JPH04217820A

JPH04217820A - 電力潮流制御方法，電力潮流制御装置および電力潮流制御システム

Info

Publication number: JPH04217820A
Application number: JP3066002A
Authority: JP
Inventors: Masuo Goto; 益雄後藤; Goo Nohara; 野原　哈夫; Masaru Watanabe; 優渡辺; Naoteru Kawamura; 直輝川村; Shoichi Zama; 座間　正一
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-09-12
Filing date: 1991-03-29
Publication date: 1992-08-07

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力潮流制御方法、電
力潮流制御装置およびその装置の使用方法に関し、特に
送電線を通過する有効電力と無効電力を制御するに好適
なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】送電線の無効電力を制御する方法として
、従来、特開昭５２−９１１４１　号公報に記載された
方法が知られている。これによれば、２つの電力系統を
直列変圧器で接続し、この変圧器の２次側に調相機を接
続して２つの電力系統間に直列関係に挿入し、この調相
機を制御することによって、無効電力の授受を行うよう
にしている。

【０００３】一方、送電線の有効電力を制御することが
可能な方法として、従来、文献（日立評論，１９７０年
１０月号，Ｐ１２−Ｐ１７）に記載された方法が知られ
ている。この方法は、元々事故電流の抑制をすることに
あり、これによれば、２つの電力系統を限流リアクトル
を兼ねた直列変圧器で結合し、この変圧器による電圧降
下（位相変化）分を補償するために、その変圧器の２次
巻線の各相に、他の２つの相間電圧（ほぼ９０°位相差
のある電圧）を印加し、１次巻線を通過する有効電力を
制御するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の公報記載の技術は、２つの系統の位相差が３０°〜
４０°程度の場合に制限され、ループ電力系統が対象で
ある場合はよいが、両系統の電圧位相が０°〜３６０°
変化する場合、つまり両端電圧がスリップしている状態
の場合には、所定の制御電圧が得られず、潮流制御がで
きないという問題がある。

【０００５】また、後者の文献記載の技術は、上記の問
題に加え、補償電圧（潮流制御電圧）をベクトル的（大
きさと位相角）に制御するという点について配慮されて
いないことから、有効電力と無効電力を独立に制御する
ことができないという問題がある。

【０００６】本発明の目的は、上記従来の問題を解決す
ることにあり、言い換えれば、異なる電力系統の電圧の
関係がどのような状態にあっても、線路の潮流の有効電
力と無効電力を制御できる電力潮流制御方法および電力
潮流制御装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明は、異なる電力系統の対応する各相を変圧器の
１次巻線を介して接続し、該変圧器の２次巻線に制御電
圧を印加し、系統電圧に対する前記制御電圧の大きさと
位相を制御することにより、前記電力系統の間の潮流を
制御するようにしたのである。

【０００８】また、上記の方法を実現する本発明の装置
は、直列変圧器と、該直列変圧器の２次巻線に接続され
、該２次巻線に制御電圧を印加する制御電圧発生装置と
を具備してなり、前記直列変圧器の１次巻線の両端を異
なる電力系統に接続して用いるようにしたのである。

【０００９】

【作用】このように構成されることから、本発明によれ
ば、次の作用により上記目的が達成される。

【００１０】すなわち、直列変圧器の２次巻線に印加さ
れる制御電圧の位相と大きさに応じて、その１次巻線に
電圧が誘起され、この誘起電圧により直列変圧器を通過
する異なる電力系統間の電流、電力を制御できる。そし
て、上記制御電圧の位相と大きさを調整することにより
、通過する有効電力と無効電力を独立に制御できる。また、制御電圧の位相を調整することにより、電力系統
の位相差が３６０°有っても制御することができる。

【００１１】なお、任意の位相と大きさの制御電圧を発
生するには、３相系統の場合、３つの直列変圧器の１次
巻線の任意の点の電圧を電源とする３相の制御用変圧器
の２次巻線にタップを設け、これらの２次巻線を直列に
接続して対応する前記直列変圧器の２次巻線に接続し、
前記制御用変圧器のタップを切り換えて制御電圧の位相
と大きさを調整するようにできる。

【００１２】また、前記各直列変圧器に３つの２次巻線
を設け、この３つの直列変圧器の１次巻線の任意の点の
電圧を電源とする３相の制御変圧器の２次巻線にタップ
を設け、これらの２次巻線の電圧が加算されるように対
応する前記直列変圧器の２次巻線にそれぞれ接続し、制
御変圧器のタップを切り換えて制御電圧の位相と大きさ
を調整するようにできる。

【００１３】また、前記直列変圧器の２次巻線に３相変
圧器を介してインバータを接続し、このインバータを制
御して前記直列変圧器の２次巻線に印加する励磁電圧の
位相と大きさを調整するようにできる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明する
。

