JPH02303326A - 電力系統変動抑制装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電力系統から電力供給を受けている電気設備
の急峻な電力変動により生じる該電力系統の電圧等の変
動を抑制する装置及びその方法に関する。

［従来の技術］ 電力系統から電力供給を受けている電気設備で該電力系
統の電圧等を変動させる程急峻な電力変動を生じて作動
する電気設備の一つとして臨界プラズマ試験装置用の電
源がある。この電源は、臨界プラズマ条件を達成するた
め１００万ＫＶＡ以上の電力をデユーティ比（電力供給
期間／（電力供給期間＋電力供給停止期間））約１／３
０以下で間欠的に臨界プラズマ試験装置に供給する。こ
のようなデユーティ比は小さいが極めて大きい電力を供
給する電源を直接商用電力系統に接続し作動させると、
電源の急峻な電力変動は電力系統に対して許容できない
電力系統の電圧等の変動をもたらす。従って、このよう
な電源が、商用電力系統に影響を与えずに商用電力系統
から直接受電できるようにするため、従来の電源は、第
３図に示すような電力系統の変動を抑制する手段を備え
ている。第３図を参照するに、電源ＩＯは、３相の商用
電力系統１２との間に該商用電力系統１２に接続される
駆動電動機１４及び該駆動電動Ｉ！１４に結合されるフ
ライホイール付きの発電機１６を備える。駆動電動機１
４及びフライホイール付きの発電機１６は、以下に説明
するように電力系統変動抑制手段として作用する。駆動
電動機１４は、フライホイール付きの発電機１６を回転
させ、電源ｌＯの電力供給停止期間に電力系統１２から
供給された電力を機械的エネルギーとして予め蓄えてお
く。電力供給期間は、デユーティ比が小さいので電力供
給停止期間即ち電力蓄積期間に比して極めて短時間であ
る。この短い電力供給期間に発電機１６は蓄積された機
械的エネルギーを大電力に変換し、−界プラズマ試験装
置の負荷１８に供給する。この臨界プラズマ試験装置の
負荷１Ｂは、複数の直流負荷ｔ８ａ％　１８ｂ・・・１
８ｎから構成される。電源１０は、発電機１６で生じた
交流電圧を直流電圧に変換して、該複数の直流負荷１８
ａ、１８ｂ・・・１８ｎのそれぞれにパルス状に直流電
圧を印加する。そして、再び臨界プラズマ試験装置を運
転する場合は、以上の動作を繰り返す。

電力供給期間より相当長い電力蓄積期間に臨界プラズマ
試験装置の運転に必要な大電力を徐々に蓄積するので、
第３図に示す電源１０は、負荷１８に大電力をパルス状
に供給しても、商用電力系統１２の電圧等の変動をもた
らさない。即ち、駆動電動＠１４及びフライホイール付
きの発電機１６は、電源ｌＯの急峻な電力変動による商
用電力系統１２の電圧等の変動を抑制する作用をする。

［発明が解決しようとする課題Ｊ しかし、従来の電力系統変動抑制手段は、駆動電動機及
びフライホイール付きの発電機を用いるため電源の付帯
設備としての規模が大きくなるという問題点があった。

また、近年核融合実験装置の大型化に伴い、上記用電源
の性能として、供給電力レベルが従来と同じかそれ以上
で且つデユーティ比をｌ／１０以上、ときには１７２以
上と従来に比して著しく高いこと、即ち電力供給期間が
電力蓄積期間に比して著しく長いことが要求されるよう
になった。このようにデユーティ比が高くなると電力蓄
積期間が相対的に短くなるので、上記の電力系統変動抑
制手段では、負荷１８に供給するのに必要な大電力を駆
動電動機１４を介して発電機１６に機械的エネルギーと
して急激に蓄積しなければならない。

このような動作は電力系統の電圧等の変動をもたらすこ
とになる。即ち、デユーティ比を高くとる電源では、上
述のような電力系統変動抑制手段は有効に作用しなくな
る。また、これまでは別の有効な手段がなかったので、
デユーティ比を高くとる電源は商用電力系統から直接受
電できないという問題点があった。

なお、上記の問題点は核融合実験装置用の電源に限らず
、商用電力系統から供給電力を受ける電気設備であって
高電力作動期間と低電力作動期間を繰返し作動する電気
設備にとって共通の問題点である。

本発明は、一般的には電力系統から供給電力を受ける電
気設備の急峻な電力変動により生じる電力系統の電圧等
の変動を抑制する装置及びその方法を提供することを目
的とする。

