JPH0433113A - 無効電力補償装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、電力系統を安定化させるために使用される無
効電力補償装置に関する。

（従来の技術） 無効電力補償装置はサイリスタ等の半導体スイッチを利
用した無効電力供給装置でその出力量を調整して電力系
統の電圧の安定化や安定度の向上を図るものである。

第２図はこの種の従来の無効電力補償装置の構成を示し
、サイリスタ制御リアクトルとコンデンサとを組合わせ
たものである。ここで、サイリスタ１−１およびｌ−２
の逆並列回路がリアクトル２に直列接続され、これによ
ってサイリスタ制御リアクトルが形成されている。この
サイリスタ制御リアクトルはコンデンサ３と並列にして
、変圧器４の二次側と図示省略の接地点との間に接続さ
れる。

なお、変圧器４の一次側は電力系統に接続されている。

一方、電力系統の電流を検知するために計器用変成器５
−１が設けられ、さらに、変圧器４の一次側電流を検出
するために計器用変流器６−１が設けられている。この
うち、計器用変成器５−１は電圧検出回路７に接続され
、この電圧検出回路７の出力が減算器９−１の被減算入
力として加えられ、基準電圧設定器８の設定値が減算器
９−１の減算入力として加えられる。また、減算器９−
１の出力がもう一つの減算器９−２の被減算入力として
加えられる。一方、計器用変流器６−１は電流検出回路
１０に接続され、この電流検出回路１０の出力が、比例
回路Ｕを介して、減算器９−２の減算入力として加えら
れる。そして、減算器９−２の出力はリミッタ付比例積
分回路１２に加えられ、このリミッタ付比例積分回路１
２の出力は点弧角決定回路１３に加えられ、さらに、こ
の点弧角決定回路１３の出力はゲートパルス発生回路１
４に加えられる。ゲートパルス発生回路１４には計器用
変成器５−１も接続され、ここで、サイリスタ１−１　
、１−２の制御信号が生成される。

次にこの無効電力補償装置の動作を説明する。

電力系統に接続された計器用変成器５−１と、電圧検出
回路７とによって系統電圧Ｖが検出される。

減算器９−１はこの検出電圧■と、基準電圧設定器８の
基準電圧ｖｒｅｆ’との差である誤差電圧ΔＶを演算す
る。

一方、計器用変流器６−１と、電流検出回路１０とによ
って無効電力補償装置の出力電流Ｉ　　が検ｖＣ 出される。この検出電流Ｉ　　は比例回路１１によｖＣ すＫ　倍され電圧に変換される。減算器９−２はこの電
圧と誤差電圧ΔＶの差（ΔＶ−に、・ｌ５Ｖｅ　）を演
算してリミッタ付比例積分回路１２に加える。

リミッタ付比例積分回路１２はこの差（ΔＶ−に８・Ｉ
　　）に対して比例、積分演算を実施するこｖＣ とにより、その差が零になるようなサイリスタ制御リア
クトル電流Ｉｔａｒを演算する。点弧角決定回路１３は
この電流Ｉｔｃｒを流すようにサイリスタの点弧角αを
決定する。ゲートパルス発生回路１４は点弧角αを持っ
たゲートパルスを発生してサイリスタｌ−１、ｌ−２の
ゲートに加える。この結果、サイリスタ制御リアクトル
にはリミッタ付比例積分回路１２の演算電流Ｉｔｃｒが
流れ、この電流が電力系統に供給される。

第３図はこの無効電力補償装置の電圧−電流特性の一例
である。同図において、縦軸は系統電圧Ｖを示し、横軸
は無効電力補償装置ＳｖＣの出力電流Ｉ　　を示してい
る。ここで、折線◎−■−ｖＣ ■は基準電圧ｖ、８．を１．Ｏｐｕに設定したときの電
圧−電流特性である。また、折線◎−＠−◎は基準電圧
Ｖｒｅｆ’を１．１　ｐｕに設定したときの電圧−電流
特性である。なお、直線部分■−■および◎−◎の傾き
は比例回路１１のゲインＫ　によって決定される。

（発明が解決しようとする課題） 上述した従来の無効電力補償装置において、通常時は基
準電圧ｖｒ８ｆは、例えば、１．０　ｐｕに設定される
。いま、この基準電圧Ｖｒｅｆを１．１　ｐｕのように
高めに設定すると、無効電力補償装置は系統電圧を１．
１ｐｕに維持しようとして進み無効電力を出力する。こ
の場合、変圧器４の鉄損と銅損は非常に大きな値となり
、この値が変圧器の規格値を超えると無効電力補償装置
から切離さなければならなくなる。

