の電圧を変圧器 2 を介 して降圧し、 遮断器 3 を通 して一般需要家に電力を供給している。 一般需要家では遮断 器 4 を介して負荷 5 に電力を供給している。
一方、 自家発電設備では遮断器 6 を介して交流発電機 7 の 出力を系統電源 1 と連系 している。 交流発電機 7 の出力電力 の制御は、 自動電圧調整器 （ A V R ) 9 によ り 交流発電機 7 の界磁卷線 8 を制御する こ と に よ り行い、 交流発電機 7 の出 力周波数は交流発電機 7 を駆動するエンジン 1 0 の調速機 1 1 によ り エンジンパワ ーを制御する こ と によって行われてい る。
また、 故障検出手段と して、 発電機 7 の出力電流を変流器 1 2 で検出 し、 発電機 7 の出力電圧と の関係から発電機異常 検出回路 1 3 で異常電流を検出 し、 こ の検出信号を故障 ト リ ップ回路 2 0 に与えて遮断器 6 を開放する。
こ の他に、 保護手段と して、 遮断器 6 の出力側 （変電所 側） に変流器 1 4 を設け、 過電流継電器 （ O C ) 1 9 によ り 故障 ト リ ップ回路 2 0 を動作させている。 また、 系統電源 1 の異常時、 特に系統電源 1 が遮断された場合、 例えば遮断器 3 が開放になっ た時、 交流発電機 7 の出力電力が負荷 5 に供 給され、 周波数や電圧が異常と なる こ と を周波数低下継電器
( U F ) 1 5 、 周波数上昇継電器 （ O F ) 1 6 、 過電圧継電 器 （ O V ) 1 7 、 不足電圧継電器 （ U V ) 1 8 等によ り 検 出 し、 これら検出信号に基づき故障 ト リ ップ回路 2 0 が遮断 器 6 に対 して ト リ ップ指令を与えて遮断器 6 を開放し、 負荷 5 を保護 した り 、 遮断器 3 の再閉路が可能な状態とする必要 がある。 こ こで例えば、 系統電源 1 の異常が発生 して遮断 器 3 が開 と なった時、 交流発電機 7 の出力電力 と負荷 5 の所 要電力が有効成分および無効分共にほぼ等 し く なっている と 周波数も電圧もほ と んど変化 しないので、 継電器 1 5 〜 1 9 のいずれも動作せず、 運転を継続する、 いわゆる単独運転
(アイ ラ ンディ ング） 現象が発生 し、 遮断器 3 の再閉路を妨 げる よ う な事故が発生する。
このため、 従来このよ う な単独運転を防ぐ目 的で、 変電所 6 0 からの専用線によ り 接続された転送遮断装置 6 1 を設け て遮断器 6 に対 して転送遮断する方法が採用 されたものがあ る。 転送遮断装置 6 1 は、 上位変電所 6 0 の遮断器 3 が開 と なった信号を検出 した と き遮断器 6 に対 して遮断信号を送つ て遮断器 6 を開放する ものである。
転送遮断装置 6 1 は、 上位変電所 6 0 が遠い場合や需要家 が多い場合には設ける必要があるが、 数百 K W程度の出力で ある 中小容量の 自 家発電設備に と っ ては、 非常にコ ス トが高 く 、 系統連系によ る実用上のメ リ ッ トが少ない。
転送遮断装置 6 1 は、 上位変電所 6 0 が遠い場合や需要家 が多い場合には、 電力系統の全体のコ ス ト を大き く 上昇させ る ものではないので、 系統連系によ る実用上のメ リ ッ トが多 く 、 設ける必要がある。
しかし、 数百 K W程度の出力である 中小容量の 自家発電設 備に と つて、 転送遮断装置 6 1 を設ける こ と は、 非常にコ ス トが高 く 、 系統連系によ る実用上のメ リ ッ トが少ない。
本発明の 目 的は、 高価な転送遮断装置を設ける こ と な く 、 系統連系中の 自家発電設備の単独運転を 自家発電設備側で確 実に検出保護でき る 、 自家発電設備の系統連系保護装置を提 供する こ と にある。
[発明の開示 ]
上記目 的は次のよ う な装置によ り 達成される。 すなわち、 系統電源に遮断器を介 して連係 される、 電力制御部を有する 自家発電設備の系統連系保護装置において、
前記自 家発電設備の出力周波数を検出する周波数検出器と 前記周波数検出器で検出 した周波数の変化率を検出する周波 数変化率検出器と 、
こ の周波数変化率検出器によ り 検出 した周波数変化率から 前記自家発電設備の電圧又は無効電力の変動基準を演算する 演算手段と 、
こ の変動基準によ り 周波数変化率が正である と き 、 前記自 家発電設備の進み無効電力の増加、 又は前記自 家発電設備の 出力電圧の低下を行 う第 1 制御手段と、
前記周波数変化率が負である と き、 遅れ無効電力の増加、 又は前記自家発電設備の出力電圧の上昇を行うべく 、 前記自 家発電設備の電力制御部を制御する第 2制御手段と 、
前記周波数変化率にに基づき前記自家発電設備の電力制御 部のゲイ ンを調節するゲイ ン調節手段と、
前記自家発電設備の電圧変動に伴い助長される周波数変動 を検知し、 該検知した周波数変動に基づき、 前記自家発電設 備を前記系統母線から解列させる保護手段と を具備する。
また、 上記目的は次の装置によっても達成される。 すなわ ち、 自家発電設備を遮断器を介して系統電源と連系する系統 連系システムにおいて、
前記自家発電設備の出力周波数の変化を検出する出力周波 数変化検出手段と 、
前記自家発電設備の無効電力、 出力設定電圧、 出力電流、 出力電圧位相及び出力電流位相のいずれかを制御するために 前記自家発電設備に制御信号を出力する制御手段と、
前記自家発電設備の無効電力の変化率を検出する無効電力 変化率検出手段と、
前記自家発電設備の出力電圧の基準の変化率を検出する電 圧変化率検出手段と、
前記無効電力変化率検出手段及び前記電圧変化率検出手段 によ り 前記自家発電設備の前記周波数の変化が検出されたと き、 前記自家発電設備の出力を変化させて周波数変化を助長 させる助長手段と 、 この助長手段によ り 助長されたこ と に伴って前記無効電力 変化率が低下 したこ と に基づき 、 前記自 家発電設備の運転形 態を設定する運転形態設定手段と を具備する。
さ らに、 上記目 的は次の装置によっても達成される。 すな わち、 系統電源に遮断器を介 して連係 される、 電力制御部を 有する 自家発電設備の系統連系保護装置において、
前記自 家発電設備の出力周波数を検出する周波数検出器と この周波数検出器で検出 された周波数の変化率を検出する周 波数変化率検出器と 、
前記自 家発電設備の無効電力を検出 し、 この無効電力検出 値を予定無効電力基準に制御するために、 第 1 電圧基準によ り 制御される低速応答無効電力制御手段と 、
前記周波数変化率検出器によ り 前記周波数の変化率が正で ある こ と を検出 した と き無効電力を進み方向に変化させ、 前 記周波数変化率検出器によ り 前記周波数変化率が負である こ と を検出 した と き前記無効電力を遅れ方向に変化させるため の無効電力変動基準と 、 前記無効電力から無効電力変動を検 出 した値と を比較する こ と によ り 得られる第 2 電圧基準と に よ り 制御される高速無効電力制御手段と 、
前記低速無効電力制御手段の第 1 電圧基準と 高速無効電力 制御手段の第 2電圧基準と に基づき得られる第 3 電圧基準に よ り 、 前記自 家発電設備の出力電圧を制御する電圧制御手段 と 、
前記高速無効電力制御手段の第 2 電圧基準と 前記無効電力 の変動値と に基づき 、 前記系統母線から前記自 家発電設備を 解列 させる保護手段と を具備する。
また、 上記目的は次の装置によって も達成される。 すなわ ち、 自 家発電設備を遮断器を介 して系統電源と連系する系統 連系システム において、
前記自家発電設備の出力周波数を検出する周波数検出器と 前記周波数検出器で検出 した周波数の変化率を検出する周波 数変化率検出器と'、
前記周波数変化率検出器によ り 検出 した周波数変化率から 電圧変動基準を演算 し、 こ の電圧変動基準によ り 周波数変化 率が正である と き前記自 家発電設備の進み無効電力を増加ま たは前記自 家発電設備の出力電圧を低下させ、 周波数変化率 が負である と き遅れ無効電力を増加または前記自家発電設備 の前記出力電圧を上昇させる よ う に、 前記自家発電設備を制 御する関数回路と 、
前記自家発電設備の有効電力を検出する有効電力検出器と 前記有効電力検出器で検出 した有効電力が小さいと き 、 前記 自 家発電設備の出力周波数に +分な変動が得られる よ う に前 記関数回路から出力 される電圧変動基準を大き く する補正を 加える電圧変動基準補正手段と 、
前記自家発電設備の電圧変動に伴い助長される周波数変動 を検知 し、 前記自 家発電設備を前記系統母線から解列 させる 保護装置と を具備する。
さ らに、 上記目 的は次の装置によ っても達成される。 すな わち、 自家発電設備を遮断器を介 して系統電源と連系する系 統連系システムにおいて、 前記自家発電設備の出力周波数を検出する周波数検出器と 前記周波数検出器で検出 した周波数の変化率を検出する周波 数変化率検出器と 、
複数の電力用 コ ンデンサからなる コ ンデンサ群と 、
前記周波数変化率検出器によ り 検出 した周波数変化率が正 である と き前記コ ンデンサ群を前記自家発電設備から遮断し 周波数変化率が負である と き前記コ ンデンサ群を前記自家発 電設備に投入する投入遮断手段と 、
前記コ ンデンサ群の投入又は遮断によ り 生 じる無効電力変 化で助長 される周波数変動を検知 し、 該検知に基づき前記自 家発電設備を前記系統母線から解列 させる保護装置と を具備 する。
また、 上記目的は次の装置によって も達成される。 すなわ ち、 自 家発電設備を遮断器を介 して系統電源と連系する系統 連系システムにおいて、
前記自 家発電設備の出力周波数を検出する周波数検出器と 前記周波数検出器で検出 した周波数の変化率を検出する周波 数変化率検出器と 、
前記周波数変化率検出器によ り 検出 した周波数の変化率か ら電圧変動基準を演算 し、 この電圧変動基準によ り 周波数変 化率が正である と き前記自家発電設備の進み無効電力を増加 または前記自家発電設備の出力電圧を低下させ、 前記周波数 変化率が負である と き遅れ無効電力を増加または前記出力電 圧を上昇させる よ う 前記自家発電設備を制御する関数回路と 、 複数の電力用コ ンデンサからなる コ ンデンサ群と 、 前記周波数変化率検出器によ り検出 した周波数変化率が正 である と き前記コ ンデンサ群を前記自家発電設備から遮断し 周波数変化率が負である と き前記コ ンデンサ群を前記自家発 電設備に投入する投入遮断手段と、
前記コンデンサ群の投入又は遮断によ り生じる無効電力変 化および前記自家発電設備の電圧変動に伴い助長される周波 数変動を検知 し、 該検知に基づき前記自家発電設備を前記系 統母線から解列させる保護装置と を具備する。
[図面の簡単な説明 ]
図 1 は従来の発電設備の系統連系保護装置の一例を示すブ ロ ック図。
図 2 は本発明の発電設備の系統連系保護装置の第 1 実施形 態を示すプロ ック図。
図 3 は図 2 に示す実施形態のプロ ックの一部を補足する図, 図 4 は図 2 に示す実施形態の動作説明図。
図 5 は図 2 に示す実施形態の動作説明図。
図 6 は図 2 に示す実施形態の動作説明図。
図 7 は図 2 に示す関数回路の機能を説明するための特性図 ( 図 8 は本発明による発電設備の系統連系保護装置の第 7 また は第 8実施形態を示すプロ ッ ク図。
図 9 は図 8 の位相回路を説明するための図。
図 1 0 は本発明による発電設備の系統連系保護装置の第 9 または第 1 0実施形態を示すブロ ック図。
図 1 1 は本発明による発電設備の系統連系保護装置の第 1 1 実施形態の一部のみを示すプロ ック図。 図 1 2 は本発明による系統連系保護装置の第 1 2実施形態 を示すブロ ッ ク図。
図 1 3 は図 1 2 に示す実施形態のブロ ッ ク の一部を補足す る図。
図 1 4 は図 1 2 に示す実施形態の動作説明図。
図 1 5 は図 1 2 に示す実施形態の動作説明図。
図 1 6 は図 1 2 に示す実施形態の動作説明図。
図 1 7 は図 1 2 に示す実施形態の動作説明図。
図 1 8 は本発明による系統連系保護装置の第 1 3 実施形態 を示すブロ ッ ク図。
図 1 9 は第 2実施形態のブロ ッ ク の一部を補足する図。 図 2 0 は本発明による系統連系保護装置の第 1 4実施形態 を示すブロ ック図。