【００１５】図１に、本発明の一実施例の電力潮流制御
装置の構成図を示す。本実施例装置は、ａ相〜ｃ相用の
直列変圧器１（１−１〜１−３）と、同じくａ相〜ｃ相
用の制御電圧発生装置２（２−１〜２−３）を含んで構
成されている。各直列変圧器１の１次巻線は、それぞれ
両端に異なる電力系統Ａ，Ｂの対応する相に接続される
ようになっている。制御電圧発生装置２は相対称に形成
されており、図では簡単のため、ａ相用の制御電圧発生
装置２−１のみを詳細に記載している。制御電圧発生装
置２−１は、１次巻線がＹ形結線された制御用変圧器３
（３−１〜３−３）を有している。この制御用変圧器３
の１次巻線の中性点は接地され、他端はそれぞれ電力系
統Ａの各相に接続されている。なお、この接続点は、電
力系統Ｂでもよく、また直列変圧器１の１次巻線の中点
又は任意の点でもよい。一方、制御用変圧器３−１〜３
−３の各２次巻線にはタップが設けられており、この２
次巻線は各制御用変圧器３−１〜３−３の２次電圧を直
列加算するように接続され、この加算電圧が制御電圧と
してａ相の直列変圧器１−１の２次巻線を励磁するよう
に接続されている。

【００１６】このように構成される図１実施例の動作に
ついて、図２〜図５を参照し説明する。図２は図１実施
例を適用してなる電力系統の等価回路であり、３相平衡
状態の正相回路をもって表わしたものである。図２にお
いて、ＶＡ，ＶＢはそれぞれ電力系統Ａ，Ｂの複素電圧
、ｘは直列変圧器１のもれリアクタンス、ＶＣ　は直列
変圧器１の２次側に印加した制御電圧の１次側換算値で
ある。いま、ＶＣ　＝０の場合を考えると、装置の通過
電流は図３に示すようになり、数１で表わされる。

【００１７】

【数１】

【００１８】このとき、通過する有効電力Ｐと、無効電
力ＱのＡ系統端における値は数２で表わされる。

【００１９】

【数２】

【００２０】ここで、Ｉ（ｃ）に付した（ｃ）はＩの共
役複素数を示す。

【００２１】またＢ系統端では数３で表わされる。

【００２２】

【数３】

【００２３】すなわち、この場合は、Ａ，Ｂ系統の運転
状態ＶＡ，ＶＢと回路リアクタンスｘにより電流、電力
が一意的に定まってしまう。

【００２４】これに対し、制御電圧ＶＣ　が印加された
時の動作は図４に示すようになり、電流は数４で表わさ
れる。

【００２５】

【数４】

【００２６】このように、ＶＣ　を印加することにより
、通過電流Ｉをベクトル的に自由に制御できるので、通
過電力の有効電力Ｐ，無効電力Ｑを独立に制御可能とな
る。

【００２７】図４のベクトルの場合、通過電流ＩとＶＡ
が同相となっており、Ａ系統から流入する電力は力率が
１．０　となり、無効電力は零である。このように自由
に無効電力についても制御できる。

【００２８】因に、従来法では、この制御電圧の位相が
制御できないため、無効電力を自由に制御できなかった
。また、ＶＡ　とＶＢ　の位相角の差が時間とともに変
化し、３６０°まで変化するような場合には制御ができ
なかったが、図１の方式によれば制御電圧をベクトル合
成しているので、任意のベクトルに電圧を発生でき、上
述の制御が可能となった。

【００２９】次に、制御電圧ＶＣ　の発生方法について
説明する。いま潮流制御装置で制御すべき指定潮流を、
Ａ系統から流入する電力で指定するものとし、この値を
ＰＡ　＋ｊＱＡ　とする。直列変圧器１のもれリアクタ
ンスをｘとし、直列変圧器１の両端電圧をＶＡ　，ＶＢ
　とすると、制御電圧ＶＣ　は数２と数４を用いて次の
数５から、数６のように求まる。

【００３０】

【数５】

【００３１】

【数６】

【００３２】この数６で与えられるＶＣ　は直列変圧器
１の１次巻線に誘起されるべき制御電圧であり、直列変
圧器１の巻線比（１次：２次）を１：ｎとすれば、２次
巻線に印加すべき電圧はｎＶＣ　となる。そこで、ａ相
に対する制御電圧をｎＶＣａとし、並列変圧器３の２次
電圧（１００％タップ電圧）を各相毎にＶａ，Ｖｂ，Ｖ
ｃとすると、これらの関係は図５に示すようになる。同
図のθは数６のＶＣとＶＡの間の位相差である。ここで
、ｎＶＣａをＶａ，Ｖｂ，Ｖｃ　より合成する方法につ
いて説明する。第１の方法は、ベクトルｎＶＣａを挾む２つの電圧ベク
トルＶａ，Ｖｂより合成する方法である。図５に示すよ
うにｎＶＣａをＶａ，Ｖｃベクトル成分に分解するとそ
れぞれＶａａ，Ｖａｃを得る。そして、ａ相制御用変圧
器３−１のタップ値として、｜Ｖａａ｜／｜Ｖａ｜　、
ａ相制御用変圧器３−２のタップ値を零、ａ相制御用変
圧器３−３のタップ値として｜Ｖａｃ｜／｜Ｖｃ｜　を
選ぶ。このようにタップを選択すれば、ａ相用制御電圧
発生装置２−１の出力は、図５のｎＶＣａとなり、所定
の制御電圧が得られる。ｂ相用制御電圧発生装置２−２における制御用変圧器の
タップは三相平衡であることから、ａ相の場合の結果を
用いて、制御用変圧器３−１のタップ比は｜Ｖａｃ｜／
｜Ｖｃ｜　を、制御用変圧器３−２のタップ比は｜Ｖａ
ａ｜／｜Ｖａ｜　、制御用変圧器３−３のタップを零と
すればよい。同様にＣ相用制御電圧発生装置２−３にお
ける制御用変圧器のタップは、制御用変圧器３−１のタ
ップ比を零、制御用変圧器３−２のタップを｜Ｖａｃ｜
／｜Ｖｃ｜　、制御用変圧器３−３のタップを｜Ｖａｃ
｜／｜Ｖａ｜とすればよい。