従って、従来の無効電力補償装置にあっては、基準電圧
ｖ、８．を高く設定すると、その切離しによって無効電
力を補償するものがなくなり、電力系統が不安定になっ
てしまうという問題があった。

この発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
で、変圧器の過負荷を防止すると共に、電力系統からの
切離しを防止して、電力系統を一層安定化させることの
できる無効電力補償装置を得ることを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この発明は、変圧器を介して電力系統に連系される無効
電力補償装置において、前記変圧器が過負荷にならない
範囲の上限部に設定した設定値以下に、出力無効電力を
制限する過負荷防止リミッタを備えたものである。

（作　用） この発明においては、出力無効電力値を、変圧器が過負
荷にならない範囲の上限部に設定した設定値以下に制限
したので、理想値に比べてその出力は若干制限されるが
、過負荷のために系統から切離されることに比べれば、
系統の安定化という点ではるかに有効である。

（実施例） 第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。図中、従来装置を示した第２図と同−の要素には
同一の符号を付してその説明を省略する。そして、従来
装置に対して破線で囲まれた過負荷防止リミッタ２１を
新たに付加されている。

ここで、変圧器４の二次側電圧を検出するために計器用
変成器５−２が、変圧器４の二次側電流を検出するため
に計器用変流器６−２がそれぞれ設けられ、各二次側が
無効電力検出回路１５に接続されている。この無効電力
検出回路１５の出力は減算器９−３の被減算入力として
加えられ、変圧器４に流入する進み無効電力の規制値を
設定する設定器１６の出力が減算器９−３の減算入力と
して加えられる。

また、この無効電力検出回路１５の出力はもう一つの減
算器９−４の被減算入力としても加えられ、変圧器４に
流入する遅れ無効電力の規制値を設定する設定器１７の
出力が減算器９−４の減算入力として加えられる。そし
て、減算器９−３の出力は負の値のみを通過させる負値
通過回路１８に加えられる。

さらに、この負値通過回路１８の出力は、ゲインに１時
定数Ｔの一次遅れ回路２０−１を介して、減算器９−５
の減算入力として加えられる。なお、この減算器９−５
の被減算人力としてリミッタ付比例積分回路１２の出力
が加えられる。一方、減算器９−４の出力は正の値のみ
を通過させる正値通過回路１９に加えられる。さらに、
この正値通過回路１９の出力は、ゲインに１時定数Ｔの
一次遅れ回路２０−２を介して、減算器９−６の減算入
力として加えられる。なお、この減算器９−６の被減算
入力として減算器９−５の出力が加えられ、この減算器
９−６の出力が点弧角決定回路１３に加えられる。

上記のように構成された本実施例の動作を以下に説明す
る。

設定器１６によって無効電力の規制値を−１，０ｐｕに
設定し、設定器１７によって無効電力の規制値を＋１．
０ｐｕに設定したとする。一方、第３図における基準電
圧ｖｒ　ｅ　（−１，１ｐｕの時の電圧−電流特性（◎
−■−◎）を見ると、０点および０点ではＶＸＩ−±１
．１　ｐｕでＶＸＩ−±１．０　ｐｕを超えている。

先ず、０点、つまり、進み無効電力が−１，０ｐｕを超
えている場合について考える。

このとき、計器用変成器５−２および計器用変流器６−
２の各検出値に基づいて、無効電力検出回路１５は無効
電力Ｖｘ　Ｉ　−−１，１ｐｕを検出する。この無効電
力−１，１ｐｕに対して減算器９−３は設定器１６の設
定値−１，Ｏｐｕとの差分を演算し、−０，１ｐｕを算
出して負値通過回路１８に加える。演算値は負であるの
で負値通過回路１８を通過して一次遅れ回路２０−１に
加えられる。この場合、−次遅れ回路２０−１のゲイン
Ｋが大きいとリミッタ−の効果は大きく、無効電力補償
装置の出力は即座に−１，０ｐｕ以下（絶対値は１．０
　ｐｕより小さい）に制限される。

第３図の０点において、リミッタ付比例積分回路１２の
出力は本来「０」であるが、サイリスタ制御リアクトル
の出力電流を「０」にするとコンデンサ３の出力する進
み無効電力が−１，０ｐｕ以上となり、変圧器４にとっ
ては過負荷となる。