図 2 1 は本発明による系統連系保護装置の第 1 5実施形態 を示すブロ ック図。
図 2 2 は第 1 6実施形態のブロ ッ ク の一部を補足する図。 図 2 3 は第 1 7実施形態のブロ ッ ク の一部を補足する図。 図 2 4 は第 1 8実施形態のプロ ックの一部を補足する図。 図 2 5 は本発明による系統連系保護装置の第 1 9 実施形態を 示すブロ ック図。
図 2 6 は図 2 5 に示す実施形態の動作説明図。
図 2 7 は図 2 5 に示す実施形態の動作説明図。
図 2 8 は図 2 5 に示す実施形態の動作説明図。
図 2 9 は図 2 5 に示す実施形態の動作説明図。
図 3 0 は本発明による系統連系保護装置の第 2 0実施形態 を示すプロ ッ ク 図。
図 3 1 は本発明によ る系統連系保護装置の第 2 1 実施形態 を示すプロ ッ ク 図。
図 3 2 は本発明によ る系統連系保護装置の第 2 2実施形態 を示すべく 補足する図。
図 3 3 は本発明によ る系統連系保護装置の第 2 3 実施形態 を示すブロ ッ ク 図。
図 3 4 は本発明によ る系統連系保護装置の第 2 4 実施形態 を示すプロ ッ ク 図の一部を補足する図。
図 3 5 は本発明によ る系統連系保護装置の第 2 6 実施形態 を示すブロ ッ ク 図。
図 3 6 は本発明によ る系統連系保護装置の第 2 7 実施形態 を示すべく 補足する図。
図 3 7 は本発明によ る系統連系保護装置の第 2 8 実施形態 を示すブロ ッ ク 図。
図 3 8 は本発明によ る系統連系保護装置の第 2 8 実施形態 を示すプロ ッ ク 図の一部を補足する図。
[発明を実施するための最良の形態] (第 1 の実施形態）
(構成）
図 2 は本発明の第 1 の実施形態を示す構成図であ り 、 図 1 の従来の系統連系保護システム と相違する点は、 従来例の高 価な転送遮断装置 3 8 を設ける代 り に、 以下の よ う に構成し たものである。
すなわち、 図 2 に示すよ う に、 回転電機型自 家発電設備で ある交流発電機 7 の出力電圧から周波数 （ f ) 検出器 2 1 に よ り周波数を検出 し、 この検出周波数から周波数変化率 （ d f / d t ) 検出器 3 0 によ り周波数変化率 V 3 0を検出する。 周波数変化率 （ d f / d t ) 過大検出器 3 1 は、 周波数変化 率 V 3 0が設定値以上になるかど う かを検出 し、 設定値以上 になったと き異常出力信号 V 3 1 を出力 し、 故障 ト リ ップ回 路 2 0 に与える。 故障 ト リ ップ回路 2 0 は、 遮断器 6 に対し て ト リ ップを与えて電路を開放する。
無効電力検出器 2 3 は、 変流器 1 2 によ り検出された発電 機 7 の出力電流と、 発電機 7 の出力電圧を入力 して無効電力 を検出する。 有効電力検出器 2 6 は変流器 1 2 によ り検出さ れた発電機 7 の出力電流と 、 発電機 7 の出力電圧を入力 して 有効電力を検出する。
一方、 有効電力制御回路 （ A P R ) 2 7 は、 有効電力基準 ( P * ) 設定器 2 5 からの有効電力基準 P * と、 有効電力検 出器 2 6 によ り検出された有効電力 P を比較し、 この偏差を 調速機 1 1 に与えてエンジン 1 0 の速度制御を行う。
関数回路 3 2 は、 周波数変化率検出器 3 0 からの周波数変 化率 V 3 oを入力 し、 無効電力変動基準 A Q i * を出力する ものであ り 、 具体的には図 5 に示すよ う に、 周波数変化率 d f / d t が上昇中には進み無効電力を増加させて周波数上昇 を助長させ、 また周波数変化率 d f / d t が下降中には遅れ 無効電力を増加させて周波数下降を助長させる よ う な無効電 力変動基準 Δ (3 1 * を出力する。
無効電力制御回路 （ A Q R ) 2 4 は、 無効電力基準 （ Q * ) 設定器 2 8 からの無効電力基準 Q * と 、 関数回路 3 2 か ら の無効電力変動基準 Δ Q 1 * を加算 した新たな無効電力基 準と無効電力検出器 2 3 で検出 した無効電力 Q を一致させる ための電圧基準 V * を出力する。
自動電圧調整回路 （ A V R ) 9 は、 無効電力制御回路 2 4 からの電圧基準 V * によ り 、 発電機 7 の出力電圧を制御する ための界磁指令を界磁卷線 8 に与える。
なお、 有効電力基準設定器 2 5 と 、 有効電力制御回路 2 7 と 、 調速機 1 1 と 、 エ ンジン 1 0 によ り 速度制御ループを構 成 している。 無効電力基準設定器 2 8 と 、 無効電力検出器 2 3 と 、 無効電力制御回路 2 4 によ り 無効電力制御ループを構 成 している。 無効電力制御回路 2 4 の出力である電圧基準 V * と 自動電圧調整回路 9 によ り 電圧制御ループを構成 してい る。
一方、 周波数変化率 V 3 0を レベル検出器 3 4 によ り 複数 レベルを検出 し、 それぞれタイ マー 3 5 によ り 前記レベル検 出後設定時間のみ、 切換回路 3 6 によ り 関数回路 3 2 の関数 を切換える よ う構成 している。
また、 周波数検出器 2 1 からの周波数 ί を レベル検出器 3 にて周波数が定格値から設定レベル以外になったこ と を検 出 し、 切換回路 3 8 を介 して関数回路 3 2 のゲイ ンを低下さ せる よ う 切換える。
(作用）
次に、 以上述べた第 1 の実施形態の基本作用について図 3 〜図 6 を参照 して説明する。 今、 図 3 において、 発電機 7 の 出力の有効電力を P 、 無効電力を Q、 負荷 5 が必要 とする有 効電力を P L 、 無効電力を Q L とする と 、 系統電源 1 へ流 出する有効電力 S P及び無効電力 S Qはそれぞれ次のよ う に 表される。
S P = P - P L
S Q = Q — Q L
こ こで、 発電機 7 と 系統間のイ ンダク タ ンス分を 1 と し、 負荷 5 の電圧を V、 周波数を f とする。
そ う する と 、 通常の場合は S P = 0 、 S Q = 0 に近い状態 で遮断器 3 が開 と なっても、 負荷 5 の電圧 V、 周波数 ί はほ と んど変化 しないため、 継電器 1 5 〜 1 9 が検出できず単独 運転を継続する こ と になる。
しカゝし、 系統電源 1 と負荷 5 の位相はゆつ く り とずれて く る ので、 遮断器 3 の再投入は事故拡大につなが り 危険なため 行えない状態が発生し、 配電系統の安定性を低下させる こ と になる。
単独運転中の電圧は P = V 2 Z Rで決ま る。 一方単独運 転中の周波数 f は Q 二 ( V 2 ω c ) 一 ( V 2 / ω L ) で決 ま る。 特に、 周波数 f に着目する と 、 負荷 5 が要求する無効 電力 Q L よ り 発電機 7 が供給する無効電力が進み方向にず れている時は、 周波数 f が上昇 しコ ンデンサ Cの電流 i c が増加 し、 イ ンダク タ ンス電流 i L が減少 して無効電力が バ ラ ンスする方向に変化する。
また、 発電機 7 が供給する無効電力が負荷 5 の要求する無 効電力 Q L よ り 遅れ方向にずれている場合は、 周波数 f が 下降 しイ ンダク タ ンス電流 i L が増加 し、 コ ンデンサ電流 i c が減少 して無効電力がバラ ンスする方向に変化する。 次に、 S P = 0 で S Q ≠ 0 の状態で単独運転になった場合 の周波数変動は、 図 4 に示すよ う に系統遮断 （ t 0 ) 後、 周波数 f が変動 しなが ら安定点 f 1 、 f 2 に接近する こ と が実測されシ ミ ュ レーシ ョ ンでも確かめ られている。
図 4 において、 ί ！ は S Qがわずかに進みの場合であ り 、 f 2 は S Qがわずかに遅れた場合である。 図 4 に示す + Δ f 、 一 Δ f は保護継電器 1 5 〜 1 9 で単独運転が検出でき る レベルである。
図 5 は図 2 に示す実施形態の作用効果を説明するための図 であ り 、 f は周波数検出器 2 1 に検出 された周波数 f であ り d f / d t は周波数変化率検出器 3 0 によ り 検出 された周波 数変化率であ り 、 A Q * は関数回路 3 2 の出力を示 してい る。
レヽま、 f 力 図 5 のよ う に変ィヒする と 、 d ί / d t はこれよ り 9 0 ° 位相の進んだ波形と なる。
d f / d t 〉 0 の場合は周波数が上昇中であるので、 こ の 間に関数回路 3 2 から進みの Δ Q 1 * が出力 され、 周波数 f は更に上昇する よ.う 作用する。 また、 01 / (1 く 0 の場合 は周波数 f が下降中なので、 この間に関数回路 3 2 から遅れ の 厶 Q 1 * が出力 され、 周波数 f は更に下降する よ う 作用す る。 こ の よ う に正帰還作用によ り 図 6 に示すよ う に周波数変 動が増大させ、 周波数異常や周波数変化率過大を周波数変化 率過大検出器 3 1 によ り 検出する こ と によ り 、 従来用いてい た高価な転送遮断装置 （図 1 の 6 1 ) を用いな く て も、 単独 運転を検出保護する こ と が可能と なる。
以上基本動作について説明 したが、 S P = 0、 S Q = 0 の 状態で単独運転になる と 、 正帰還によ り 周波数変動が拡大す る までに時間が必要と な り 、 再閉路時間以内の 3 秒以下での 単独運転検出が困難な場合が発生する。
このよ う なこ と から本発明では、 この時間を短縮するため には関数回路 3 2 のゲイ ンを増 して正帰還量を増大する こ と によ り 達成でき る。 しかし、 この方法のみでは系統に連系 し ている状態での常時の d f Z d t変動で無効電力変動が過大 と なる危険性が増大する。
図 2 の関数回路 3 2 を図 7 の例えば Aに示すよ う に特殊な 関数にする こ と によ り 上記の不具合を解消 している。
即ち、 S Q == 0 の状態で単独運転と なる と 、 初期では d f / d t は d f Z d t ( 1 ) 〜 d f Z d t ( 3 ) の範囲の d f / d tが極めて小さい状態と なるので、 この範囲でゲイ ンを 高 く した電圧変動基準 Δ ν ι * を出力 し、 正帰還量を増大し て周波数変動を早く 増大させている。 これは一種の ト リ ガ一 信号と して作用する。
系統連系時に発生する可能性がある d f / d tの最大値付 近に d i Z d t ( 2 ) を設定し、 d f " d t ( l ) 〜 d i / d t ( 2 ) の範囲ではゲイ ンを低下させ （又は、 Δ V i * を リ ソ 卜 して Bの特性とする こ と によ り ） 無効電力の過大変 動 （電圧の過大変動） を防ぐ特性と し、 d ί / d t ( 2 ) 、 d f / d t ( 4 ) を超えた場合はゲイ ンが再び高 く なる特性 と して単独運転時の周波数変動を早く 拡大する特性とする。 Aの特性や B の特性な どのマイ ナーな特性は系統の状態な ど によ り 変化させる こ と がある。
(効果）
以上説明 したよ う に本発明の第 1 の実施形態によれば、 ほ ぼ一定量の Δ V 1 * の ト リ ガー信号によ り 単独運転検出時間 を短縮する と 同時に連系中の電圧変動を抑制 して、 しかも高 速で安定な発電設備の系統連系保護装置を提供でき る。
(第 2 の実施形態）
図 2 に示すレベル検出器 3 4 によ り 検出 される d f / d t 出力が少ない場合は、 単独運転ら し さ を検出 し、 第 1 レベル に達する と タイ マー 3 5 によ り 一定時間切換回路 3 6 を介し て関数回路 3 2 のゲイ ンを上昇させて様子を見る。 例えば、 図 7 の G i 特性から G 2 特性にゲイ ンを上げて様子を見て レベル検出器 3 4 によ り 第 2 レベルに達する と 、 タイ マー 3 5 によ り 一定時間、 図 7 の G 2 から G 3 に更にゲイ ンを上 昇させる。 この様な操作を行 う こ と によ り 、 単独運転を早く 検出する と 同時に、 系統の周波数変動が事故な どで過大と な つた場合でも、 ゲイ ンを過大に して系統を不安定にする こ と がない。 系統の周波数変動が静止化する と タイ マー 3 5 によ り ゲイ ンは G 〗 に回復する。