また、本発明は、電力系統から供給電力を受ける電気設
備であって高デユーティ比で高電力作動期間と低電力作
動期間を繰返し作動する電気設備の急峻な電力変動によ
り生じる電力系統の電圧等の変動を抑制する装置及びそ
の方法を提供することをも目的きする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の電力系統変動抑制
装置は、電力系統から電力供給を受ける電気設備であっ
て該電力系統の電圧等を変動させる程急峻な電力変動を
生じて作動する電気設備と前記電力系統との間に設けら
れ、可変抵抗器手段と、前記電気設備が急峻な電力変動
を生じるとき前記可変抵抗器手段を前記電気設備に並列
に接続するスイッチ手段とを備える。

また、本発明の電力系統変動抑制方法は、電力系統から
電力供給を受けている電気設備が該電力系統の電圧等を
変動させる程急峻な低減方向の電力変動を生じるとき、
可変抵抗器手段を前記電気設備に並列に接続するステッ
プと、前記可変抵抗器手段の抵抗値を所定の期間“増大
させるステップと、前記所定の期間後に前記可変抵抗器
手段を前記電気設備から切り離すステップとを備える。

更に、本発明の電力系統変動抑制方法は、電力系統から
電力供給を受けている電気設備が該電力系統の電圧等を
変動させる程急峻な増大方向の電力変動を生じるとき、
該電力変動が生じる時点から所定の期間前に可変抵抗器
手段を前記電気設備に並列に接続するステップと、前記
可変抵抗器手段の抵抗値を前記所定の期間低減させるス
テップと、前記急峻な増大方向の電力変動が生じるとき
に前記可変抵抗器手段を前記電力電気設備から切り離す
ステップとを備える。

［作用］ 上記のように構成された電力系統変動抑制装置及びその
方法においては、電力系統から電力供給を受けている電
気設備が該電力系統の電圧等を変動させる程急峻な低減
方向の電力変動を生じるとき、スイッチ手段を動作させ
可変抵抗器手段を電気設備に並列に接続し、該電気設備
により生じた電力変動分を一旦該可変抵抗器手段に消費
させる。

次に、電力系統から電力系統抑制装置側をみた電力がゆ
るやかに変動するように、可変抵抗器子トの抵抗値を所
定の期間増大させ、該可変抵抗器１段の消費電力を減少
させる。可変抵抗器手段のｎ費電力が小さくなったとこ
ろで、スイッチ手段番：より可変抵抗器手段を電気′Ｂ
＠かう即ち電力系Ｖから切り離す。

また、電力系統から電力供給を受けている電り。

設備が該電力系統の電圧等を変動させる程急峻４増大方
向の電力変動を生じるときは、該電力変順が生じる時点
から所定の期間前に可変抵抗器手段を前記電気設備に並
列に接続する。可変抵抗器手段の抵抗値は、該可変抵抗
器手段を電気設備に即ち電力系統に接続したとき、電力
系統の電圧等の変動をもたらさない程度の消費電力とな
るように高く設定しておく。次に、電力系統から電力系
統変動抑制装置側をみた電力がゆるやかに変動するよう
に、可変抵抗器手段の抵抗値を所定の期間減少させ、該
可変抵抗器手段の消費電力を前記電気設備により生じる
電力変動分にみあうまで増大させる。そして、電気設備
が急峻な増大方向の電力ヒ　　変動を生じたとき、可変
抵抗器手段による消費電力を電気設備に移すため、スイ
ッチ手段により可ｌ　　変抵抗器手段を前記電力電気設
備から即ち電力系統から切り離す。

［実施例］ 本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は、臨界プラズマ試験装置用電源が電力系統から
電力供給を受けている系に適用した場合の本発明の電力
系統変動抑制装置の一実施例を示すブロック回路図であ
る。第１図において、臨界プラズマ試験装置用の電源２
０は、３相の商用電力系統１２から電力供給を受け、１
００万ＫＶＡ以上の大電力をｌ／１０以上の高いデユー
ティ比で臨界プラズマ試験装置の負荷２２に間欠的に供
給する。この臨界プラズマ試験装置の負荷２２は、複数
の直流負荷２２ａ、２２ｂ・・・２２ｎから構成される
。電源２０は、商用電力系統１２から受ける３相交流電
圧を直流電圧に変換して、該複数の直流負荷２２ａ、２
２ｂ・・・２２ｎのそれぞれにパルス状に直流電圧を印
加する。電力系統変動抑制装置２４は、電力系統１２と
電源２０との間に電源２０に対して並列に設けられ、連
動して動作する３つの可変抵抗器２６　ａ、　２６　ｂ
及び２６ｃと、連動して動作する同数のスイッチ２８ａ
、２８ｂ及び２８ｃとから構成される。可変抵抗器２６
ａ〜２６ｃとスイッチ２８ａ〜２８ｃはそれぞれ直列接
続され、各可変抵抗器２６ａ〜２６ｃのスイチ２８ａ〜
２８ｃに接続されない一端は、星状接続され、各スイッ
チ２８ａ〜２８ｃの可変抵抗器２６ａ〜２６ｃに接続さ
れない一端は、電力系統１２の各相の供給線に接続され
る。