【００３３】次に、第２の方法は、ｎＶＣａをＶａ，Ｖ
ｂ，Ｖｃ　の三相成分に分解して、各相の制御用変圧器
３−１〜３−３のタップを決める方法であり、上述に準
じてタップを決めればよい。

【００３４】上述したように、図１実施例によればいず
れの合成方法によっても、ｎＶＣａをベクトル的に合成
して求めるため、任意の位相と大きさのｎＶＣａを発生
することができる。このため、Ａ，Ｂ系統の電圧、ＶＡ
，ＶＢがどのような位相関係にあっても、通過電力の潮
流を任意の設定値に制御することができる。

【００３５】図６に、本発明の他の実施例の電力潮流制
御装置の構成図を示す。本実施例は、図示のように、直
列変圧器１−１〜１−３の２次巻線を多巻線にて構成し
たもので、各２次巻線をそれぞれ制御用変圧器３−１〜
３にタップを介して接続したものである。すなわち、前
述した制御電圧の合成を、直列変圧器１−１〜１−３の
２次巻線側で行なうようにしたものである。これにより
、制御電圧は直列変圧器１−１〜１−３の鉄心の磁束に
て合成され、図１に示した方式と同一の効果が期待でき
る。

【００３６】図７に、本発明の更に他の実施例の電力潮
流制御装置の構成図を示す。本実施例は、制御電圧ＶＣ
　を系統電圧から合成するのではなく、自励式インバー
タにより合成する事により、潮流を制御する方式である
。図示のように、直列変圧器１−１〜１−３と自励式イン
バータを含んで潮流制御装置が構成されている。すなわ
ち、ａ相，ｂ相，ｃ相用の直列変圧器１−１〜１−３，
自励式インバータ１０，制御用変圧器１１を有し、自励
式インバータ１０の電源は、系統電圧より自励式コンバ
ータ１３を介して、コンデンサ１４に充電したエネルギ
ーを用いる。

【００３７】このように構成されることから、制御用変
圧器１１の出力電圧をＶＣ　、直列変圧器１のもれリア
クタンスをｘ、電力系統Ａの正規電圧をＶＡ　、電力系
統Ｂの電圧をＶＢ　、通過電流をＩとすれば、Ｉは前述
した数４にて表わせ、本実施例の動作特性は、前述した
数５で表わしたものとなる。また、通過電力ＰＡ＋ｊＱ
Ａを与えたときの必要な制御電圧ＶＣ　は数６で与えら
れる。本実施例では、制御電圧ＶＣ　を自励式インバー
タ１０により発生する。したがって、自励式インバータ
１０によれば、ＶＣ　の大きさと位相を任意の値に制御
できるので、自励式インバータ１０の出力電圧を制御す
ることにより、ＶＣ　を制御し、直列変圧器１を通過す
る電力を制御できる。また、制御電圧ＶＣ　の位相によ
りインバータ１０が有効電力を出力又は吸収するので電
源用コンデンサ１４の電圧が変動するが、この電圧変動
を抑制するようコンバータ１３を制御すればよい。

【００３８】また、本実施例において、送電系統に短絡
事故等が発生した場合、直列変圧器１の２次巻線にも大
電流が誘導される。この電流は制御用変圧器を介してイ
ンバータ１０に大電流が流れる。このとき、インバータ
１０を停止させると、制御用変圧器１１のインバータ１
０側が開放された回路構成となり、直列変圧器１はもれ
リアクタンス値から励磁リアクタンスに変化するので事
故電流の限流装置としての効果も期待できる。

【００３９】また、系統事故にインバータ１０の半導体
素子を保護するため、制御用変圧器１１の１次または２
次側を、開放または短絡する方策も考えられる。開放し
た時は前述と同様、限流効果が期待できる。