このよ う なゲイ ン調整は電圧変動基準 Δ V * の制限値を 可変する こ と でも ほぼ同 じ効果が得られる。
(第 3 の実施形態）
図 2 において、 単独運転時周波数変動が過大になる と負荷 に接続された電動機類など故障の原因 と なるの で、 周波数 f の過大や過少を レベル検出器 3 7で検出 し切換回路 3 8 を介 して関数回路 3 2 のゲイ ンや出力制限値を下げる よ う作用さ せ、 正帰還作用を弱めて周波数の変化量を抑制する よ う に構 成する。 このよ う にする こ と によ り 、 信頼性や安全性が向上 する。
(第 4 の実施形態）
図 2 の負荷 5 において、 電動機比率が高い場合の単独運転 時には発電機出力電圧変動 Δ Vに対し、 有効電力変動 Δ Pの 変動と無効電力変動 Δ Qが少なく な り 、 周波数の変化率 d f / d t が大き く ならない傾向と なる。
このよ う な場合、 図 8 に示すよ う な構成とすればよい。 す なわち、 図 2 において新たに電圧変動基準 （ A V * ) 検出 回路 4 0 、 無効電力変動 （ Δ Ο ) 検出回路 4 1 、 Δ Q / Δ V 1 * 検出回路 4 2 、 レベル検出器 4 3 、 O R回路 （論理和回 路） 4 4 を図のよ う に追加すればよい。
なお、 図 8 において、 レベル検出器 3 4 ， 3 7 、 タイマー 3 5 、 切換回路 3 6 ， 3 8 を省いた図 と なっているが、 実際 にはレベル検出器 3 4， 3 7 、 タイマー 3 5 、 切換回路 3 6 , 3 8 は必要な場合が多い。
すなわち、 電圧変動基準検出回路 4 0 によ り Δ V ェ * を検 出 し、 無効電力変動検出回路 4 1 によ り Δ Οを検出 し、 これ らを厶 0 /厶 ¥ 1 * 検出回路 4 2 に入カ し、 こ こで A V i * に対する Δ Qの比率を検出する。 Δ Q / Δ V I * 検出回路 4 2 によ り検出された A Q / A V J * を レベル検出器 4 3 に入 力 して Δ Q Z Δ V * の比率が低下したこ と 、 すなわち単独 運転を検出 し、 これを O R回路 4 4 を介 して故障 ト リ ップ回 路 2 0 に与えて系統から解列 した り 、 周波数変化率過大検出 器 3 1 からの出力を O R回路 4 4 を介 して故障 ト リ ップ回路 2 0 に与えて系統から解列する よ う に構成 したものである。 このよ う な構成は、 系統と連系中は、 電源イ ンピーダンスが 低いので、 Δ Q Z Δ V 1 * は大き な値と なるが、 単独運転中 特に電動機負荷が多い場合には Δ Q Z Δ V 1 * が小と なる こ と を利用 したものである。
なお、 図 8 の電圧変動基準設定器 Δ V i * の代わ り に、 発 電機出力電圧変動. Δ Vを使って も作用は全く 同 じである こ と は説明するまでもない。
(第 5 の実施形態）
前述の第 4 の実施形態に、 図 8 に示すよ う に新たに変化幅 過大検出回路 4 5 、 ゲイ ン調整 （又は リ ミ ッ ト） 回路 4 6 を 追加 したものである。 すなわち、 前述の無効電力変動検出回 路 4 1 の出力から変化幅過大検出回路 4 5 によ り Δ Qが設定 幅以上になる と 、 ゲイ ン調整 （又は リ ミ ッ ト） 回路 4 6 によ り 関数回路 3 2 のゲイ ンを低下 させた り 、 出力を リ ミ ッ トす る こ と によ り Δ V 1 * の変動を抑制 して結果と して無効電力 変動幅を制限する。
なお、 無効電力変動検出回路 4 1 の代 り に、 Δ Q Z Δ t を 検出 して も ほぼ同様な作用が得られる。
(第 6 の実施形態）
前述の第 4 および第 5 の実施形態に、 図 8 に示すよ う に、 オフ回路 4 7 、 開.閉回路 4 8 を新たに追加 し、 また遮断器 3 に新たに補助接点 3 a を追加 したものである。 単独運転を検 出 して遮断器 3 が開 と なっ たこ と を補助接点 3 a で検出 し、 オフ回路 4 7 によ り 電圧変動基準設定器 3 3 の出力側と 自動 電圧調整器 9 の入力側に直列に挿入 した開閉回路 4 8 を開状 態と して正帰還回路を開 とする。 遮断器 3 を開 と して系統か ら解列する と 同時に正帰還ループを開 と して安定な電圧制御 ループを構成 し、 独立電源と し利用でき る。
(第 7 の実施形態）
前述の第 4 〜第 6 の実施形態に、 図 8 に示すよ う に、 新た に位相特性回路 3 9 を追加 したものである。 具体的には、 周 波数検出器 2 1 の入力側 と遮断器 6 の一端側に位相特性回路 3 9 を挿入する。 位相特性回路 3 9 は定格周波数付近では周 波数が上昇する につれて位相が進む特性で、 横軸が周波数、 縦軸が位相 と なっている特性である。
このため、 周波数の変化を拡大 して検出でき 、 d f / d t 信号からの正帰還を定格周波数付近で強化 し単独運転の検出 時間を短縮する こ と ができ る。 周波数が更に大き く 変動する と 、 位相特性は反転 し正帰還作用を 自動的に弱め、 過大な周 波数変動を防ぐこ と ができ る。 このよ う な位相特性回路 3 9 は周波数 f を検出 した後に ソ フ ト処理する こ と ができ る こ と は説明するまでも ない。
(第 8 の実施形態）
図 8 の位相特性回路 3 9 は、 図 9 に示すよ う に定格周波数 よ り やや高い所に共振点を持つバン ドパスフィルタ 3 9 1 と 、 定格周波数よ り やや低い所に共振点を持つバン ドパス フ ィ ル タ 3 9 2 と 、 ノ ン ドノ、。 スフ ィ ルタ 3 9 1 ， 3 9 2 の出力を加 算する加算回路 3 9 3 からなつている。 このよ う な構成とす る こ と によ り 、 ゲイ ン特性を上図に、 位相特性を下図に示す 特性とする こ と ができ る。
なお、 位相特性回路 3 9 は周波数検出器 2 1 の出 口 にソ フ ト的に設ける こ と が可能である。
(第 9 の実施形態）
図 1 0 に示すよ う に、 図 2 において無効電力制御回路 2 4 の代 り に、 新たに低速応答無効電力制御回路 5 0 、 電圧基準
( V A * ) 設定器 5 1 、 検出回路 5 2 、 高速応答無効 電力制御回路 5 3 、 電圧変動基準 （ Δ V B * ) 設定器 5 4 、 加算回路 5 5 、 Δ 0 Ζ Δ ν Β * 検出器 5 6 を追加 したもの である。 なお、 図 1 0 では レベル検出器 3 4 ， 3 7 、 タイ マ 一 3 5 、 切換回路 3 6 ， 3 8 を省いてあるが、 実際にはこれ らが必要な場合が多い。
すなわち、 無効電力基準設定器 2 8 と無効電力検出器 2 3 の出力を比較して低速応答無効電力制御回路 5 0 に入力する する と 、 低速応答無効電力制御回路 5 0 は、 周波数が低い範 囲の と きのみゲイ ンが高いので、 この と き だけ出力が生 じ、 電圧基準 （ V Α * ) 設定器 5 1 よ り 無効電力を数十秒程度 で制御すべく 電圧基準 V A * が出力 され、 これが加算回路 5 5 の一方の入力端子に入力 される。
一方、 無効電力検出器 2 3 の検出出力が無効電力変動検出 回路 5 2 に入力 され、 こ こ で無効電力変動が検出 され、 こ の 無効電力変動と 関数回路 3 2 の出力が比較され、 この比較結 果が高速応答無効電力制御回路 5 3 に入力 される。
高速応答無効電力制御回路 5 3 は周波数が高い範囲の と き のみゲイ ンが高いので、 この と きだけ出力が生 じ、 電圧変動 基準 （ Δ V B * ) 設定器 5 4 よ り 電圧変動基準 Δ V B * を 0 . 5 秒程度で無効電力を制御すべく 、 加算回路 5 5 の他方 の入力端子に入力 される。
加算回路 5 5 内で電圧変動基準 A V B * と電圧基準 V A * を加算 して得られる電圧変動基準 Δ V i * と 、 発電機変動電 圧 Vが比較され、 これが 自動電圧調整器 9 に入力 される。
一方、 無効電力変動検出回路 5 2 の出力である無効電力変 動値と電圧変動基準設定器 5 4 の電圧変動基準 Δ V B * を、 厶 0 /厶 ¥ 8 * 検出器 5 6 に入カ し、 こ こで検出 された Δ V B * と Δ Οの比 （ Δ <3 / Δ ν Β * ) を レベル検出器 4 3 に入力 し、 Δ 0 / Δ ν Β * の低下したこ と 、 つま り 単独運 転を検出 した と き 、 出力すなわち V 3 つま り 故障 ト リ ップ 回路 2 0 に対 して ト リ ップ指令を出力するための指令が与え られる。 このよ う 〖こ構成する こ と によ り 、 系統連系中は Δ Q 1 * に従って Δ Q を高速に制御する こ と ができ るが、 特に 電動機負荷の多い場合の単独運転時は Δ Qの変化が極めて少 ないので、 Δ V B * が大き く 振れて も Δ Qがほ と んど変化 せず Δ Q Z Δ V B * の低下を検出する こ と で単独運転を検 出する こ と ができ る。
(第 1 0 の実施形態）
前述の第 9 の実施形態は、 電圧変動基準 （ Δ V * ) 設定 器 3 3 を関数回路 3 2 の出力側に設けない場合であるが、 こ こでは電圧変動基準設定器 3 3 を設ける と共に、 電圧変動基 準 Δ V 1 * を加算回路 5 5 の入力端子に新たに加える よ う に したものである。
この場合、 連系中は Δ V 1 * がフ ィ ー ドフォ ワー ド的に作 用 し、 Δ V B * は無効電力変動を制御する フィ ー ドバ ッ ク ループと して動作する。 モータ負荷主体の単独運転中は Δ Ο = 0 と なる と Δ ν Β * と A V i * は加算 され Δ 0 を大き く しょ う と制御するので Δ Qノ Δ V B * が小さ く なる。
(第 1 1 の実施形態）
前述の実施形態で述べた発電設備と しては、 交流発電機の よ う な回転機の場合と 、 イ ンバータゃ S V C (静止形無効電 力装置） のよ う な静止形の場合があるが、 実使用ではこれら が混在する。 回転機の場合は界磁の応答時間のため 0 . 3 〜 0 . 5 s e c 程度の制御遅れが発生するが静止形の場合、 制 御の応答は無視でき る ほ ど短かいのでこれらが混在する場合 協調 して作用 させる には遅れをほぼ合せる こ と が必要と なる（ このため、 図 1 1 に示すよ う に Δ ν * に遅れ回路 5 7 を介 して電圧変動基準と し、 また にも遅れ回路 5 8 、 無 効電力制御回路 2 4 をを介 して無効電力変動基準とする こ と によ り 静止形変換器への応用が効果的と なる。
(第 1 2 の実施の形態）
(構成）
図 1 2 は本発明の第 1 2 の実施の形態を示す構成図であ り ， 図 1 の従来の系統連系保護装置と相違する点は、 従来の高価 な転送遮断装置 3 8 を設ける代わ り に、 以下のよ う に構成し たものである。
すなわち、 図 1 2 に示すよ う に交流発電機 1 0 7 の出力電 圧から周波数 （ f ) 検出器 1 2 1 によ り周波数を検出 し、 こ の検出周波数から周波数変化率 （ d f / d t ) 検出器 1 3 0 によ り周波数変化率 V 3 0を検出する。
周波数変化率 （ d f / d t ) 過大検出器 1 3 1 は、 周波数 変化率 V 3 0が設定値以上になるかど う かを検出 し、 設定値 以上になったと き異常出力信号 V 3 1 を出力 し、 故障 ト リ ッ プ回路 1 2 0 に与える。 故障 ト リ ップ回路 1 2 0 は、 遮断器 1 0 6 に対して ト リ ップ信号を与えて電路を開放する。
無効電力検出器 1 2 3 は、 変流器 1 1 2 によ り検出された 発電機 1 0 7 の出力電流と、 発電機 1 ◦ 7 の出力電圧を入力 して無効電力を検出する。 有効電力検出器 1 2 6 は変流器 1 1 2 によ り検出された発電機 1 0 7 の出力電流と 、 発電機 1 0 7 の出力電圧を入力 して有効電力を検出する。
