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公開番号2023075593
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-05-31
出願番号2021188584
出願日2021-11-19
発明の名称発電システム
出願人西芝電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H02P 9/14 20060101AFI20230524BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】商用電力系統と連系運転時または他発電機との並列運転時において、電圧垂下特性を自動変更することにより、電力系統の安定化を図ることが可能な発電システムを提供する。
【解決手段】発電システム100は、発電機1と、自動電圧調整器18とを具備する。自動電圧調整器18は、電圧指令信号発生器14と、電圧設定器13と、加算器10と、電圧検出器8と、横流補償器9と、減算器11と、発電機1の界磁巻線22に印加される界磁電圧を操作する界磁電圧操作信号を出力する第1演算器12と、発電機1の運転中に、自動電圧調整器18の電圧垂下特性を自動変更する第2演算器19と、を備える。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
商用電力系統と連系して電力を供給可能な発電機と、
前記発電機の出力電圧を調整する自動電圧調整器と
を具備し、
前記自動電圧調整器は、
前記出力電圧の目標値に対応する電圧指令信号を出力する電圧指令信号発生器と、
外部からの出力電圧増減信号に応じて電圧設定信号を出力する電圧設定器と、
前記電圧指令信号と前記電圧設定信号とを加算する加算器と、
前記発電機の前記出力電圧を検出する電圧検出器と、
前記発電機の出力電流の位相の遅れ方向を正、進み方向を負とした時の前記発電機の出力電力の力率に比例した電圧垂下信号を出力する横流補償器と、
前記加算器の出力信号から前記電圧検出器の出力信号および前記電圧垂下信号を減じ、制御偏差信号を出力する減算器と、
前記制御偏差信号に基づいて演算を行い、前記発電機の界磁巻線に印加される界磁電圧を操作する界磁電圧操作信号を出力する第１演算器と、
前記発電機の運転中に、前記自動電圧調整器の電圧垂下特性を自動変更する第２演算器と
を備える
発電システム。
続きを表示（約 990 文字）【請求項２】
前記電圧設定器に前記出力電圧増減信号を送る外部制御器を更に具備し、
前記外部制御器または前記自動電圧調整器は、
前記発電機の無効電力の第１ハンチング、前記発電機の有効電力の第２ハンチング、および、前記発電機の前記出力電圧の第３ハンチングの少なくとも１つについて、ハンチングの有無を判定し、
前記外部制御器または前記自動電圧調整器によって前記ハンチングが有ると判定されることに応じて、前記第２演算器は、前記自動電圧調整器の前記電圧垂下特性を自動変更する
請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
前記外部制御器または前記自動電圧調整器は、前記発電機の前記無効電力の前記第１ハンチングの有無、および、前記発電機の前記出力電圧の前記第３ハンチングの有無を判定し、
自動無効電力調整制御時に、前記外部制御器または前記自動電圧調整器によって、前記第１ハンチングおよび前記第３ハンチングが有ると判定されることに応じて、前記第２演算器は、前記電圧垂下特性が増強されるように前記電圧垂下特性を自動変更する
請求項２に記載の発電システム。
【請求項４】
前記外部制御器または前記自動電圧調整器は、前記発電機の前記無効電力の前記第１ハンチングの有無、および、前記発電機の前記有効電力の前記第２ハンチングの有無を判定し、
発電機力率一定制御時に、前記外部制御器または前記自動電圧調整器によって、前記第１ハンチングおよび前記第２ハンチングが有ると判定されることに応じて、前記第２演算器は、前記電圧垂下特性が弱められるように前記電圧垂下特性を自動変更する
請求項２または３に記載の発電システム。
【請求項５】
前記外部制御器または前記自動電圧調整器によって前記ハンチングが有ると判定されることに応じて、前記第２演算器は、前記自動電圧調整器の前記電圧垂下特性が増強または弱められるように１回目の自動変更をし、
１回目の自動変更によって前記ハンチングが解消されないとき、前記第２演算器は、前記自動電圧調整器の前記電圧垂下特性が更に増強されるか、または、更に弱められるように２回目の自動変更をするように構成される
請求項２乃至４のいずれか一項に記載の発電システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発電システムに関し、特に、商用電力系統と連系運転時または他発電機との並列運転時において、電力系統の安定化を図る技術に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