【００４０】図８は、本発明にかかる電力潮流制御装置
を適用してなる電力潮流制御システムの一実施例の全体
構成を単線結線で表わしたものである。図示のように電
力系統Ａ，Ｂは直列変圧器１により連結されている。直
列変圧器１の２次巻線に制御電圧発生装置２が接続され
、可変制御された位相差と大きさの制御電圧が２次巻線
に印加される。この制御電圧の位相差と大きさは制御電
圧演算装置２０により、給電指令所３０から送出される
有効電力ＰＡ　と無効電力ＱＡ　の指令値に応じて決定
される。この演算は、電圧検出器２１と２２から入力さ
れる両系統の電圧ＶＡ　とＶＢ　を用い、前述の数６に
基づいて制御電圧ＶＣ　を求める。

【００４１】なお、制御電圧演算装置２０では系統周波
数変化量△ｆを入力し給電指令所３０からの電力指令値
Ｐ１　に対し、次の数７の補正演算をすることにより、
周波数安定化の効果を得ることも可能である。

【００４２】

【数７】

【００４３】したがって、両系統の周波数が事なる場合
、周波数差で振幅変調された電圧を制御電圧とすること
により、異周波の連係が可能となり、しかも、通過電力
を制御できるという効果もある。

【００４４】次に、自励式インバ−タを用いる図７の実
施例において、自励式インバ−タの電源を制御される電
力系統とは別の電力系統から得る本発明の他の実施例を
図９，図１０，図１１を用いて説明する。これらの方式
によれば、電力潮流を制御される電力系統がどのような
状態にあっても、制御装置の電源がこの電力系統の影響
を受けない他の系統より引き込んでいるので、正常に動
作することができる効果がある。また、電源を電圧階級
の低い系統より引き込めば、経済上も低くおさえること
ができる効果がある。

【００４５】図９の実施例は、制御電圧を自励式インバ
ータにより合成する事により、潮流を制御する図７の方
式であり、ａ相，ｂ相，ｃ相用の直列変圧器１−１〜１
−３，自励式インバータ２，制御用変圧器３を有する。ここで特徴的なことは自励式インバータ２の電源を大規
模な電源６、例えば発電所等を介した系統より引き込み
、自励式コンバータ４を介して、コンデンサ５に充電し
たエネルギーを用いる点にある。このように構成される
ことから、制御対象の電力系統Ａおよび電力系統Ｂがど
のような状態にあっても、自励式インバータ２の電源は
、大規模電源６によるため、電力系統Ａまたは電力系統
Ｂの影響を受けずに制御装置が動作することができる。

【００４６】図１０の実施例では自励式インバータ２の
電源は、制御対象電力系統Ｂから、発電電動機セット７
を介して自励式コンバータ４に引き込む。このように構
成されることから、制御対象電力系統とは発電電動機セ
ット７により分離することができ、自励式インバータ２
の電源は、該電力系統の影響を受けずに動作することが
できる。

【００４７】図１１の実施例では自励式インバータ２の
電源は、制御対象電力系統から直流送電８を介した系統
より自励式コンバータ４に引き込む。

【００４８】今までに説明した実施例においては２つの
事なる電力系統の一方の有効電力あるいは無効電力を制
御した場合、他方の潮流が一義的に定まってしまい所望
する潮流に独立に制御することができないという問題点
が存在するが、以下２つの異なった電力系統間の潮流を
、両系統側でそれぞれ独立に制御できる本発明の実施例
について図を用いて説明する。

【００４９】図１２に本発明の一実施例の電力潮流制御
システムの全体構成図を示し、図１３に概念的な機能構
成を示すように、本実施例では図７の基本構成において
さらに静止形無効電力補償装置６を有する点において相
違するので、静止形無効電力補償装置６との組合せ制御
を主体に説明する。この静止形無効電力補償装置６は無
効電力補償装置用変圧器７を介して電力系統Ｂに接続さ
れている。

【００５０】この電力潮流制御システムにおいて、直列
変圧器１で制御すべき指定潮流を静止形無効電力補償装
置６の接続されていない電力系統Ａから流入する電力で
指定するものとすると、このときの状態は前記数５，数
６のようであり、数６で示される制御電圧ＶＣを直列変
圧器１の２次巻線に印加することにより、電力系統Ａか
ら流入する有効電力および無効電力を制御できる。

【００５１】次に電力系統Ｂの制御すべき潮流を、電力
系統Ｂへ流出する無効電力で指定するものとし、この値
をＱＢ２とする。直列変圧器１から電力系統Ｂへ向って
流出する無効電力ＱＢ１，静止形無効電力補償装置６か
ら供給される無効電力をＱＳ　とし、この模様を図１４
に示す。このとき電力系統Ｂへ流出する無効電力ＱＢ２
は、ＱＢ２＝ＱＢ１＋ＱＳ　である。

【００５２】ここで、ＱＳ　はサイリスタ制御装置によ
り、静止形無効電力補償装置に流れる電流値を変えるこ
とによって制御できる。これにより、電力系統Ｂへ流出
する無効電力ＱＢ２を、電力系統Ａの潮流状態にかかわ
らず独立して制御できる。