一方、 有効電力制御回路 （ A P R ) 1 2 7 は、 有効電力基 準 （ P * ) 設定器 1 2 5 からの有効電力基準 P * と 、 有効電 力検出器 1 2 6 からの有効電力 P を比較し、 この偏差を調速 機 1 1 1 に与えてエンジン 1 1 0 の速度制御を行う。
第 1 の関数回路 1 3 2 は、 周波数変化率検出器 1 3 0 から の周波数変化率 V 3 0を入力 し、 電圧変動基準 を出力 する ものであ り 、 周波数変化率が正 （周波数が上昇中） には 発電機 1 0 7 の出力電圧を低下させて周波数上昇を助長させ また周波数変化率が負 （周波数が下降中） には発電機 1 0 7 の出力電圧を上昇させて周波数下降を助長させる よ う な電圧 変動基準 Δ ν * を出力する。 さ らに、 電圧変動基準 A V * は 電圧変動基準補正手段 1 3 3 によ り 、 有効電力検出器 1 2 6 からの有効電力 Ρ に応じて補正がかけられ、 補正された電圧 変動基準 Δ ν * ' を出力する。
電圧変動基準補正手段 1 3 3 は、 例えば図 1 3 に示すよ う に、 検出 した有効電力 Ρ に対してゲイ ン Κを関数で定義し、 電圧変動基準 Δ ν * とゲイ ン Κを乗ずる こ と によ り 、 補正さ れた電圧変動基準 Δ V * ' を得る構成が考え られる。 勿論、 電圧変動基準 Δ V * を補正できれば、 他の構成であってもよ く 、 関数回路 1 3 2 の関数そのものに働きかけ、 関数を変更 した り修正した りする構成でも よい。
無効電力制御回路 （ A Q R ) 1 2 4 は、 無効電力基準 （ Q * ) 設定器 1 2 8 からの無効電力基準 Q * と、 無効電力検出 器 1 2 3 で検出 した無効電力を一致させるための電圧基準 Δ V Q * を出力する。
自動電圧調整回路 （ A V R ) 1 0 9 は、 電圧基準 （ V * ) 設定器 （ 9 0 R ) 1 2 9 からの電圧基準 V * と 、 無効電力制 御回路 1 2 4 からの電圧基準 Δ V Q * と、 電圧変動基準補 正手段 1 3 3 からの補正された電圧変動基準 Δ ν * ' を用い て、 発電機 1 0 7 の出力電圧を制御するために界磁卷線 1 0 8 の界磁を調整する。
なお、 有効電力基準設定器 1 2 5 と、 有効電力制御回路 1 2 7 と、 調速機 1 1 と 、 エンジン 1 1 0 によ り速度制御ル ープを構成している。 無効電力基準設定器 1 2 8 と、 無効電 力検出器 1 2 3 と 、 無効電力制御回路 1 2 4 によ り 無効電力 制御ループを構成 している。
電圧基準設定器 （ 9 0 R ) 1 2 9 と 、 無効電力制御回路 1 2 4 の出力である電圧基準 A V Q * と 、 電圧変動基準補正 手段 1 3 3 からの補正された電圧変動基準 Δ V * と 、 自動 電圧調整回路 1 0 9 によ り 電圧制御ループを構成している。
(作用）
次に、 以上述べた第 1 2 の実施の形態の作用について図 1 4 〜図 1 7 を参照 して説明する。 今、 図 1 4 において、 交流 発電機 1 0 7 の出力有効電力を P 、 交流発電機 1 0 7 の出力 無効電力を Q、 負荷 1 0 5 が必要とする負荷有効電力を P L 、 負荷 1 0 5 が必要とする負荷無効電力を Q L とする と 、 系統電源 1 0 1 へ流出する流出有効電力 Δ Pおよび流出無効 電力 A Qはそれぞれ次のよ う に表される。
Δ P = P - P L
Δ Q = Q - Q L
こ こで、 発電機 1 0 7 と 系統間のイ ンダク タ ンス分を 1 と し、 負荷 1 0 5 の電圧を V、 周波数を f とする。
そ うする と 、 通常の場合は Δ Ρ = 0 、 Δ Ο = 0 に近い状態 で遮断器 1 0 3 が開 と なっても、 負荷 5 の電圧 V、 周波数 f はほと んど変化 しないため、 継電器 1 1 5 〜 1 1 9 で検出で きず単独運転を継続する こ と になる。
しかし、 系統電源 1 0 1 と負荷 1 0 5 の位相はゆつ く り と ずれて く るので、 遮断器 1 0 3 の再投入は事故拡大につなが り 危険なため行えない状態が発生し、 配電系統の安定性を低 下させる こ と になる。
単独運転中の電圧は p = V 2 Z Rで決まる。 一方、 単独 運転中の周波数 f は Q = ( V 2 ω c ) - ( V 2 / ω L ) で 決まる。 特に、 周波数 f に着目する と、 負荷 1 0 5 が要求す る無効電力 Q L よ り発電機 1 0 7 が供給する無効電力が進 み方向にずれている時は、 周波数 f が上昇しコンデンサ C の 電流 i C が増加し、 イ ンダク タ ンス電流 i L が減少して無 効電力がバ ラ ンスする方向に変化する。
また、 発電機 1 0 7 が供給する出力無効電力 Qが負荷無効 電力 Q L よ り 遅れ方向にずれている場合は、 周波数 f が下 降しイ ンダク タ ンス電流 i L が増加し、 コンデンサ電流 i C が減少 して無効電力がバ ラ ンスする方向に変化する。
次に、 Δ Q = 0 で Δ Q ≠ 0状態で単独運転になった場合の 周波数変動は、 図. 1 5 に示すよ う に系統遮断 （ t 0 ) 後、 周 波数 f が変動しなが ら安定点 f 1 ， f 2 に接近する。 図 1 5 において、 f 1 は Δ Qがわずかに進みの場合であ り 、 ί 2 は Δ Qがわずかに遅れた場合である。 図 1 5 に示す + Δ f 、 一 Δ f は保護継電器 1 1 5 〜 1 1 9 で単独運転が検出でき る レべノレである。
図 1 6 は図 1 2 に示す実施の形態の作用効果を説明するた めの図であ り 、 f は周波数検出器 1 2 1 に検出された周波数 ί であ り 、 d f / d t は周波数変化率検出器 1 3 0 によ り検 出された周波数変化率であ り 、 電圧変動基準 Δ V * は関数回 路 1 3 2 の出力を示している。
レヽま、 ί が図 1 6 のよ う に変化する と、 d ί / d t はこれ よ り 9 0 ° 位相の進んだ波形と なる。
d f / d t > 0 の場合は周波数が上昇中であるので、 この 間に関数回路 1 3 2 か ら電圧低下指令 （進み無効電力指令） が出力 され、 周波.数 f は更に上昇する よ う に作用する。 また d f / d t < 0 の場合は周波数が下降中なので、 この間に関 数回路 1 3 2 から電圧上昇指令 （遅れ無効電力指令） が出力 され、 周波数 ί は更に下降する よ う に作用する。 このよ う に 正帰還作用によ り 周波数変動を増大させ、 周波数異常や周波 数変化率過大を周波数変化率過大検出器 1 3 1 によ り 検出す る こ と によ り 、 従来用いていた高価な転送遮断装置 1 3 8 を 用いな く て も、 単独運転を検出する こ と が可能と なる。
この周波数変動を増大 させる作用は、 無効電力 と リ アク タ ンス負荷の関係に起因する だけでな く 、 電圧変動に伴 う 有効 電力変動と調速機系においても生 じる ものである。 有効電力 変動は、 電圧変動と有効分負荷の関係から決ま り 、 同 じ電圧 変動のも と では、 有効分負荷が小さい と き は有効電力変動も 小さ く 、 有効分負荷が大きい と きは有効電力変動も大き く な る。 有効電力の変動がある と 、 エンジン 1 1 0 にかかる負荷 トルク が変化するため速度変動つま り 周波数変動と なって現 れるわけで、 有効電力変動が小さい と き は周波数変動も小さ く 、 有効電力変動が大き い と き は周波数変動も大き く なる。 つま り 、 同 じ電圧変動のも と では、 有効分負荷が小さい と き は周波数変動も小さ く 、 有効分負荷が大きい と き は周波数変 動も大き く なる。 周波数変動に基づいて保護を行 う ので、 有 効分負荷が小さい と き に周波数変動が小さ く なる と 言 う負荷 量によ る影響を考え、 電圧変動基準補正手段 1 3 3 を設けて いる。 有効分負荷が小さ く ても、 補正によ り 電圧変動基準を 大き く し電圧変動を大き く すれば、 有効電力変動を大き く で き るので、 周波数変動の改善ができ る。
図 1 3 のよ う に構成 した電圧変動基準補正手段 3 3 では、 検出 した有効電力に基づき 、 有効分負荷の大小によ る周波数 変動への影響力の違いをゲイ ン Kにて補正する。 有効分電力 が小さいと き でも十分な周波数変動が得られる よ う に、 電圧 変動基準 Δ V * から大き く 補正 した電圧変動基準 Δ V * ' を 得る こ と で、 電圧を変動させる。
また、 有効分負荷が十分大きいと き には周波数変動が大き く な り すぎる こ と が考え られる。 電圧変動基準 Δ V * から小 さ く 補正 した電圧変動基準 Δ V * ' を得る こ と で電圧変動が 余 り 大き く な らないため、 周波数変動が大き く な り すぎる こ と が抑制でき る ものである。 図 1 3 では、 有効電力 P が小さ い と き はゲイ ン Kを大き く 、 P が大きレヽ と き はゲイ ン Kを小 さ く と 言 う よ う に P と Kの関係を定義する こ と で、 上記補正 効果を得る よ う に している。
こ の よ う な回路を付加する こ と によ り 、 単独運転時の周波 数変動を図 1 5 から図 1 7 に示すよ う に拡大 して周波数や周 波数変化率異常を検出する こ と によ り 単独運転を検出する こ と が容易になる。
(効果）
以上述べた第 1 2 の実施の形態によれば、 d f Z d t を検 出 し d ί / d t > 0 の場合は電圧低下指令を、 d f / d t < 0 の場合は電圧上昇指令を 自動電圧調整回路 1 0 9 に与え、 発電機 1 0 7 の出力電圧を変化させる こ と によ り 、 周波数変 動を拡大 し単独運転を容易に検出する こ と ができ る。
(第 1 3 の実施の形態）
(構成）
図 1 8 は本発明の第 1 3 の実施の形態を示す構成図であ り 図 1 1 の第 1 2 の実施の形態を示す図 と異なる と こ ろは、 電 圧変動基準を出力する関数回路 1 3 2 および電圧変動基準補 正手段 1 3 3 を有 してお らず、 ダミ ー負荷 1 4 1 および負荷 イ ンピーダンス投入遮断装置 1 4 2 を有する と こ ろである。 ダミ ー負荷 1 4 1 は負荷イ ン ピーダンス投入遮断装置 1 4 2 を介 して母線に接続されている。 ダミ ー負荷 1 4 1 は、 誘導 性負荷と容量性負荷であ り 、 誘導性負荷 1 個と容量性負荷 1 個 と 力 、 誘導性負荷複数個 と容量性負荷複数個 と いった具合 に構成する。
負荷イ ン ピーダンス投入遮断装置 1 4 2 は、 例えば図 1 9 に示すよ う に、 ダミ 一負荷 1 4 1 の中の容量性負荷 1 4 1 a と誘導性負荷 1 4 1 b と 、 これらに対 して設けたスィ ッ チ 1 4 2 a および 1 4 2 b と 、 周波数変化率 （ d f / d t ) 信号 に応 じてスィ ツチ 1 4 2 a および 1 4 2 b の開閉を制御する コ ン ト ローラ 1 4 2 c と 力 ら構成される。
(作用）
第 1 2 の実施の形態の説明において図 1 3 を用いて述べた よ う に、 単独運転になる と 、 負荷 1 0 5 の要求する無効電力 Q L よ り 発電機 1 0 7 が供給する無効電力が進み方向にず れている時は、 周波数 f が上昇 しコ ンデンサ Cの電流 i C が増加 し、 イ ンダク タ ンス電流 i L が減少 して無効電力が バラ ンスする方向に変化 し、 また発電機 1 0 7 が供給する無 効電力が負荷 1 0 5 の要求する無効電力 Q L よ り 遅れ方向 にずれている場合は、 周波数 f が下降しイ ンダク タ ンス電流 i L が増加 し、 コ ンデンサ電流 i C が減少 して無効電力が バラ ンスする方向に変化する。