次に、第１図に示した本発明の一実施例の動作を説明す
る。初めに、電源２０が大電力を負荷２２に供給してい
る状態から瞬時に電力の供給を停止する電力系統への影
響が最も厳しい場合について説明する。この場合、本発
明の電力系統変動抑制装置が不作動であると、電源２０
の急峻な電力変動により電力系統の電圧等には商用電力
系統として許容できない変動が生じる。そこで、電源２
０が負荷２２に電力供給をしている状態から電力供給を
停止したときの電力変動分に等しい電力を可変抵抗器２
６ａ、２６ｂ及び２６ｃが消費する、　　ように可変抵
抗器２６ａ１２６ｂ及び２６ｃの抵抗値を初めに設定し
ておく。次に、電源２０が負荷２２に電力供給するのを
停止する時点を公知の技術により検知し、スイッチ２８
ａ、２８ｂ及びツ　　２８ｃを連動して閉成にし、可変
抵抗器２６ａ１２６ｂ及び２６ｃを電力系統１２に接続
する。これにより、電源２０の電力変動分は一旦可変抵
抗器２６ａ〜２６ｃにより消費されるので、電力系統１
２は、電源２０の電力供給から停止への切り替え時の電
力変動の影響を受けない。

次に、電力系統１２からみた可変抵抗器２６ａ。

〜２６ｃの消費電力がゆるやかに変動するように、可変
抵抗器２６ａ〜２６ｃの抵抗値を所定の期間、例えば１
０秒間連動して増大させ、可変抵抗器２６ａ〜２６ｃで
の消費電力を減少させる。所定期間後の可変抵抗器２６
ａ〜２６ｃの抵抗値は、可変抵抗器２６ａ〜２６ｃを電
力系統１２から切り離すときに生じる電力変動による電
力系統１２への影響が許容できる程度に可変抵抗器２６
ａ〜２６ｃの消費電力が小さくなるような値にする。そ
の後、電源２０が次回の電力供給を開始するまでに、ス
イッチ２８ａ〜２８ｃを開成にし可変抵抗器２６ａ〜２
６ｃを電力系統１２から切り離す。

そして、電源２０が負荷２２に電力供給をしている状態
から電力供給を停止したときの電力変動分に等しい電力
を可変抵抗器２６ａ〜２６ｃが消費するように可変抵抗
器２６ａ〜２６ｃの抵抗値を下げ初めの設定状態にする
。再び臨界プラズマ試験装置を運転する必要がある場合
は、上述の手順を繰り返す。

なお、可変抵抗器２６ａ〜２６ｃの抵抗値の初めの設定
値は、必ずしも電源２０の電力変動分に等しい電力を可
変抵抗Ｍ　２６　ａ〜２６ｃが消費するような値でなく
ても、電力変動分と消費電力との差分による電力系統１
２への影響が許容できる範囲内の値であればよい。

次に、電源２０が負荷２２に電力供給を停止している状
態から電力供給を開始するときにも、本発明の電力系統
変動抑制装置を動作させる場合を説明する。この場合は
、基本的には上述の電源２−〇が負荷２２に電力供給を
している状態から電力供給を停止する場合の動作と逆の
動作をすればよい。即ち、電源２０が負荷２２に電力供
給を開始するときより所定の期間、例えば１０秒前にス
イッチ２８ａ〜２８ｃを閉成にし、可変抵抗器２６ａ〜
２６ｃを電力系統１２に電源２０に対して並列になるよ
うに接続する。このとき、可変抵抗器２６ａ〜２６ｃが
電力系統１２に接続されることにより生じる電力系統１
２への影響が許容できるように、可変抵抗器２６ａ〜２
６ｃの抵抗値は高い値に設定しておく。