発電装置の出力電圧を調整するために、自動電圧調整器を配置することが知られている。
【０００３】
関連する技術として特許文献１には、交流発電機装置の出力電圧制御装置が開示され、特許文献２には、同期発電機用自動電圧調整器が開示され、特許文献３には、同期発電機が開示されている。
【０００４】
図１に、自動電圧調整器の電圧垂下特性の一例を示す。図１において、電圧垂下特性は、破線直線Ｌ１の傾きによって表されている。図１に記載の例では、遅れの無効電力の割合の増加量に対する電圧垂下量の増加量の比率が一定（定格電圧の４％）である。図２に例示されるように、自動電圧調整器は、外部制御器からの外部指令に基づいて発電機の励磁電圧を増減させることにより、自動電圧調整器の電圧垂下特性が維持された状態で（換言すれば、無効電力の割合に対する電圧垂下量の傾きが維持された状態で）、無効電力を制御することができる（図２における破線直線Ｌ１から実線直線Ｌ２への変化を参照。）。なお、図２において、直線（Ｌ１、Ｌ２）と横軸（定格電圧）との交点が、皮相電力に対する無効電力の割合を示し、直線（Ｌ１、Ｌ２）と縦軸との交点が、発電機内部の誘起電圧を示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第２５３６６２１号公報
特許第２６８００５５号公報
特開２００６－２９６１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１および図２に記載の例では、電圧垂下特性が固定されており、電圧、有効電力、無効電力等の瞬時の変動に対して電力系統が不安定化する場合がある。そこで、本発明の目的は、商用電力系統と連系運転時または他発電機との並列運転時において、電圧垂下特性を自動変更することにより、電力系統の安定化を図ることが可能な発電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の実施形態における発電システムは、商用電力系統と連系して電力を供給可能な発電機と、前記発電機の出力電圧を調整する自動電圧調整器とを具備し、前記自動電圧調整器は、前記出力電圧の目標値に対応する電圧指令信号を出力する電圧指令信号発生器と、外部からの出力電圧増減信号に応じて電圧設定信号を出力する電圧設定器と、前記電圧指令信号と前記電圧設定信号とを加算する加算器と、前記発電機の前記出力電圧を検出する電圧検出器と、前記発電機の出力電流の位相の遅れ方向を正、進み方向を負とした時の前記発電機の出力電力の力率に比例した電圧垂下信号を出力する横流補償器と、前記加算器の出力信号から前記電圧検出器の出力信号および前記電圧垂下信号を減じ、制御偏差信号を出力する減算器と、前記制御偏差信号に基づいて演算を行い、前記発電機の界磁巻線に印加される界磁電圧を操作する界磁電圧操作信号を出力する第１演算器と、前記発電機の運転中に、前記自動電圧調整器の電圧垂下特性を自動変更する第２演算器とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、商用電力系統と連系運転時または他発電機との並列運転時において、電圧垂下特性を自動変更することにより、電力系統の安定化を図ることが可能な発電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、自動電圧調整器の電圧垂下特性の一例を示す図である。
図２は、自動電圧調整器の電圧垂下特性が維持された状態で、無効電力が制御される様子を示す図である。
図３は、実施形態における発電システムを模式的に示す主回路部構成図である。
図４は、自動電圧調整器の電圧垂下特性が変更される様子を示す図である。
図５は、系統が安定化されているときの電圧、無効電力等の時間変化と、系統が不安定化しているときの電圧、無効電力のハンチング現象と、を示す図である。
図６は、ハンチングの判定手法の一例を示す図である。
図７は、電圧垂下特性の自動変更の第１例について説明するための図である。
図８は、電圧垂下特性の自動変更の第２例について説明するための図である。
図９は、電圧垂下特性の自動変更が段階的に行われる様子を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態における発電システム１００に関して、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、同じ機能を有する部材、部位については、同一の符号が付され、同一の符号が付されている部材、部位について、繰り返しの説明は省略される。
（【００１１】以降は省略されています）

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