つま り 、 発電機 1 0 7 の供給する無効電力 と負荷の要求す る無効電力のバラ ンスが大き く 崩れていれば、 無効電力がバ ラ ンスする よ う に周波数 ί は大き く 変化する。 そ こで、 単独 運転に移行 し無効電力のバラ ンスから周波数 f が変化する と この周波数 f の変化を助長する よ う に無効電力のバラ ンスを 崩すべく ダミ ー負荷 1 4 1 を投入あるいは遮断すればよい。 これに対 して、 第 1 3 の実施の形態のダミ ー負荷 1 4 1 は通 常は母線に対 し遮断しておき 、 d f / d t > 0 の場合は周波 数が上昇中であるので、 この間は誘導性負荷のみを投入する こ と で、 周波数 ί は更に上昇する よ う に作用する。 また、 d f / d t < 0 の場合は周波数が下降中なので、 この間は容量 性負荷のみを投入する こ と で、 周波数 f は更に下降する よ う に作用する。 周波数変動を助長増大させ、 周波数異常や周波 数変化率過大を周波数変化率過大検出器によ り 検出する こ と によ り 、 従来用いていた高価な転送遮断装置 1 3 8 を用いな く ても、 単独運転を検出する こ と が可能と なる。
また、 ダミ ー負荷 1 4 1 は通常は母線に対 し投入 しておき d f / d t 〉 0 の場合は周波数が上昇中であるので、 この間 は容量性負荷のみを遮断し、 d f / d t < 0 の場合は周波数 が下降中なので、 この間は誘導性負荷のみを遮断する こ と で も同様の作用 と なる。 但し、 常時ダミ ー負荷 1 4 1 を投入す るので、 誘導性負荷の リ アク タ ンス と容量性負荷の リ アク タ ンス と をほぼ同 じにする必要がある。 このよ う な回路を付 加する こ と によ り 、 単独運転時の周波数変動を図 1 5 から図 1 7 に示すよ う に拡大 して周波数や周波数変化率異常を検出 する こ と によ り 単独運転を検出する こ と が容易になる。
(効果）
以上述べた第 1 3 の実施の形態によれば、 d f / d t を検 出 し d f / d t の極性に応 じて、 誘導性あるいは容量性のダ ミ ー負荷を投入あるいは遮断する こ と で、 周波数変動を拡大 し単独運転を容易に検出する こ と ができ る。
(第 1 4 の実施の形態）
(構成）
図 2 0 は本発明.の第 1 4 の実施の形態を示す構成図であ り . 図 1 8 の第 1 3 の実施の形態に電圧変動基準 Δ V * を出力す る関数回路 1 3 2 を付加 したものである。
(作用、 効果）
先の第 1 2 の実施の形態の説明および第 〗 3 の実施の形態 の説明で述べたよ う に、 関数回路 1 3 2 の出力する電圧変動 基準 Δ V * は、 周波数 f の変化を助長する作用を有 し、 も う 一方ダミ ー負荷 1 4 1 と負荷イ ン ピーダンス投入遮断装置 1 4 2 によ る ダミ ー負荷 1 4 1 の投入遮断も周波数 f の変化を 助長する作用がある。 双方の作用を合わせる こ と で容易に周 波数 ί の変化を増大させる こ と ができ る こ と はもちろんであ るが、 電圧変動基準 Δ V * を余 り 大き く しな く と も良 く なる ため、 連系中に発電機 1 0 7 と 系統と の間に生ずる無効横流 の量を抑える こ と ができ る。
電圧変動基準 によ る発電機 1 0 7 の出力電圧の上昇 あるいは低下は、 電圧制御ループの遅れによ り 周波数 f 変動 への作用に遅れが生ずるが、 ダミ ー負荷 1 4 1 の投入あるい は遮断は制御ループを介 さ ないため周波数 ί 変動への作用に 遅れがないため、 ダミ ー負荷 1 4 1 の投入あるいは遮断を電 圧変動基準 Δ V * によ る作用が立ち上がるまでのア シス ト と しての作用 も考え られる。
(第 1 5 の実施の形態）
(構成）
図 2 1 は本発明の第 1 5 の実施の形態を示す構成図であ り 図 1 2 の第 1 2 の実施の形態にダミ ー負荷 1 4 1 および負荷 イ ンピーダンス投入遮断装置 1 4 2 を付加 したも のであ り 、 これは第 1 4 の実施の形態に電圧変動基準補正手段 1 3 3 を 付加 した構成と も言える。
(作用、 効果）
第 1 4 の実施の形態によ る効果に、 電圧変動基準補正手段 1 3 3 を有する こ と によ る第 1 2 の実施の形態の説明で述べ た と こ ろの、 有効分電力が小さい と き でも電圧変動基準 Δ V * を大き く する こ と で充分な周波数変動が得られる こ と と 、 有効分負荷が充分大きい と き に周波数変動が大き く な りすぎ る こ と を電圧変動基準 Δ V * を小さ く する こ と で抑制でき る と い う 作用が加わる。
(第 1 6 の実施の形態）
(構成）
負荷 1 0 5 には、 定イ ン ピーダンス負荷もあれば、 誘導電 動機負荷も ある。 負荷の特質を考慮 して、 図 1 2 および図 2 1 において、 図 2 2 のよ う に有効電力 Pの信号を電圧変動基 準補正手段 1 3 3 に入力せず、 負荷比率設定手段 1 4 3 に入 力 し、 負荷比率設定手段 1 4 3 によ り 定イ ン ピーダンス負荷 によ る有効電力のみ検出 し、 定ィ ンピーダンス負荷によ る有 効電力 P ' の信号を電圧変動基準補正手段 1 3 3 の入力信号 と した構成である。
負荷比率設定手段 1 4 3 は、 例えば図 2 3 に示すよ う に設 定器 1 4 3 a を有し、 設定器 1 4 3 a の設定値を有効電力 P の信号に乗ずる構成と したものである。
(作用、 効果）
誘導電動機負荷の場合、 電圧変動基準 Δ V * によ り 発電機 1 0 7 の出力電圧を変化させて も有効電力変動があま り 生じ ない。 そのため、 第 1 2 の実施の形態の説明で述べた電圧変 動に伴 う 有効電力変動と調速機系における周波数変動が、 期 待でき ない。
そ こで、 検出 した有効電力 P の内、 どれだけが定ィ ンピー ダンス負荷によ る有効電力かを検出 し、 周波数変動に寄与す る有効電力によ り 電圧変動基準 Δ V * に補正をかける もので める。
負荷比率設定手段 1 4 3 は定イ ン ピーダンス負荷の比率を 設定するためのものなので、 設定器 1 4 3 a の設定値は、 例 と して次の様に決める こ と が考え られる。 a ) と にかく 需 要家構内の総負荷を考え、 定イ ン ピーダンス負荷とそ う でな い負荷の比率で決める。
b ) 需要家構内の負荷の内で常時使用するか良 く 使用する 負荷のみを考慮 し、 その中の定イ ン ピーダンス負荷と そ う で ない負荷の比率で決める。
c ) 需要家プラ ン トの運転パターン等の、 時間帯によ り 異 なる定ィ ン ピ一ダンス負荷とそ う でない負荷の比率を考慮し 時間帯によ り 設定を切 り 替える。
切 り 替えるためには、 パターンを記憶させる要素が必要 になる。
d ) 決まった量の逆潮流運転を行 う 場合、 逆潮流分は定ィ ン ピーダンス負荷と は見な さ ないで、 需要家構内のみ定ィ ン ピーダンス負荷が存在する と 考える。
こ の よ う にすれば、 負荷によ る周波数変動へ寄与する度合 いの違いを考慮した上で十分に周波数を変動させる こ と がで さ る。
(第 1 7 の実施の形態）
(構成）
図 2 4 に示すよ う に、 ダ ミ ー負荷 1 4 1 を複数個の誘導性 負荷と複数個の容量性負荷で構成する。 これらダ ミ ー負荷 1
4 1 の内、 何個の （あるいはどの） 負荷を投入あるいは遮断 するかの決定に有効電力 P または P ' を用いる。 ダミ ー負荷
1 4 1 は、 負荷イ ン ピーダンス投入装置 1 4 2 によ り 投入あ るいは遮断される。 負荷イ ン ピーダンス投入装置 1 4 2 は、 スィ ッ チ 1 4 2 a〜 1 4 2 f と 、 有効電力 P または P ' 及び 周波数変化率 V 30を受け、 負荷イ ン ピーダンス投入装置 1 4 2 を投入あるいは遮断する コ ン ト ローラ 1 4 2 g と を具備 する。
(作用、 効果）
既に述べたよ う に、 電圧変動に伴 う 有効電力変動と調速機 系によ る周波数変動では、 負荷の有効電力の大き さが周波数 変動量を決める要因 と なっている。 一方、 ダミ ー負荷の投入 あるいは遮断によ る周波数変動は、 ダミ ー負荷の リ アク タ ン スの大き さが周波数変動量を決める要因 と なる。 負荷の有効 電力が余 り 大き く ないために、 電圧変動に伴 う 有効電力変動 と調速機系によ る周波数変動が充分得られない と き 、 周波数 変動を補 う ため適当 な大き さの リ アク タ ンスを投入あるいは 遮断する。
図 2 4 において、 通常時はダミ ー負荷 1 4 1 ( 1 4 1 a , 1 4 1 b， 1 4 1 c， 1 4 1 d , 1 4 1 e , 4 1 2 f ) 力 ^す ベて母線に対 して遮断されている とする と 、 周波数変化率検 出器 1 3 0 によ り 検出 された周波数変化率 V 30が正である と き ダミ ー負荷の内誘導性負荷のみを投入し、 周波数変化率 V 30が負である と き ダミ一負荷の内容量性負荷のみを投入 すれば周波数変動を助長でき る。 複数個のダミ ー負荷の内何 個投入するかは、 有効電力 Ρ または Ρ ' が小さい と き は個数 を多く し、 有効電力 Ρ または Ρ ' が大きい と き は個数を少な く する。 有効電力 Ρ または Ρ ' に対する ダミ ー負荷の投入個 数の関係は、 図 1 3 における Kをダミ ー負荷の投入個数と 見 立てた場合の P と Kの関係と 同様に見れる。
ダミ ー負荷 1 4 1 の各負荷 （ 1 4 1 a， 1 4 1 b， 1 4 1 c , 1 4 1 d , 1 4 1 e , 4 1 2 f ) の容量が同 じ場合は上 記のよ う に個数を決めて投入を制御するが、 各負荷を異なる 容量と して設けて有効電力 P または P ' が小さい と き は容量 の大きいダミ ー負荷を投入 し、 有効電力 P または P ' が大き い と き は容量の小さ いダミ ー負荷を投入する と言 う構成も考 え られる。
こ う する こ と で、 充分に周波数を変動させる こ と ができ る (第 1 8 の実施の形態）
上記第 1 2 から第 1 7 までの実施の形態では、 主と して交 流発電機 1 0 7 とエンジン 1 1 0 からなる回転発電設備につ いて説明 したが、 発電設備 と しては直流電源とイ ンバ一タの 場合や無効電力発電設備の場合にも、 周波数変化率が正の場 合進み無効電力を増加 し、 周波数変化率が負の場合遅れ無効 電力を増加 させる よ う に制御する よ う に構成 して も よい。 こ のよ う に構成する こ と によ り 、 前述の第 1 2 〜第 1 7 の実施 の形態のいずれかと 同様な作用効果が得られる。
(第 1 9 の実施の形態）
(構成）
図 2 5 に示すよ う に交流発電機 2 0 7 の出力電圧から周波 数 （ f ) 検出器 2 2 1 によ り 周波数を検出 し、 この検出周波 数から周波数変化率 （ d f / d t ) 検出器 2 3 0 によ り 周波 数変化率 V 3 0を検出する。 周波数変化率 （ d f / d t ) 過大検出器 2 3 1 は、 周波数 変化率 V 3 0が設定値以上になるかどう かを検出 し、 設定値 以上になったと き異常出力信号 V 3 1 を出力 し、 故障 ト リ ッ プ回路 2 2 0 に与える。 故障 ト リ ップ回路 2 2 0 は、 遮断器 2 0 6 に対して ト リ ップ信号を与えて電路を開放する。
無効電力検出器 2 2 3 は、 変流器 2 1 2 によ り検出された 発電機 2 0 7 の出力電流と 、 発電機 2 0 7 の出力電圧を入力 して無効電力を検出する。 有効電力検出器 2 2 6 は変流器 2 1 2 によ り検出された発電機 2 0 7 の出力電流と、 発電機 2 0 7 の出力電圧を入力 して有効電力を検出する。
一方、 有効電力制御回路 （ A P R ) 2 2 7 は、 有効電力基 準 （ P * ) 設定器 2 2 5 からの有効電力基準 P * と、 有効電 力検出器 2 2 6 からの有効電力 P を比較し、 この偏差を調速 機 2 1 1 に与えてエンジン 2 1 0 の速度制御を行う。