【００５３】図１２の実施例では、静止形無効電力補償
装置６を直列変圧器１と組み合わせて使用したが、他の
実施例として容量を制御可能な分路リアクトルあるいは
容量を制御可能な電力用コンデンサを直列変圧器１と組
み合わせて使用する方法も考えられる。制御可能な分路
リアクトルとしてはサイリスタ制御リアクトル（ＴＣＲ
）がある。

【００５４】さらに図１５は直列変圧器１と同期調相機
９を組み合わせて使用した例である。同期調相機９は、
界磁電流を加減することによって無効電力の供給を制御
できるもので、界磁を過励磁にして運転すると一種のコ
ンデンサとして、また不足励磁で運転すると一種のリア
クタンスとして作用する。これによって、きめの細かい
制御が可能となる。

【００５５】前記図８の実施例において、直列変圧器１
を用いて電力系統間の潮流制御を給電指令所からの信号
によって自動制御させることについて説明した。この方
式によれば潮流を予め予定された指令信号に合致さすべ
く制御することが可能であるが、電力系統自体の変動を
即座に抑制する機能のものとしては不適当である。図１
８はこの点を改良した本発明の一実施例を示す。この装
置は、制御電圧演算装置２０が直列変圧器１の両端電圧
ＶＡ，ＶＢ、給電指令所からの指令信号Ｐ１　，Ｑ１　
の他に、直列変圧器１の通過電力Ｐを入力信号として制
御電圧指令値を得る点に有る。

【００５６】このように構成される図１６の実施例にお
いて制御電圧ＶＣ　により電力動揺を抑制する制御方式
について説明する。なお、以下の説明においてもその前
提として前記数１乃至数７が成立している。

【００５７】電力動揺は、線路に流れる有効電力の変動
となって表われる。通過電力の変化量とＶＣ　との関係
、即ちＶＣ　の電力制御特性は数４を数３に代入して得
た数８において、ＶＣ　＝Ｖ１Ｃ＋ｊＶ２Ｃとして展開
するとすれば数９，数１０を得る。

【００５８】

【数８】

【００５９】

【数９】

【００６０】

【数１０】

【００６１】従って、図１６の如き運転条件下において
、ＶＣ　を△ＶＣ　＝△Ｖ１Ｃ＋ｊ△Ｖ２　に制御した
時の有効電力の変化分△Ｐは数１１で表わされる。

【００６２】

【数１１】

【００６３】次に、直列変圧器１の通過電力を図１７に
示す安定化信号化回路を介して△ＶＣ　信号を算出する
。図１７に示す回路の特性は入力信号Ｐを一次遅れ回路３
１に導いて変動劣△Ｐのみを検出し、さらに一次遅れ進
み回路３２により、ゲイン及び変動の位相が代えられる
。従って、図１７の回路は変動する周波数により特性が
異なるが、これを今Ｇ（ｓ）と表現すると、通過電力Ｐ
と位相調整器による通過電力の制御量△Ｐｓ　との関係
は数１２で表わされる。

【００６４】

【数１２】

【００６５】次に以上の関係式を用いて、電力系統の動
特性を表わすと、図１８に示すブロック図となる。図１
８は例えば電力系統を１台の大きな同期発電機に等価変
換した形でその動特性を表わしたもので、Ｍは等価変換
した発電機の慣性定数、Ｄは制動係数、Ｋは同期化トル
ク係数である。また△δは回転子の位相角変化量、△Ｐ
ｅ，△Ｐｄはそれぞれ電力動揺時の同期化トルク成分、
制動トルク成分である。△Ｐａ　は外乱トルクである。Ｆは、図１６における直列変圧器の制御電圧の印加特性
により、直列変圧器を通過する電力の制御特性を表わし
たもので数１１で定義される。

【００６６】以上の安定化制御は、本制御により出力ト
ルク△Ｔｓ　がダンピング特性を有する事、即ち、△Ｐ
ｄ　と同相成分となるように安定化回路特性Ｇ（ｓ）を
適切に設定すれば実現出来る。この回路定数は電力動揺
の周期等に依存して適切に決める必要がある。１例とし
て、電力動揺周期を１秒とし、Ｔ１＝１秒，Ｔ２＝０．
０５秒，Ｔ３＝１秒と設定すれば、△Ｐｅ　から△Ｐｓ
までの位相特性は約５５°位相進みとなる。従って、△
Ｐｓ　のうち△Ｐｓ　×Ｓｉｎ５５°なる成分が△Ｐｄ
　と同相となりダンピングトルク成分を生じる事がわか
る。

【００６７】以上の例は位相補償の一方法について述べ
たものであるが、要は△Ｐｅ　から△Ｐｓ　まで９０°
位相進み補償が得られれば最も効果は大となる。他の例
では例えば、Ｇ＝−１，Ｔ２＝１．０，Ｔ３＝０等でも
よい。

【００６８】また、図１７に示した位相補償回路３２は
１段であるが、各種の周波数に対し、適切な位相補償が
出来るよう多段の補償回路とした場合も同様の効果を発
揮することは言うまでもない。これにより、従来不可能
であった電力系統間動揺の安定化が可能となった。