次に、電力系統１２からみた可変抵抗器２６ａ〜２６ｃ
の消費電力がゆるやかに変動するように、可変抵抗器２
６ａ〜２６ｃの抵抗値を電−源２０が負荷２２に電力供
給を開始するときまで低減させ、可変抵抗器２６ａ〜２
６ｃの消費電力を増大させる。電源２０の負荷２２への
電力供給開始時に、可変抵抗器２６ａ〜２６ｃの消費電
力が、電源２０が電力供給の停止状態から電力供給状態
に切り替わるときの電力変動分と等しくなるように可変
抵抗器２６ａ〜２６ｃの抵抗値を調整する。そして、電
源２０が負荷２２へ電力供給を開始すると同時に、スイ
ッチ２８ａ〜２８ｃを開成にし可変抵抗器２６ａ〜２６
ｃを電力系統１２から切り離す。可変抵抗器２６ａ〜２
６ｃの消費電力と電源２０の電力変動分は等しいので、
電源２０の電力供給開始時の電力変動分は、電力系統１
２の電圧等の変動をもたらさない。その後、可変抵抗器
２６ａ〜２６ｃの抵抗値は、電源２０の次回の電力供給
開始時に電力系統変動抑制装置２４が適切に動作するよ
うに、初めの高い値に設定される。再び臨界プラズマ試
験装置を運転する必要がある場合は、上述の手順を繰り
返す。

なお、電源２０の電力供給開始時における可変抵抗器２
６ａ〜２６ｃの抵抗値は、必ずしも電源２０の電力変動
分に等しい電力を可変抵抗器２６ａ〜２６ｃが消費する
ような値でなくてもよく、電力変動分と消費電力との差
による電力系統１２への影響が許容できる範囲内の値で
あればよい。

また、可変抵抗器２６ａ〜２６ｃのそれぞれは、第２図
に示すような複数の固定抵抗器３０ａ、３０ｂ・・・３
０ｎと該固定抵抗器３０ａ、３０ｂ・・・３０ｎのそれ
ぞれに直列に設けられた同数のスイッチ３２　ａ１３２
　ｂ・・・３２ｎからなる抵抗値がステップ状に変化す
る可変抵抗器３４により構成しうる。

スイッチ３２　ａ、　３２　ｂ・・・３２ｎの開閉によ
り可変抵抗器３４の抵抗値をステップ状に変化させると
、該可変抵抗器３４の消費電力もステップ状に変化する
が、この消費電力の変動分により生じる電力系統１２へ
の影響が許容できるように抵抗値のステップ輻を設定す
ればよい。このようにステップ状に抵抗値が変化する可
変抵抗器３４は、大きい消費電力を容易且つ確実に変化
させることができるので大電力用に好適である。

以上、本発明の電力系統変動抑制装置及びその方法の一
実施例について、臨界プラズマ試験装置用の電源に適゛
用した場合を例に説明したが、本発明の電力系統変動抑
制装置及びその方法は、該電源に限らず、一般的に電力
系統から電力供給を受ける電気設備であって、電力系統
の電圧等を変動させる程の急峻な電力変動を生じる電気
設備、あるいは高デユーティ比で高電力を消費して作動
する期間と低電力を消費して作動する期間を繰返し作動
する電気設備に適用できる。このような電気設備に本発
明の電力系統変動抑制装置及びその方法を適用した場合
の構成は、第１図における電源を電気設備に置き換えた
構成でよく、その動作も電源の場合と同様である。

また、上述の実施例は電力系統が３相交流系の場合であ
るが、本発明の電力系統変動抑制装置及びその方法は、
電力系統の相は２相を含めいずれの相数の交流系でもよ
く、さらに電力系統が直流系の場合にも適用できる。

［発明の効果］ 本発明は、以上説明したように構成されているので、以
下に記載されるような効果を奏する。

本発明の電力系統変動抑制装置及びその方法を用いるこ
とにより、電気設備の急峻な電力変動により生じる商用
電力系統の電圧等の変動を適切に抑制することができる
ので、急峻な電力変動を生じる電気設備において、商用
電力系統からの直接受電が可能である。

特に、高デユーティ比で高電力作動期間と低電力作動期
間を繰返し作動する電気設備においては、従来は商用電
力系統の電圧変動等を許容範囲内に抑制して接続する適
切な手段がなかったが、このような電気設備も商用電力
系統からの直接受電が可能となる。