第 1 の関数回路 2 3 2 は、 周波数変化率検出器 2 3 0 から の周波数変化率 V 3 0を入力 し、 第 1 の電圧変動基準
を出力する ものであ り 、 周波数変化率が正または周波数が上 昇中には発電機 2 0 7 の出力電圧を低下させて周波数上昇を 助長させ、 また周波数変化率が負または周波数が下降中には 発電機 2 0 7 の出力電圧を上昇させて周波数下降を助長させ る よ う な第 1 の電圧変動基準 Δ V * を自動電圧調整回路 2 0 9 へ出力する。
第 2 の関数回路 2 3 3 は、 電圧検出器 2 3 4 にて検出 した 発電機 2 0 7 の出力電圧 Vをも と に電圧変動検出手段 2 3 5 によ り検出 した電圧変動量から第 2 の電圧変動基準 Δ V 2 * を演算 し出力する ものであ り 、 電圧が下降時には発電機 2 0 7 の出力電圧を さ らに低下させて周波数上昇を助長 させ、 ま た電圧が上昇時には発電機 2 0 7 の出力電圧を さ らに上昇さ せて周波数下降を助長 させる よ う な第 2 の電圧変動基準 Δ ν 2 * を出力する。 電圧変動検出手段 2 3 5 で検出 し第 2 の関 数回路の入力 と なる信号は、 電圧変動量 Δ Vでも電圧変化率 d V / d t でもいずれでも よい。
無効電力制御回路 （ A Q R ) 2 2 4 は、 無効電力基準 （ Q * ) 設定器 2 2 8 からの無効電力基準 Q * と 、 無効電力検出 器 2 2 3 で検出 した無効電力を一致させるための電圧基準厶 V Q * を出力する。
自動電圧調整回路 （ A V R ) 2 0 9 は、 電圧基準 （ V * ) 設定器 （ 9 0 R ) 2 0 2 9 力ゝらの電圧基準 V * と 、 無効電力 制御回路 2 2 4 からの電圧基準 Δ V Q * と 、 第 1 の関数回 路 2 3 2 からの電圧変動基準 Δ ν * と 、 第 2 の関数回路 2 3 3 からの電圧変動基準 Δ V 2 * を用いて、 発電機 2 0 7 の出 力電圧を制御するために界磁巻線 2 0 8 の界磁を調整する。
なお、 有効電力基準 （ Ρ * ) 設定器 2 2 5 と 、 有効電力制 御回路 2 2 7 と 、 調速機 2 1 1 と 、 エンジン 2 1 0 によ り 速 度制御ループを構成 している。 無効電力基準設定器 2 2 8 と 無効電力検出器 2 2 3 と 、 無効電力制御回路 2 2 4 によ り 無 効電力制御ループを構成 している。 電圧基準 （ V * ) 設定器 ( 9 O R ) 2 2 9 と 、 無効電力制御回路 2 2 4 の出力である 電圧基準 A V Q * と 、 関数回路 2 3 2 からの電圧変動基準 Δ V * と 、 第 2 の関数回路 2 3 3 からの電圧変動基準 Δ Υ 2 * と 、 自動電圧調整回路 2 0 9 によ り 電圧制御ループを構成 してレヽる。
(作用）
次に、 以上述べた第 1 9 の実施の形態の作用について図 2 6 〜図 2 9 を参照 して説明する。 今、 図 2 6 において、 発電 機 2 0 7 の出力の出力有効電力を P 、 出力無効電力を Q、 負 荷 2 0 5 が必要とする負荷有効電力を P L 、 負荷無効電力 を Q L とする と 、 系統電源 2 0 1 へ流出する有効電力 Δ Ρ および無効電力 Δ Qはそれぞれ次のよ う に表される。
Δ P = P - P L
Δ Q = Q - Q L
こ こで、 発電機 2 0 7 と 系統間のイ ンダク タ ンス分を 1 と し、 負荷 2 0 5 の電圧を V、 周波数を f とする。
そ う する と 、 通常の場合は Δ P = 0 、 Δ Q = 0 に近い状態 で遮断器 2 0 3 が開 と なっても、 負荷 2 0 5 の電圧 V、 周波 数 ί はほと んど変化 しないため、 継電器 2 1 5 〜 2 1 9 で検 出できず単独運転を継続する こ と になる。
しカゝし、 系統電源 2 0 1 と負荷 2 0 5 の位相はゆつ く り と ずれて く るので、 遮断器 2 0 3 の再投入は事故拡大につなが り 危険なため行えない状態が発生し、 配電系統の安定性を低 下させる こ と になる。
単独運転中の電圧は P = V 2 Z Rで決ま る。 一方、 単独 運転中の周波数 f は Q = ( V 2 ω c ) ― ( V 2 / ω L ) で 決ま る。 特に、 周波数 ί に着目する と 、 負荷 2 0 5 が要求す る負荷無効電力 Q L よ り発電機 2 0 7 が供給する無効電力 が進み方向にずれている時は、 周波数 f が上昇しコ ンデンサ C の電流 i C が増加 し、 イ ンダク タ ンス電流 i L が減少し て無効電力がバラ ンスする方向に変化する。
また、 発電機 2 0 7 が供給する無効電力が負荷 2 0 5 の要 求する負荷無効電力 Q L よ り遅れ方向にずれている場合は、 周波数 ί が下降しイ ンダク タ ンス電流 i L が増加し、 コ ン デンサ電流 i C が減少 して無効電力がバラ ンスする方向に 変化する。
次に、 Δ Q = 0 ·で Δ Q ≠ 0状態で単独運転になった場合の 周波数変動は、 図 2 7 に示すよ う に系統遮断 （ t O ) 後、 周 波数 f が変動しなが ら安定点 f 1 ， f 2 に接近する。 図 2 7 において、 f 1 は Δ Qがわずかに進みの場合であ り 、 f 2 は 厶 Qがわずかに遅れた場合である。 図 2 8 に示す + Δ ί 、 一 Δ f は継電器 2 1 5 〜 2 1 9 で単独運転が検出でき る レベル である。
図 2 8 は図 2 5 に示す実施の形態の作用効果を説明するた めの図であ り 、 f は周波数検出器 2 2 1 に検出された周波数 ί であ り 、 d f / d t は周波数変化率検出器 2 3 0 によ り検 出された周波数変化率であり 、 電圧変動基準 A V * は第 1 の 関数回路 2 3 2 の出力を示している。
レヽま、 f 力 S図 2 8 のよ う に変化する と、 d f / d t はこれ よ り 9 0 ° 位相の進んだ波形となる。
d f / d t > 0 の場合は周波数が上昇中であ る ので、 こ の 間に関数回路 2 3 2 から電圧低下指令 （進み無効電力指令） が出力され、 周波数 f は更に上昇する よ う に作用する。 また、 d f / d t < 0 の場合は周波数 f が下降中なので、 この間に 関数回路 2 3 2 から電圧上昇指令 （遅れ無効電力指令） が出 力 され、 周波数 ί は更に下降する よ う に作用する。 このよ う に正帰還作用によ り 周波数変動を増大させ、 周波数異常や周 波数変化率過大を周波数変化率過大検出器 2 3 1 によ り 検出 する こ と によ り 、 従来用いていた高価な転送遮断装置 2 3 8 を用いな く ても、 単独運転を検出する こ と が可能と なる。
また、 第 2 の関数回路 2 3 3 は、 電圧が下降時にはさ らに 下降させ、 電圧が上昇時にはさ らに上昇させる と言 う 電圧変 動を増幅する正帰還作用を有 しているため、 第 1 の関数回路 2 3 2 の働き と合わせて周波数変動を助長する こ と が可能で める。
このよ う な回路を付加する こ と によ り 、 単独運転時の周波 数変動を図 2 7 に示す様な特性から図 2 9 に示す様な特性に 拡大 して周波数や周波数変化率異常を検出する こ と によ り 単 独運転を検出する こ と が容易になる。
(効果）
以上述べた第 1 9 の実施の形態によれば、 d f / d t を検 出 し d f / d t > 0 の場合は電圧低下指令を、 d f / d t < 0 の場合は電圧上昇指令を 自動電圧調整回路 2 0 9 に与え、 さ らに電圧変動を増幅させる電圧指令も 自動電圧調整回路 2 0 9 に与える こ と で、 発電機 2 0 7 の出力電圧を変化させる こ と によ り 、 周波数変動を拡大 し単独運転を容易に検出する こ と ができ る。
(第 2 0 の実施の形態） （請求項 2 に対応） (構成）
図 3 0 は本発明の第 2 0 の実施の形態を示す構成図であ り 図 2 5 の第 1 9 の実施の形態を示す図 と異なる と こ ろは、 第 2 の関数回路 2 3 3 の出力を 自動電圧調整回路 2 0 9 に入力 するか否かを周波数変化率 しきい値設定器 2 3 7 に設定され た周波数変化率の しきい値によ り 決定する判定回路 2 3 6 を 有する と こ ろである。
周波数変化率しきい値設定器 2 3 7 は、 周波数上昇時の周 波数変化率の極性が正の場合の しきい値と 、 周波数下降時の 周波数変化率の極性が負の場合の しきい値の両方を設定する , (作用）
本発明は第 1 9 の実施の形態をベース と してお り 、 第 1 9 の実施の形態で述べたよ う に、 電圧変動を起こ し周波数変動 を助長する こ と は同 じである。 しか しなが ら、 電圧変動を増 幅 させる第 2 の関数回路 2 3 3 の働き は、 系統が健全で連系 が保たれていて も系統の電圧変動に基づきその電圧変動を増 幅すべく 電圧変動基準 Δ V 2 * を出力 し、 発電設備 と 系統電 源の間で要 らぬ無効電力変動を招 く こ と がある。 そこで、 ま ず第 1 の関数回路 2 3 2 のみの働き で周波数を変動させる こ と と し、 周波数変化率がある しきい値レベルを超える と 系統 解列 ら しい と考え、 その上で第 2 の関数回路 2 3 3 を働かせ る。
こ う する こ と で、 系統連系状態における電圧変動基準をい たずらに大き く する こ と を防ぎ、 無効電力変動の行き過ぎを 抑えつつ、 単独運転時の周波数変動を図 2 7 に示す様な特性 から図 2 9 に示す様な特性に拡大 して周波数や周波数変化率 異常を検出する こ と によ り 単独運転を検出する こ と が容易に なる。
(効果）
以上述べた第 2 0 の実施の形態によれば、 d f / d t を検 出 し d f Z d t > 0 の場合は電圧低下指令を、 d f Z d t < 0 の場合は電圧上昇指令を 自動電圧調整回路 2 0 9 に与え、 さ らに電圧変動を増幅させる電圧指令も 自動電圧調整回路 2 0 9 に与える こ と で、 発電機 2 0 7 の出力電圧を変化させる こ と によ り 、 周波数変動を拡大 し単独運転を容易に検出する こ と ができ る。
(第 2 1 の実施の形態）
(構成）
図 3 1 は本発明の第 2 1 の実施の形態を示す構成図であ り 図 3 ◦ の第 2 0 の実施の形態を示す図 と異なる と こ ろは、. 判 定回路 2 3 6 によ る第 2 の関数回路 2 3 3 の出力を 自動電圧 調整回路 2 0 9 に入力するか否かの決定は、 周波数変化率と 周波数変化率 しき い値設定器 2 3 7 からの しき い値と の比較 だけでな く 、 周波数変化率によ る周波数の変動方向 と電圧変 動検出手段 2 3 5 の出力信号によ る電圧の変動方向の組み合 わせを用いる こ と である。
(作用）
本発明は第 1 9 の実施の形態をベース と してお り 、 第 1 9 の実施の形態で述べたよ う に、 電圧変動を起こ し周波数変動 を助長する こ と は同 じである。 常時は第 1 の関数回路 2 3 2 のみ動作させておき、 周波数 変化率に しきい値を設け、 しきい値レベルを超える と第 2 の 関数回路 2 3 3 を働かせる こ と は第 2 0 の実施の形態で述べ た。
常時動作している第 1 の関数回路 2 3 2 の電圧変動を起こ し周波数変動を助長 させる と い う働き において、 系統解列後 の電圧変動の方向 と周波数変動の方向は、 電圧が下降時は周 波数上昇、 電圧が上昇時は周波数が下降と なっ てお り 、 この 通 り の変化の方向の組み合わせが現れ、 かつ周波数変化率が しきい値を超えた場合に系統解列 ら しいと 考え、 第 2 の関数 回路 2 3 3 を働かせる。 こ う する こ と で、 系統連系状態にお ける電圧変動基準をいたずらに大き く する こ と を防ぎ、 無効 電力変動の行き過ぎを抑えつつ、 単独運転時の周波数変動を 図 2 7 に示す様な特性から図 2 9 に示す様な特性に拡大 して 周波数や周波数変化率異常を検出する こ と によ り 単独運転を 検出する こ と が容易になる。