【００６９】最後に複数の電力系統が複数の連系線によ
り接続されているときの制御について説明する。図１９
は、電力系統Ａと電力系統Ｂが２つの連系線によりで連
系されている例について示したものであり、同図におい
て、ｌ１，ｌ２は連系線、Ｔｒ１，Ｔｒ２は直列変圧器
、Ｐ１，Ｐ２はそれぞれの連系線有効電力、Ｑ１，Ｑ２
は連系線無効電力、Ｓ０，Ｓ１〜Ｓ４　は信号線、Ｐｃ
，Ｑｃは有効電力及び無効電力を示す。連系線ｌ１，ｌ
２の有効電力Ｐ１，Ｐ２及び無効電力Ｑ１，Ｑ２は変成
器ＣＴ１，ＣＴ２　，信号線Ｓ１，Ｓ２を介して取り込
み、判断装置Ｃにおいて信号線Ｓ０　を介して取り込ま
れた指令値の有効電力Ｐｃ　及びＱｃ　との比較を数１
３，数１４により行う。

【００７０】

【数１３】

【００７１】

【数１４】

【００７２】ここで、△Ｐ，△Ｑはあらかじめ定めてあ
る許容制御誤差とする。条件を満足している場合には、
この状態で運用すればよく、満足していない場合には、
次の手法により、制御量を算出し、信号線Ｓ３，Ｓ４を
介して、直列変圧器の二次電圧を制御し、上記の条件を
満足するようにすればよい。

【００７３】つまり前記の数６においてこれは一個所の
連系線のみで連系されている場合であり、同一特性の直
列変圧器の設置されているｎ個所の連系線で連系されて
いる場合は、数６の電力指令値を１／ｎとして考えれば
よい。又は直列変圧器のもれリアクタンスが異なる場合
は、数６のＸに各々の値を用いればよい。

【００７４】次に、連系線の有効電力Ｐｃ　と、Ａ系統
側の無効電力Ｑｃ　，Ｂ系統側の無効電力Ｑｄ　が指定
された場合には、図２０のように直列変圧器二台を直列
に設け、これらの制御電圧ＶＣ１，ＶＣ２を算出し、こ
の電圧を直列変圧器に与えればよい。図２０において、
ＣＴ３，ＣＴ４は変成器、Ｔｒ１乃至Ｔｒ４は直列変圧
器、Ｓ１１乃至Ｓ１４は信号線、Ｑ３，Ｑ４は系統Ｂ側
の連系線１及び２の無効電力、Ｑｄ　は系統Ｂ側の無効
電力指令値とし、それ以外は図１９と同一機能を持つも
のとする。同図において、判断装置Ｃでは、変成器ＣＴ
１〜ＣＴ４を介して取り込んだ情報と指令値をもとに、
前記数１３，数１４のほかに数１５

【００７５】

【数１５】

【００７６】の条件を満足しているか否かの判断を判断
装置Ｃで行う。ここで、△Ｐ，△Ｑは前述の通りである
。条件を満足している場合には、この状態で運用すれば
よく、満足していない場合には、次式により、満足する
制御装置ＶＣ１，ＶＣ２を求め、信号線Ｓ３，Ｓ４，Ｓ
１３，Ｓ１４を介して直列変圧器の二次電圧を制御し、
上記の条件を満足するようにすればよい。具体的には、
数１６，数１７を実行すれば良い。

【００７７】

【数１６】

【００７８】

【数１７】

【００７９】ここで、Ｘ１，Ｘ２は二台の直列変圧器の
各々のもれリアクタンスである。

【００８０】このようにすることにより、各々の系統は
他の系統を意識することなく、自系統の条件で運用でき
、運用の自由度が増大し、安定限界が拡大し、供給信頼
度が向上する。

【００８１】これまでの説明は、全ての連系線に均等に
潮流をのせる例について説明したが、連系線毎に重み付
けする場合は、数１６，数１７式に用いるＰｃ，Ｑｃ，
Ｑｄ　に重み係数を加味して制御電圧の算出を行えばよ
い。次に連系線事故時には電力の制御が不可能となるから、
事故情報により、事故線路を切りはなし、事故線路を除
いた残りの連系線を対象として制御電圧の算出を行ない
、制御すればよい。このようにすることにより、何等事
故の影響をうけることなく系統運用をできる。直列変圧
器の一次及び二次回路の故障に対しては、いずれの故障
時にも、故障装置の接続されている連系線の潮流は制御
不可能になるから、故障情報により直列変圧器の一次側
及び二次側を切りはなし、この連係線を除いた残りの連
系線を対象として制御を行えばよい。

【００８２】以上説明したように、本発明によれば、複
数の連系線に二次電圧をベクトル的に高速かつ連続的に
制御できる直列変圧器を設置することにより、一つの連
系線の故障に対し、安定度限界の拡大に関しては何等支
障をうけることなく運用でき、安定度上の効果は極めて
大きい。また、高速かつ連続的に直列変圧器の二次電圧
の制御を行うことができるため、系統の外乱に対し、直
ちに対応できるため、安定度上の効果は極めて大きい。上記の点より電力の供給信頼度は大幅に向上する。その
上、複数の連系統を総括して制御しているため、一個所
の故障で効果が縮減することがない。

