JPS5823589B2 - 送電系統の非周期波数の電力振動を検出する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は発電施設に対する電力測定装置、更に具体的
に云えば、発電施設に付設された送電線路に起る同期周
波数未満の周波数の振動電流を検出し且つ測定する電力
測定装置に関する。

線路インピーダンスのりアクタンス成分を減らす為に送
電系統に直列コンデンサを使う時、６０Ｈｚの発電周波
数又は同期周波数と対照的に、一般的には１０乃至５０
Ｈｚの同期周波数未満の周波教範−囲に固有周波数を持
つ振動回路が出来る。

同期周波数未満の周波数範囲の過渡電流が発電施設の発
電機の回転子に対する界磁の励磁と相互作用し、滑り周
波数で、即ち２０乃至５０Ｈｚで脈動する空隙トルクを
発生する。

滑り周波数の空隙トルクが回転子に振動を生ずると共に
、発電施設の発電機とタービンの回転子を接続する軸に
、対応するトルクを発生する。

滑り周波数のトルクがタービンと発電機とから成る集成
体のいづれかの機械的な捩り固有周波数（現在の機械で
はいづれも６０Ｈｚ未満である）にごく近くなったりす
ると、その結果発電施設の回転子に生ずる運動はかなり
大きくなり、その為に発生する軸トルクが損傷の原因に
なり、例えば軸の破損を招くことがある。

更に、発電機の回転子の運動によって、電機子回路には
電気系統の固有周波数の電流を強めるような電圧が発生
し、この為、固有周波数の電流が、回転子の速度が一定
の場合より一層ゆっくりと減衰し得るようになったり、
或いは実際に不安定になる程増加することがあり、この
場合、系統にきっかけとなる大きな外乱がなくても、電
流は損傷を招くようなレベルまで自発的に高まる。

成る期間にわたって発電系統が大幅に変化する状態にさ
らされても、発電系統の継続的な運転を１維持すること
が極めて望ましい。

この変化する状態としては、故障電流、開閉動作、負荷
の変動並びに電圧と電流の位相関係の変動がある。

このような変化する状態によって発生される同期周波数
未満の周波数の振動を是正し且つ除去する多数の、方式
が提案されている。

然し、特定の系統で同期周波数未満の周波数の特定の振
動を除去する是正方式を定めるには、こう云う振動がど
の周波数で発生しているかを決定することが必要である
。

この現状にかんがみ、この発明の目的は、発電系統に於
ける同期周波数未満の周波数の電圧振動を測定する新規
で改良された回路を提供することである。

この発明を１形式で実施する時、１対の電圧測定回路と
、１対の電流測定回路と、該電圧及び電流測定回路によ
って発生された電圧及び電流信号を電力信号に変換する
１対の電圧及び電流掛算器と、電力信号から同期周波数
未満の周波数の振動を表わす信号を抽出するＰ波回路と
から成る３相発電方式が提共される。

電圧測定回路は線路間電圧を表わす信号を発生し、電流
測定回路は２本の線路の瞬時電流を表わす信号を発生す
る。

掛算回路が電圧及び電流測定回路からの信号を組合せて
、瞬時電力を表わす信号を発生する。

２つの掛算回路からの信号を組合せて、送電系統に於け
る合計瞬時電力を表わす合成信号を作る。

Ｐ波回路は、合計電力信号から、同期電力周波数の振動
によって発生された成分を抽出する第１のフィルタと、
。

電力信号の平均値成分を抽出する第２のフィルタとを含
む。

第２のフィルタからの合成出力信号は、電力の内、調べ
ようとする低い周波数を持つ成分だけを含む。

この発明を更によく理解されるように、次に図面につい
て説明する。

電力測定回路が、電力発生源１３から来る３本の相線Ａ
、Ｂ、Ｃによって表わされる３相送電系統の２相間に生
ずるような、２つの電圧源の間の瞬時電圧の振幅を表わ
す出力信号を発生する周知の形式の第１及び第２の電圧
測定装置１０．１２を含む。

更に回路は、送電線路の瞬時電流を表わす出力信号を発
生するやはり周知の形式の１対の電流測定装置１４．１
６を含む。

電圧測定装置１０．１２は夫々（ＶＡ ＶＯ）及び（
ＶＢ−′ｖＯ）を表わす出力信号を発生するように接続
される。

電流測定装置１４ 、１６は夫々ＩＡ及びＩＢを表わす
出力信号を発生するように接続される。

電圧測定装置１０及び電流測定装置１４からの出力信号
が周知の掛算回路１８で掛合され、これらの２つの入力
信号の積を表わす出力信号を発生する。

電圧測定装置１２及び電流測定装置１６からの出力信号
が掛算器１８と同様な掛算回路２０で同じく掛合され、
これら２つの信号の積を表わす第２の出力信号を発生す
る。

掛算器１８．２０からの２つの電力信号がやはり周知の
加算器２２で組合され、発電系統によって発生された合
計瞬時電力を表わす合成出力信号を発生する。

当業者であれば明らかであるが、加算器２２からの出力
信号はＶ、Ｉ、＋ｖ２■２の形である。

この各項が正弦関数を含む。適当な演算により、振幅及
び周波数が一定である場合、この電力の式はＰ （ｔ）
＝ Ｃ（１＋ Ａｓ１ｎ ２ ω。

ｔ）になることを示すことが出来る。

こメでＰ（ｔ）が合計瞬時電力であり、Ｃ及びＡは適当
な定数、ω。

は同期線路周波数である。

勿論、送電系統に非同期振動が存在する場合、この式に
別の項が生じ、この別の項は基本的には同じ形であるが
、非同期振動の周波数を表わす正弦項を含む。

一定周波数及び振幅の信号によって発生された項を取去
ることにより、電力信号の残りの部分は、式の内、非同
期周波数の振動によって生じた項だけを表わす。

加算器２２の出力がノツチ・フィルタ２４に送られる。

このフィルタは、信号中の１周波数成分（又は複数個の
周波数成分）を排除する周知の形式のものである。

ノツチ・フィルタ２４を同期線路周波数の２倍、即ち２
ω０に同調させ、こうして電力の式の中で、線路周波数
によって発生される同期成分をフィルタ２４によって取
去る。