(効果）
以上述べた第 2 1 の実施の形態によれば、 d f / d t を検 出 し d f / d t 〉 0 の場合は電圧低下指令を、 d f Z d t < 0 の場合は電圧上昇指令を 自動電圧調整装置 2 0 9 に与え、 さ らに電圧変動を.増幅させる電圧指令も 自動電圧調整回路 2 0 9 に与える こ と で、 発電機 7 の出力電圧を変化させる こ と によ り 、 周波数変動を拡大 し単独運転を容易に検出する こ と ができ る。
(第 2 2 の実施の形態） (構成）
第 2 の関数回路 2 3 3 は、 電圧検出器 2 3 4 にて検出 した 発電機 2 0 7 の出力電圧 Vをも と に電圧変動検出手段 2 3 5 によ り検出 した電圧変動量から第 2 の電圧変動基準 Δ V 2 * を演算 し出力する ものである こ とは第 1 9 の実施の形態の説 明で既に述べた。 この第 2 の関数回路 2 3 3 の関数において 例えば図 3 2 に示すよ う に電圧変動 d V / d t が一定値以内 では感知しない不感帯を設ける ものである。
(作用）
系統連系中では、 発電機 2 0 7 の出力電圧と して検出する 電圧は系統電圧によ り支配的である。 つま り 、 系統電圧の変 動によ り発電機 2 0 7 の出力電圧と して検出する電圧も変動 する。 健全な連系中であっても、 同一配電系統の負荷変動や 変電所のタ ップ切 り替え等で電圧は常に変動している。 この こ と は、 電圧変動に基づき第 2 の電圧変動基準 A V 2 * を常 に出力する こ と になるため、 発電設備と系統電源の間で要ら ぬ無効電力変動を招く こ と になる。 そこで、 第 2 の関数回路 2 3 3 を電圧変動が一定値以内では感知しない構成にする こ とで、 ある範囲においては第 2 の関数回路 2 3 3 による無効 電力変動を防ぎつつ、 単独運転移行時は第 1 の関数回路 2 3 2 が優先的に働き、 十分な電圧変動が生ずる と第 2 の関数回 路 2 3 3 も働く こ と で、 単独運転時の周波数変動を図 2 7 に 示す様な特性から図 2 9 に示す様な特性に拡大 して周波数や 周波数変化率異常を検出する こ と によ り 単独運転を検出する こ とが容易になる。 (効果）
以上述べた第 2 2 の実施の形態によれば、 d f / d t を検 出 し d f Z d t > 0 の場合は電圧低下指令を、 d f / d t < 0 の場合は電圧上昇指令を 自動電圧調整装置 2 0 9 に与え、 さ らに電圧変動を増幅させる電圧指令も 自動電圧調整装置 2 0 9 に与える こ と で、 発電機 2 0 7 の出力電圧を変化させる こ と によ り 、 周波数変動を拡大 し単独運転を容易に検出する こ と ができ る。
(第 2 3 の実施の形態）
(構成）
図 3 3 は本発明の第 2 3 の実施の形態を示す構成図であ り 図 2 5 の第 1 9 の実施の形態を示す図 と異なる と こ ろは、 電 圧変動基準を出力する関数回路 2 3 2 および第 2 の関数回路 2 3 3 と電圧検出器 2 3 4 と電圧変動検出手段 2 3 5 を有せ ず、 コ ンデンサ群 2 4 1 と投入遮断手段 2 4 2 を有する と こ ろである。
コ ンデンサ群 2 4 1 は、 例えば図 3 4 に示すよ う に、 複数 の電力用 コ ンデンサ 2 4 1 a， 2 4 1 b , 2 4 1 c , … な り 、 投入遮断装置 2 4 2 を介 して母線に接続されている。 投入遮断装置 2 4 2 は、 コ ンデンサ毎に設けたスィ ツチ 2 4 2 a , 2 4 2 b , , 2 4 2 c … と 、 周波数変ィヒ率 （ d f / d t ) 信号に応 じてスィ ツチの開閉を制御する コ ン ト ローラ 2 4 2 d と カゝら構成される。
(作用）
第 1 9 の実施の形態の説明において図 2 6 を用いて述べた よ う に、 単独運転になる と 、 負荷 2 0 5 の要求する負荷無効 電力 Q L よ り 発電機 2 0 7 が供給する無効電力が進み方向 にずれている時は、 周波数 f が上昇 しコ ンデンサ C の電流 i C が増加 し、 イ ンダク タ ンス電流 i L が減少 して無効電力 がバ ラ ンスする方向に変化 し、 また発電機 2 0 7 が供給する 無効電力が負荷 2 0 5 の要求する無効電力 Q L よ り 遅れ方 向にずれている場合は、 周波数 ί が下降しイ ンダク タ ンス電 流 i L が増加 し、 コ ンデンサ電流 i C が減少 して無効電力 がバラ ンスする方向に変化する。
つま り 、 発電機 2 0 7 の供給する無効電力 と負荷の要求す る無効電力のバラ ンスが大き く 崩れていれば、 無効電力がバ ラ ンスする よ う に周波数 f は大き く 変化する。 そこで、 単独 運転に移行 し無効電力のバ ラ ンスか ら周波数 f が変化する と こ の周波数 f の変化を助長する よ う に無効電力のバ ラ ンスを 崩すべく コ ンデンサ （ 2 4 l a , 2 4 1 b , · · · ) を投入ある いは遮断すればよい。
コ ンデンサ群 2 4 1 を負荷力率を改善すべく 設置されてい る力率改善コ ンデンサと考え、 負荷の誘導性 リ アク タ ンスを 相殺する よ う にコ ンデンサ群の内いく つかのコ ンデンサは母 線に投入されている状態を想定する。 d f / d t 〉 0 の場合 は周波数が上昇中であるので、 この間は既に投入されている コ ンデンサを遮断する こ と で、 周波数 f は更に上昇する よ う に作用する。 また、 d ί Z d t く 0 の場合は周波数が下降中 なので、 この間は遮断状態にある コ ンデンサを投入する こ と で、 周波数 f は更に下降する よ う に作用する。 周波数変動を 助長増大させ、 周波数異常や周波数変化率過大を周波数変化 率過大検出器 2 3 1 によ り 検出する こ と によ り 、 従来用いて いた高価な転送遮断装置を用いな く て も、 単独運転を検出す る こ と が可能と なる。
このよ う な回路を付加する こ と によ り 、 単独運転時の周波 数変動を図 2 7 に示す様な特性から図 2 9 に示す様な特性に 拡大 して周波数や周波数変化率異常を検出する こ と によ り 単 独運転を検出する こ と が容易になる。
(効果）
以上述べた第 2 3 の実施の形態によれば、 d f / d t を検 出 し d f / d t の極性に応 じて、 電力用 コ ンデンサを投入あ るいは遮断する こ と で、 周波数変動を拡大 し単独運転を容易 に検出する こ と ができ る。
(第 2 4 の実施の形態）
(構成）
図 3 5 は本発明の第 2 4 の実施の形態を示す構成図であ り 図 2 5 の第 1 9 の実施の形態を示す図 と異なる と こ ろは、 第 2 の関数回路 2 3 3 と電圧検出器 2 3 4 と電圧変動検出器 2 3 5 を有せず、 コ ンデンサ群 2 4 1 と投入遮断装置 2 4 2 を 有する と こ ろである。
コ ンデンサ群 4 1 および投入遮断装置 2 4 2 は、 図 3 4 の 様な構成である。
(作用、 効果） '
既に第 1 9 の実施の形態の説明および第 2 3 の実施の形態 で述べたよ う に、 関数回路 2 3 2 の出力する電圧変動基準 Δ V * は、 周波数の変化を助長する作用を有 し、 も う 一方コ ン デンサ群 2 4 1 の投入遮断も周波数の変化を助長する作用が める。
双方の作用を合わせる こ と で、 単独運転時の周波数変動を 図 2 7 に示す様な特性から図 2 9 に示す様な特性に拡大 して 周波数や周波数変化率異常を検出する こ と によ り 単独運転を 検出する こ と が容易になる。
(第 2 5 の実施の形態）
(構成）
図 3 4 および図 3 5 にて示す第 6 の実施の形態に対 し、 図 3 6 に示すよ う に投入遮断装置 2 4 2 内のコ ン ト ローラ 2 4 2 2 d 周波数変化率の しき い値と なる信号を入力する周波数 変化率 しきい値設定器 2 3 7 を設けたもの。
周波数変化率 しき い値設定器 2 3 7 は、 周波数上昇時の周 波数変化率の極性が正の場合の しき い値と 、 周波数下降時の 周波数変化率の極性が負の場合の しきい値の両方を設定する , こ う する こ と で、 周波数変化率の極性だけでな く 設定した し きい値を超える こ と によ り 電力用 コ ンデンサを投入あるいは 遮断の制御を行 う よ う に構成 している。 （作用、 効果） 既に第 1 9 実施の形態の説明および第 2 3 の実施の形態で述 ベたよ う に、 関数回路 2 3 2 の出力する電圧変動基準 Δ V * は、 周波数の変化を助長する作用を有 し、 も う 一方コ ンデン サ群 2 4 1 の投入遮断も周波数の変化を助長する作用がある ( 双方の作用を合わせる点では、 第 2 4 の実施の形態と 同 じ であるが、 頻繁に電力用 コ ンデンサを投入あるいは遮断する こ と を避け、 まずは関数回路のみの働きで周波数を変動させ る こ と と し、 周波数変化率がある しきい値レベルを超える と 系統解列 ら しいと考え、 その上で電力用コ ンデンサの投入あ るいは遮断を行 う 。 こ うする こ とで、 無効電力を頻繁に変動 させずに、 単独運転時の周波数変動を図 3 に示す様な特性か ら図 2 9 に示す様に特性に拡大 して周波数や周波数変化率異 常を検出する こ と によ り 単独運転を検出する こ と が容易にな る。
(第 2 6 の実施の形態）
(構成）
図 3 7 は本発明の第 2 6 の実施の形態を示す構成図であ り 図 2 5 の第 1 9 の実施の形態を示す図 と異なる と こ ろは、 第 2 の関数回路 2 3 3 を有せず、 コ ンデンサ群 2 4 1 と投入遮 断装置 2 4 2 を有 し、 第 2 5 の実施の形態と 同様に周波数変 化率しきい値設定器 2 3 7 を有する と こ ろである。
周波数変化率 しき い値設定器 2 3 7 は、 設定した しきい値 を第 2 5 の実施の形態を同様に図 3 8 のよ う に投入遮断装置 2 4 2 の中のコ ン ト ロ ーラ 2 4 2 d に入力 し、 周波数変化率 と比較 して電力用 コ ンデンサの投入遮断の判定に用いる。 さ らに、 電圧検出器 2 3 4 と電圧変動検出手段 2 3 5 によ り 得 られる電圧変動信号も図 3 8 に示すよ う にコ ン ト ロ ーラ 2 4 2 d に入力 し、 電力用 コ ンデンサの投入遮断の判定に用いる（ (作用、 効果）
既に第 1 9 の実施の形態の説明および第 2 3 の実施の形態 で述べたよ う に、 関数回路 2 3 2 の出力する電圧変動基準 Δ V * は、 周波数の変化を助長する作用を有し、 も う 一方コ ン デンサ鮮 2 4 1 の投入遮断も周波数の変化を助長する作用が ある。
双方の作用を合わせる点では、 第 2 4 の実施の形態と 同 じ であるが、 頻繁に電力用 コ ンデンサを投入あるいは遮断する こ と を避け、 まずは常時動作している関数回路のみの働きで 周波数を変動させる こ と とする。 回数回路の働き において、 系統解列後の電圧変動の方向 と周波数変動の方向は、 電圧が 下降時は周波数上昇、 電圧が上昇時は周波数が下降と なって お り 、 この通 り の変化の方向の組み合わせが現れ、 かつ周波 数変化率が しきい値を超えた場合に系統解列 ら しい と考え、 電力用 コ ンデンサの投入あるいは遮断を行 う。
こ う する こ と で.、 無効電力を頻繁に変動させずに、 単独運 転時の周波数変動を図 2 7 に示す様な特性から図 2 9 に示す 様な特性に拡大 して周波数や周波数変化率異常を検出する こ と によ り 単独運転を検出する こ と が容易になる。
(第 2 7 の実施の形態）