また、本発明の電力系統変動抑制装置は、可変抵抗器と
スイッチからなる極めて簡単な構成であり、従来の電動
発電機等の規模の大きい付帯設備を大巾に削減できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は臨界プラズマ試験装置用電源が電力系統から電
力供給を受けている系に適用した場合の本発明の電力系
統変動抑制装置の一実施偶を示すブロック回路図、第２
図は本発明の電力系統変動抑制装置に用いられる可変抵
抗器の別の実施例を示す図、第３図は臨界プラズマ試験
装置用電源が電力系統から電力供給を受けている系に用
いられている従来の電力系統変動抑制装置を示すブロッ
ク回路図である。 ｌ０１２０：電源、　　１２；電力系統、１４：駆動電
動機、　　１６二発電機、１８．１８　ａ　１１８　ｂ
　Ｓｌ　８　ｎ　ｓ　２２．２２ａ１２２ｂ、２２ｎ：
負荷、 ２４：電力系統変動抑制装置、 ２６ａ、２６ｂ、２６ｃ：可変抵抗器、２８ａ、２８ｂ
、２８ｃ：スイッチ、 ３０ａ、３０ｂ１３０ｎ：固定抵抗器、３２ａ、３２ｂ
、３２ｎ：スイッチ、 ３４：可変抵抗器、 秦２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電力系統から電力供給を受ける電気設備であって該
   電力系統の電圧等を変動させる程急峻な電力変動を生じ
   て作動する電気設備と前記電力系統との間に設けられる
   電力系統変動抑制装置において、可変抵抗器手段と、 前記電気設備が急峻な電力変動を生じるとき前記可変抵
   抗器手段を前記電気設備に並列に接続するスイッチ手段
   とを備えることを特徴とする電力系統変動抑制装置。 ２、請求項１記載の電力系統変動抑制装置において、前
   記電気設備は高デューティ比で高電力作動期間と低電力
   作動期間を繰返し作動し、前記急峻な電力変動は前記高
   電力作動期間から前記低電力作動期間への切換え時と前
   記低電力作動期間から前記高電力作動期間への切換え時
   の一方または両方において生じることを特徴とする電力
   系統変動抑制装置。 ３、請求項１又は２記載の電力系統変動抑制装置におい
   て、前記可変抵抗器手段は複数の固定抵抗器と複数のス
   イッチとを有し、該スイッチの開閉により前記可変抵抗
   器手段の抵抗値がステップ状に変化することを特徴とす
   る電力系統変動抑制装置。 ４、電力系統から電力供給を受けている電気設備が該電
   力系統の電圧等を変動させる程急峻な低減方向の電力変
   動を生じるとき、該電力系統変動を抑制する方法におい
   て、 可変抵抗器手段を前記電気設備に並列に接続するステッ
   プと、 前記可変抵抗器手段の抵抗値を所定の期間増大させるス
   テップと、 前記所定の期間後に前記可変抵抗器手段を前記電気設備
   から切り離すステップとを備えることを特徴とする電力
   系統変動抑制方法。 ５、請求項４記載の電力系統変動抑制方法において、前
   記電気設備は高デューティ比で高電力作動期間と低電力
   作動期間を繰返し作動し、前記急峻な低減方向の電力変
   動は前記高電力作動期間から前記低電力作動期間への切
   換え時において生じることを特徴とする電力系統変動抑
   制装置。 ６、請求項４又は５記載の電力系統変動抑制方法におい
   て、前記可変抵抗器手段の抵抗値を所定の期間増大させ
   るステップが、抵抗値をステップ状に変化させることを
   含むことを特徴とする電力系統変動抑制方法。 ７、電力系統から電力供給を受けている電気設備が該電
   力系統の電圧等を変動させる程急峻な増大方向の電力変
   動を生じるとき、該電力系統変動を抑制する方法におい
   て、 前記急峻な増大方向の電力変動が生じる時点から所定の
   期間前に可変抵抗器手段を前記電気設備に並列に接続す
   るステップと、 前記可変抵抗器手段の抵抗値を前記所定の期間低減させ
   るステップと、 前記急峻な増大方向の電力変動が生じるときに前記可変
   抵抗器手段を前記電力系統から切り離すステップとを備
   えることを特徴とする電力系統変動抑制方法。 ８、請求項７記載の電力系統変動抑制方法において、前
   記電気設備は高デューティ比で高電力作動期間と低電力
   作動期間を繰返し作動し、前記急峻な増大方向の電力変
   動は前記低電力作動期間から前記高電力作動期間への切
   換え時において生じることを特徴とする電力系統変動抑
   制方法。 ９、請求項７又は８記載の電力系統変動抑制方法におい
   て、前記可変抵抗器手段の抵抗値を前記所定の期間低減
   させるステップが、抵抗値をステップ状に変化させるこ
   とを含むことを特徴とする電力系統変動抑制方法。