【００８３】

【発明の効果】本発明によれば異なる電力系統の電圧の
関係がどのような状態にあっても、線路の潮流の有効電
力と無効電力を制御できる電力潮流制御方法および電力
潮流制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電力潮流制御装置の基本構成図。

【図２】図１回路を表す正相等価回路。

【図３】図１回路の動作を説明するための電圧，電流ベ
クトル図。

【図４】図１回路の動作を説明するための電圧，電流ベ
クトル図。

【図５】制御電圧と各相電圧の関係を示す図。

【図６】本発明の電力潮流制御装置の他の実施例図。

【図７】本発明の電力潮流制御装置の他の実施例図。

【図８】本発明の電力潮流制御装置を適用した電力潮流
制御システム構成図。

【図９】別電力系統から電源を得る図７の電力潮流制御
装置の実施例図。

【図１０】別電力系統から電源を得る図７の電力潮流制
御装置の他の実施例図。

【図１１】別電力系統から電源を得る図７の電力潮流制
御装置の他の実施例図。

【図１２】静止型無効電力制御装置と組み合わせた電力
潮流制御システム構成図。

【図１３】図１２のシステムの概念的な機能構成図。

【図１４】図１２のシステムの動作説明図。

【図１５】図１２のシステムを同期調相機と組み合わせ
た図。

【図１６】電力潮流制御装置を電力系統安定化装置と組
み合わせたシステム構成図。

【図１７】図１６システムの位相調整制御の考え方を説
明する図。

【図１８】図１６システムを採用した電力系統の動特性
を説明するためのブロック図。

【図１９】電力系統間が複数連系線で接続される場合の
本発明装置の適用例。

【図２０】電力系統間が複数連系線で接続される場合の
本発明装置の適用例。

【符号の説明】

Ａ，Ｂ…電力系統、ｌ…連系線、Ｔｒ　…直列変圧器、
ＣＴ…変成器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】異なる電力系統の対応する各相を変圧器の
１次巻線を介して接続し、該変圧器の２次巻線に制御電
圧を印加し、系統電圧に対する前記制御電圧の位相と大
きさを制御することにより、前記電力系統の間の潮流を
制御する電力潮流制御方法。
【請求項２】直列変圧器と、該直列変圧器の２次巻線に
接続され、該２次巻線に位相と大きさが可変の制御電圧
を印加する制御電圧発生装置とを具備してなり、前記直
列変圧器の１次巻線の両端を異なる電力系統に接続して
用いる電力潮流制御装置。
【請求項３】それぞれ両端が異なる３相電力系統に接続
される３つの直列変圧器と、該各直列変圧器の２次巻線
にそれぞれ接続され、該２次巻線に位相と大きさが可変
の制御電圧を印加する３つの制御電圧発生装置とを具備
し、該各制御電圧発生装置は、前記３つの直列変圧器の
１次巻線の任意の点の電圧を電源とする３相変圧器を有
し、該３相変圧器の２次巻線にタップを設け、これらの
２次巻線を直列に接続して対応する前記直列変圧器の２
次巻線に接続してなる電力潮流制御装置。
【請求項４】それぞれ両端が異なる３相電力系統に接続
される３つの直列変圧器と、該各直列変圧器の２次巻線
にそれぞれ接続され、該２次巻線に位相と大きさが可変
の制御電圧を印加する３つの制御電圧発生装置とを具備
し、前記各直列変圧器はそれぞれ２次巻線が３巻線設け
られてなり、前記各制御電圧発生装置は、前記３つの直
列変圧器の１次巻線の任意の点の電圧を電源とする３相
変圧器を有し、該３相変圧器の２次巻線にタップを設け
、これらの２次巻線の電圧が加算されるように対応する
前記直列変圧器の２次巻線にそれぞれ接続してなる電力
潮流制御装置。
【請求項５】それぞれ両端が異なる３相電力系統に接続
される３つの直列変圧器と、該各直列変圧器の２次巻線
にそれぞれ接続され、該２次巻線に位相と大きさが可変
の制御電圧を印加する３つの制御電圧発生装置とを具備
し、前記各制御電圧発生装置は、前記直列変圧器の２次
巻線に３相変圧器を介して接続されたインバータを有し
てなり、該インバータを制御して前記直列変圧器の２次
巻線に印加する制御電圧の位相と大きさを調整するもの
とされた電力潮流制御装置。
【請求項６】直列変圧器と、該直列変圧器の２次巻線に
接続され、該２次巻線に制御電圧を印加する制御電圧発
生装置とを具備してなる電力潮流制御装置の使用方法に
おいて、前記直列変圧器の１次巻線の両端に異なる電力
系統を接続し、前記制御電圧発生装置により前記２次巻
線に印加する制御電圧の大きさと位相を制御して、前記
異なる電力系統間の潮流を制御することを特徴とする電