電力用 コ ンデンサを投入あるいは遮断する こ と で周波数変 動を助長 しよ う と しても連系状態にある と周波数変動は現れ ない。 電力用 コ ンデンザの投入あるいは遮断は無効電力の変 動を招 く わけで、 これら電力用 コ ンデンサの作用が力率改善 コ ンデンサにも適用でき る こ と から、 これら電力用 コ ンデン サの周波数変化率に基づく 投入あるいは遮断前に適切に力率 が調整されている な らば、 望ま し く ない力率になる こ と が考 え られる。 周波数変動を助長でき なかった場合、 単独運転状 態と は考え られず連系状態にある と して、 投入あるいは遮断 した電力用 コ ンデンサの影響を解除し適切な力率に復帰させ る。
(第 2 8 の実施の形態）
上記第 1 9 から第 2 7 までの実施の形態では、 主と して交 流発電機 2 0 7 とエンジン 2 1 0 からなる回転発電機につい て説明 したが、 静止型発電設備である直流電源と イ ンバータ の場合や無効電力発電設備の場合にも、 周波数変化率が正の 場合進み無効電力を増加 し、 周波数変化率が負の場合遅れ無 効電力を増加 させる よ う 制御する こ と によ り 同 じ様な作用が
[産業上の利用の可能性]
以上説明 したよ う に本発明によれば、 系統へ流出する有効 電力、 無効電力が共にゼロ の最も単独運転検出が困難な条件 でも関数回路の工夫によ り 短時間で単独運転検出が可能で し かも連系中の無効電力変動 （電圧変動） を適当 な値に抑制 し , 発電機の多数台運転時や回転形と静止形の混在 している場合 でも高速で安定した信頼性の高い発電設備の系統連系保護装 置を提供でき る。
また、 本発明によれば、 高価な転送遮断装置を設ける こ と な く 、 系統連系中の 自 家発電設備の単独運転を 自家発電設備 側で確実に検出でき る系統連系保護装置を提供する こ と がで き る。

Claims

請求の範囲
1 . 系統電源に遮断器を介 して連係される、 電力制御部を 有する 自家発電設備の系統連系保護装置において、
前記自家発電設備の出力周波数を検出する周波数検出器と 前記周波数検出器で検出 した周波数の変化率を検出する周波 数変化率検出器と 、
この周波数変化率検出器によ り 検出 した周波数変化率から 前記自家発電設備の電圧又は無効電力の変動基準を演算する 演算手段 と 、
この変動基準によ り 周波数変化率が正である と き、 前記自 家発電設備の進み無効電力の増加、 又は前記自 家発電設備の 出力電圧の低下を行 う 第 1 制御手段と 、
前記周波数変化.率が負である と き、 遅れ無効電力の増加、 又は前記自家発電設備の出力電圧の上昇を行 う べく 、 前記自 家発電設備の電力制御部を制御する第 2制御手段と 、
前記周波数変化率にに基づき前記自 家発電設備の電力制御 部のゲイ ンを調節する ゲイ ン調節手段と 、
前記自 家発電設備の電圧変動に伴い助長される周波数変動 を検知 し、 該検知 した周波数変動に基づき 、 前記自家発電設 備を前記系統母線か ら解列 させる保護手段と
を具備する 自家発電設備の系統連系保護装置。
2 . 前記ゲイ ン調節手段は、 前記周波数変化率が極めて低 い範囲の と き高ゲイ ン、 前記周波数変化率が中間の範囲の と き低ゲイ ン、 前記周波数変化率が高い範囲の と きやや高いゲ イ ンと なる よ う に、 前記自家発電設備の電力制御部のゲイ ン を設定する手段を具備する請求の範囲第 1 項に記載の装置。
3 . 前記ゲイ ン調節手段は、 前記周波数変化率に従って前記 電力制御部のゲイ ンの切換、 又は及び前記変動基準に対応す る制限値の切換を行 う 手段を具備する請求の範囲第 1 項に記 載の装置。
4 . 前記自 家発電設備は、 回転電機型発電設備を具備する 請求の範囲第 1 項に記載の装置。
5 . 前記自 家発電設備は、 静止型発電設備を具備する請求 の範囲第 1 項に記載の装置。
6 . 自 家発電設備を遮断器を介 して系統電源と連系する系 統連系シス テムにおいて、
前記自家発電設備の出力周波数の変化を検出する出力周波 数変化検出手段と 、
前記自 家発電設備の無効電力、 出力設定電圧、 出力電流、 出力電圧位相及び出力電流位相のいずれかを制御するために 前記自 家発電設備に制御信号を出力する制御手段と 、
前記自家発電設備の無効電力の変化率を検出する無効電力 変化率検出手段と 、
前記自 家発電設備の出力電圧の基準の変化率を検出する電 圧変化率検出手段と 、
前記無効電力変化率検出手段及び前記電圧変化率検出手段 によ り 前記自 家発電設備の前記周波数の変化が検出 されたと き 、 前記自 家発電設備の出力を変化 させて周波数変化を助長 させる助長手段と'、 この助長手段によ り 助長されたこ と に伴って前記無効電力 変化率が低下 したこ と に基づき 、 前記自家発電設備の運転形 態を設定する運転形態設定手段と
を具備する 自家発電設備の系統連系保護装置。
7 . 前記運転形態設定手段は、 前記助長手段によ り 助長さ れたこ と に伴って前記無効電力変化率が低下したこ と に基づ き 、 前記自家発電設備を前記系統母線から解列 させるベく 、 前記遮断器に解列指令を与える前記自 家発電設備を停止又は 前記系統電源から解列する停止 · 解列手段を具備する請求の 範囲第 4 項に記載の装置。
8 . 前記運転形態設定手段は、 前記助長手段によ り 助長さ れたこ と に伴って前記無効電力変化率が低下 したこ と に基づ き 、 前記自 家発電設備を系統電源よ り 解列 した後、 前記助長 手段をオフ させて前記自家発電設備を 自 立運転させる 自 立運 転手段を具備する請求の範囲第 4 項に記載の装置。
9 . 前記自 家発電設備は、 回転電機型発電設備を具備する 請求の範囲第 6項に記載の装置。
1 0 . 前記自 家発電設備は、 静止型発電設備を具備する請求 の範囲第 6 項に記載の装置。
1 1 . 系統電源に遮断器を介 して連係 される、 電力制御部を 有する 自 家発電設備の系統連系保護装置において、
前記自 家発電設備の出力周波数を検出する周波数検出器と この周波数検出器で検出 された周波数の変化率を検出する周 波数変化率検出器と 、
前記自家発電設備の無効電力を検出 し、 この無効電力検出 値を予定無効電力基準に制御するために、 第 1 電圧基準によ り 制御される低速応答無効電力制御手段と 、
前記周波数変化率検出器によ り 前記周波数の変化率が正で ある こ と を検出 した と き無効電力を進み方向に変化させ、 前 記周波数変化率検出器によ り 前記周波数変化率が負である こ と を検出 した と き前記無効電力を遅れ方向に変化させるため の無効電力変動基準と 、 前記無効電力から無効電力変動を検 出 した値と を比較する こ と によ り 得られる第 2 電圧基準と に よ り 制御される高速無効電力制御手段と 、
前記低速無効電力制御手段の第 1 電圧基準と 高速無効電力 制御手段の第 2 電圧基準と に基づき得られる第 3 電圧基準に よ り 、 前記自 家発電設備の出力電圧を制御する電圧制御手段 と 、
前記高速無効電力制御手段の第 2 電圧基準と 前記無効電力 の変動値と に基づ.き 、 前記系統母線から前記自 家発電設備を 解列させる保護手段と 、
を具備する 自家発電設備の系統連系保護装置。
1 2 . 前記自 家発電設備は、 回転電機型発電設備を具備する 請求の範囲第 1 1 項に記載の装置。
1 3 . 前記自 家発電設備は、 静止型発電設備を具備する請求 の範囲第 1 1 項に記載の装置。
1 4 . 前記自家発電設備は、 無効電力制御又は電圧変動制御 に遅れ要素を付加する回路を有する静止型電力変換器を具備 する請求の範囲第 1 1 項に記載の装置。
1 5 . 前記自家発電設備は、 無効電力制御又は電圧変動制御 に遅れ要素を付加する回路を有する無効電力制御装置を具備 する請求の範囲第 1 1 項に記載の装置。
1 6 . 自 家発電設備を遮断器を介 して系統電源と連系する系 統連系システムにおいて、
前記自家発電設備の出力周波数を検出する周波数検出器と 前記周波数検出器で検出 した周波数の変化率を検出する周波 数変化率検出器と 、
前記周波数変化率検出器によ り 検出 した周波数変化率から 電圧変動基準を演算 し、 こ の電圧変動基準によ り 周波数変化 率が正である と き前記自家発電設備の進み無効電力を増加ま たは前記自家発電設備の出力電圧を低下させ、 周波数変化率 が負である と き遅れ無効電力を増加または前記自 家発電設備 の前記出力電圧を上昇させる よ う に、 前記自家発電設備を制 御する関数回路と 、
前記自家発電設備の有効電力を検出する有効電力検出器と 前記有効電力検出器で検出 した有効電力が小さいと き 、 前記 自家発電設備の出力周波数に十分な変動が得られる よ う に前 記関数回路から出力 される電圧変動基準を大き く する補正を 加える電圧変動基準補正手段と 、
前記自 家発電設備の電圧変動に伴い助長される周波数変動 を検知 し、 前記自 家発電設備を前記系統母線か ら解列 させる 保護装置と
を具備する 自家発電設備の系統連系保護装置。
1 7 . 前記自 家発電設備は、 静止形直流電源と電力変換器と を有する設備を具備する請求の範囲第 1 6 項に記載の装置。
1 8 . 前記自 家発電設備は、 静止形直流電源と 無効電力補償 装置 と を有する設備を具備する請求の範囲第 1 6 項に記載の 装置。
1 9 . 自 家発電設備を遮断器を介 して系統電源と連系する系 統連系システムにおいて、
前記自 家発電設備の出力周波数を検出する周波数検出器と 前記周波数検出器で検出 した周波数の変化率を検出する周波 数変化率検出器と 、
複数の電力用 コ ンデンサからなる コ ンデンサ群 と 、 前記周波数変化率検出器によ り 検出 した周波数変化率が正 である と き前記コ ンデンサ群を前記自 家発電設備から遮断し 周波数変化率が負である と き前記コ ンデンサ群を前記自 家発 電設備に投入する投入遮断手段と 、
前記コ ンデンサ群の投入又は遮断によ り 生じる無効電力変 化で助長 される周波数変動を検知 し、 該検知に基づき前記自 家発電設備を前記系統母線から解列 させる保護装置と
を具備する 自 家発電設備の系統連系保護装置。
2 0 . 前記自 家発電設備は、 静止形直流電源と電力変換器と を有する設備を具備する請求の範囲第 1 9 項に記載の装置。
2 1 . 前記自家発電設備は、 静止形直流電源と 無効電力補償 装置と を有する設備を具備する請求の範囲第 1 9 項に記載の 装置。
2 2 . 自 家発電設備を遮断器を介 して系統電源と連系する系 統連系システムにおいて、
前記自 家発電設備の出力周波数を検出する周波数検出器と 、 前記周波数検出器で検出 した周波数の変化率を検出する周波 数変化率検出器と 、
前記周波数変化率検出器によ り 検出 した周波数の変化率か ら電圧変動基準を演算 し、 この電圧変動基準によ り 周波数変 化率が正である と き前記自 家発電設備の進み無効電力を増加 または前記自 家発電設備の出力電圧を低下させ、 前記周波数 変化率が負である と き遅れ無効電力を増加または前記出力電 圧を上昇させる よ う 前記自 家発電設備を制御する関数回路と 複数の電力用 コ ンデンサからなる コ ンデンサ群 と 、
前記周波数変化率検出器によ り 検出 した周波数変化率が正 である と き前記コ ンデンサ群を前記自 家発電設備から遮断し 周波数変化率が負である と き前記コ ンデンサ群を前記自家発 電設備に投入する投入遮断手段と 、
前記コ ンデンサ群の投入又は遮断によ り 生じる無効電力変 化および前記自家発電設備の電圧変動に伴い助長される周波 数変動を検知 し、 該検知に基づき前記自家発電設備を前記系 統母線から解列させる保護装置と
を具備する 自家発電設備の系統連系保護装置。
2 3 . 前記コ ンデンサ群は、 前記周波数変化率が正であ り 、 かつ、 前記周波数変化率が設定された正の しきい値を超えた と き に、 前記自家発電設備から遮断され、 また、 前記周波数 変化率が負であ り 、 かつ前記周波数変化率が設定された負の しきい値を超えた と き に前記自 家発電設備に投入される よ う にする手段を具備する請求の範囲第 2 2項に記載の装置。
2 4 . 前記自 家発電設備は、 静止形直流電源と電力変換器と を有する設備を具備する請求の範囲第 2 2 項に記載の 自 家発 電設備の系統連系保護装置。
2 5 . 前記自 家発電設備は、 静止形直流電源と無効電力補償 装置と を有する設備を具備する請求の範囲第 2 2項に記載の
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