この為、フィルタ２４の出力には、送電系統の瞬時電力
から２ω。

成分を取去ったものに等しい信号が得られる。

フィルタ２４の出力に緩衝増幅器即ち利得が１の増幅器
２６を設けて、フィルタを他の回路から隔離する。

利得が１の増幅器２６の出力を増幅器２８の第１の入力
端子に送る。

増幅器２８の第２の入力端子が片寄り制御ポテンショメ
ータ３０からバイアス電圧を受取るように接続されてい
る。

この第２の入力端子は抵抗３２を介して増幅器２８の出
力から饋還信号をも受取るように接続されている。

増幅器２８が信号レベルを高め、抵抗３０がフィルタ２
４に於ける直流電圧降下に対して調節する。

増幅器２８の出力が低周波数フィルタ３４の入力に接続
される。

このフィルタは電力信号の平均値成分を取去る。

フィルタ３４の出力は、電力信号の内、非同期周波数を
持つ成分だけを表わす。

フィルタ３４の出力信号を増幅器３６で増幅して、周波
数分析装置３８に対して信号を送込むのに十分な程度に
駆動する。

図示の如く、フィルタ３４はコンデンサ４０及び抵抗４
２で構成される周知の微分型であってよい。

周波数分析装置３８は、信号の振幅並びに周波数を定め
る為の、数ある内の任意の形式の測定装置であってよい
。

増幅器２８の出力信号を受取るように接続された積分フ
ィルタ４４を使うことにより、送電系統の平均電力に比
例する信号が増幅器２８の出力から得られる。

フィルタ４４は直列抵抗４６及び分路コンデンサ４８で
構成される周知の形式であってよい。

動作について説明すると、電流測定装置１４が線路Ａの
瞬時電流を表わす信号を掛算回路１８に供給する。

同時に、電圧測定回路１０が線路Ａ及び線路Ｃの間の瞬
時電圧を表わす信号を掛算回路１８に供給する。

同様に、電流測定装置１６が線路Ｂの瞬時電流を表わす
信号を掛算回路２０に供給し、電圧測定装置１２が線路
Ｂ及びＣの間の電圧に対応する信号を掛算回路２０に供
給する。

掛算回路１８が（ＶＡ ＶＯ）及びＩＡの積に対応す
る出力信号を発生し、この信号は電力測定信号である。

掛算器２０が（ＶＢ−ＶＯ３）ＩＢに対応する信号を発
生する。

掛算回路１８及び２０からの出力信号が加算器２２で加
算され、加算器２２の出力信号は送電系統の合計瞬時電
力を表わす。

フィルタ２４が加算器２２の出力信号を受取り、この出
力信号から、同期発電周波数信号によって生じた周波数
成分を取去る。

フィルタ２４の出力信号が増幅器２６のバッファ作用を
受け、増幅器２８に供給される。

増幅器２８は信号がフィルタ２４によって減衰させられ
る前のもとのレベルまで信号を回復させる。

フィルタ３４が増幅器２８の出力信号を受取り、この出
力信号から平均電力成分を取去り、送電系統の非同期電
圧及び電流だけを表わす信号をその出力に発生する。

フィルタ３４の信号が増幅器３６に送られ、この増幅器
が分析装置３８で信号を分析することが出来るように駆
動する。

フィルタ３４と並列になっているフィルタ４４が送電系
統の平均電力に比例する出力信号を発生する。

好ましい実施例は合計電力信号を求めるのに２つの電圧
測定装置及び２つの電流測定装置しか用いていないが、
線路間型圧でなく、対中性点線路電圧を測定したい場合
、合計電力を求めるのに３つの電圧測定装置及び３つの
電流測定装置を使ってもよいことは当業者に明らかであ
ろう。

もつとも、こうすると、誤差が増加し、回路が複雑にな
る。

同様に、相数がこれより多い又は少ない機械では、合計
瞬時電力を求める為の測定装置の種々の構成が容易に考
えられよう。

周知の通頃Ｎ相の系統では、電力測定に要する掛算器の
最小限の数はＮ−１である。

最初に述べた目的が効率よく達成されたことが理解され
よう。

この発明の範囲内で前述の構成に種々の変更を加えるこ
とが出来るから、以上説明し又は図示したことはこの発
明を例示するだけであって、この発明を制約するものと
解釈されるべきではない。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の電力測定回路を示す略図である。 主な符号の説明、１０，１２・・・・・・電圧測定装置
、１４．１６・・・・・・電流測定装置、１８．２０・
・・・・・掛算器、２２・・・・・・加算器、２４・・
・・・・ノツチ・フィルタ、３４・・・・・・低周波数
フィルタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 同期発電周波数で電力を送電する送電系統に於ける
   非同期周波数の電力振動を検出する装置に於て、送電系
   統の合計瞬時電力を表わす第１の信号を発生する第１の
   手段と、第１の信号の内、発電周波数に対応する周波数
   成分を取去る第２の手段と、前記第１の信号から平均値
   成分を取去って、発電周波数以外の周波数に於ける送電
   系統の電力振動を表わす第２の信号を発生する第３の手
   段とを有する装置。