力潮流制御装置の使用方法。
【請求項７】直列変圧器と、該直列変圧器の２次巻線に
接続され、該２次巻線に制御電圧を印加する制御電圧発
生装置とを具備してなる電力潮流制御装置の使用方法に
おいて、前記直列変圧器の１次巻線の両端に異なる電力
系統を接続し、前記制御電圧発生装置により前記２次巻
線に印加する制御電圧の大きさと位相を制御して、前記
異なる電力系統間の潮流を制御するとともに、前記電力
系統のいずれかにおいて短絡事故が発生したとき、前記
直列変圧器の２次巻線を開放することを特徴とする電力
潮流制御装置の使用方法。
【請求項８】直列変圧器と、該直列変圧器の２次巻線に
接続され、該２次巻線に位相と大きさが可変の制御電圧
を印加する制御電圧発生装置とを具備してなり、前記直
列変圧器の１次巻線の両端を異なる電力系統に接続し、
与えられる有効電力と無効電力の指令値に基づいて前記
制御電圧の位相と大きさを決定し、これに基づいて前記
制御電圧発生装置を制御する構成の電力潮流制御システ
ム。
【請求項９】それぞれ両端が異なる３相電力系統に接続
される３つの直列変圧器と、該各直列変圧器の２次巻線
にそれぞれ接続され、該２次巻線に位相と大きさが可変
の制御電圧を印加する３つの制御電圧発生装置とを具備
し、前記各制御電圧発生装置は、前記直列変圧器の２次
巻線に３相変圧器を介して接続されたインバータを有し
てなる電力潮流制御装置において、該インバータの電源
を、電力潮流を制御しようとしている電力系統の動揺の
影響を受けない電源より引き込んだ電力潮流制御装置。
【請求項１０】直列変圧器と、該直列変圧器の２次巻線
に接続され、該２次巻線に位相と大きさが可変の制御電
圧を印加する制御電圧発生装置とを具備してなり、前記
直列変圧器の１次巻線の両端を異なる電力系統に接続し
て用いる電力潮流制御装置と、前記異なる電力系統の一
方あるいは両方に静止形無効電力補償装置あるいは同期
調相機を接続し、組み合わせて運転し前記異なる電力系
統間の潮流を両系統においてそれぞれ独立に制御する電
力潮流制御方法。
【請求項１１】直列変圧器と、該直列変圧器の２次巻線
に接続され、該２次巻線に位相と大きさが可変の制御電
圧を印加する制御電圧発生装置とを具備してなり、前記
直列変圧器の１次巻線の両端を異なる電力系統に接続し
、前記異なる電力系統の一方の潮流を、与えられる有効
電力と無効電力の指令値に基づいて前記制御電圧の位相
と大きさを決定し、これに基づいて前記制御電圧発生装
置を制御し、また、前記異なる電力系統の他方の潮流を
、与えられる無効電力あるいは電圧の指令値に基づいて
静止形無効電力補償装置あるいは同期調相機を制御する
構成の電力潮流制御システム。
【請求項１２】２つの異なる電力系統間の潮流を両系統
においてそれぞれ独立に制御する目的で、直列変圧器と
、該直列変圧器の２次巻線に接続され、該２次巻線に位
相と大きさが可変の制御電圧を印加する制御電圧発生装
置とを具備してなり、前記直列変圧器の１次巻線の両端
を異なる電力系統に接続して用いる電力潮流制御装置と
、前記２つの異なる電力系統の一方あるいは両方に静止
形無効電力補償装置あるいは同期調相機を接続して用い
る、前記電力潮流制御装置と静止形無効電力補償装置お
よび同期調相機の使用方法。
【請求項１３】電力系統を連系する位相調整装置におい
て、誤位相調整量、又は２次励磁による直列変圧器方式
にあっては該２次励磁電圧量の制御信号として、該位相
調整装置の通過電力を検出し、その変動分を抽出して、
制御信号とするまたは他の信号と加算して制御信号とす
ることを特徴とする位相調整装置。
【請求項１４】系統間が複数の地点で連系され、それぞ
れの連系線には、二次電圧をベクトル的に制御できる直
列変圧器が接続されている系統において、それぞれの連
系線の潮流、電圧及び故障情報を収集し、それら及び指
令値をもとに、上記直列変圧器の二次電圧及び二次回路
を制御することを特徴とした電力系統制御装置。
【請求項１５】請求項１４において、連系線に設ける直
列変圧器を二台直列に接続し、各々別個の制御信号によ
り制御することを特徴とした電力系統制御装置。
【請求項１６】請求項１４において、直列変圧器の二次
変圧の制御方法は全ての連系線を均一に制御することを
特徴とした電力系統制御装置。
【請求項１７】請求項１４において、直列変圧器の二次
電圧制御方法は各連系線毎に設けた重みに従って制御す
ることを特徴とした電力系統制御装置。
【請求項１８】請求項１４において、指令値は有効電力
、無効電力及び電圧とすることを特徴とした電力系統制
御装置。