従って、−次遅れ回路２０−１の出力は、無効電力補償
装置の出力無効電力が−１，０ｐｕになるまで負の値を
増加させる。つまり、減算器９−５の出力は正の値を増
加させ、サイリスタ制御リアクトルの出力電流を増加さ
せる。サイリスタ制御リアクトルの電流を増加させる作
用は、無効電力補償装置から出力する無効電力が−１，
０ｐｕ以下になるまで、すなわち、無効電力検出回路１
５の出力が設定器１６の設定値−１，０以下になるまで
続く。

これにより、無効電力補償装置が出力する無効電力は−
１，０ｐｕ以下に抑えられる。その結果、第３図の電圧
−電流特性は◎−■−◎ではなく、◎−■−■−〇とな
り無効電力補償装置が出力する進み無効電力は常に−１
，０びｐｕ以下となる。

次に、無効電力補償装置が出力する遅れ無効電力が＋１
．Ｏｐｕ以上になった場合の動作を説明する。

第３図において、無効電力補償装置の出力が０点におけ
る＋１．１　ｐｕとすると、規制値１．０を超えている
。

このとき、計器用変成器５−２および計器用変流器６−
２の各検出値に基づいて、無効電力検出回路１５は無効
電力Ｖｘ　Ｉ　−＋１．１　ｐＵを検出する。この無効
電力＋１．１　ｐｕに対して減算器９−４は設定器１６
の設定値＋１．０　ｐｕとの差分を演算し、＋ｏ、ｔｐ
ｕを算出して正値通過回路１９に加える。この演算値は
正であるので正値通過回路１９を通過して一次遅れ回路
２０−２に加えられる。

第３図の０点において、リミッタ付比例積分回路１２の
出力は、サイリスク制御リアクトルの出力電流を最大に
するようになっている。

従って、−次遅れ回路２０−２の出力は、無効電力補償
装置の出力無効電力が＋１．０　ｐｕになるまで正の値
を増加させる。つまり、リミッタ付比例積分回路１２の
出力は正の側に最大になっているので、−次遅れ回路２
０−２の出力を減算器９−８の減算入力に加えて、この
減算器９−６からリミッタ付比例積分回路１２より小さ
い値を出力させ、サイリスタ制御リアクトルの出力電流
を減少させる。このようにサイリスタ制御リアクトルの
電流を減少させる作用は、無効電力補償装置から出力す
る無効電力が＋１．０　ｐｕ以下になるまで、すなわち
、無効電力検出回路Ｉ５の出力が設定器１６の設定値＋
１，０以下になるまで続く。

これにより、無効電力補償装置が出力する無効電力は＋
１．０　ｐｕ以下に抑えられる。その結果、第３図の電
圧−電流特性は◎−◎−◎ではなく、◎−■−■−■−
Ｈとなり常に無効電力補償装置が出力する進み無効電力
は＋１．０　ｐｕ以下となる。

かくして、この実施例によれば、無効電力を増大させた
場合に起こり得る変圧器４の過負荷を防止することがで
きる。

なお、上記実施例においては、無効電力の規制値を±１
．０　ｐｕに設定したが、この値は変圧器が過負荷にな
らない範囲の上限部であれば他の値に設定してもよい。

〔発明の効果〕

以上の説明によって明らかなようにこの発明によれば、
変圧器が過負荷にならない範囲の上限部に設定した設定
値以下に、出力無効電力を制限する過負荷防止リミッタ
を備えているので、変圧器の過負荷が防止されると共に
、電力系統からの切離しを防止でき、これにより、電力
系統を一層安定化させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示す回路図、第２
図は従来の無効電力補償装置の構成を示すブロック図、
第３図は無効電力補償装置における電流−電圧特性図で
ある。 １−１　、　　ｌ−２・・・サイリスタ、２・・・リア
クトル、３−・・コンデンサ、４・・・変圧器、５−１
　、５−２−・・計器用変成器、ｅ−ｔ　、　８−２・
・・計器用変流器、７・・・電圧検出回路、８・・・基
準電圧設定器、９−１〜９−６・・・減算器、工０・・
・電流検出回路、１１由比例回路、Ｉ２・・・リミッタ
付比例積分回路、１３・・・点弧角決定回路、１４・・
・ゲートパルス発生回路、１５・・・無効電力検出回路
、１８．１７・・・設定器、Ｉ８・・・負値通過回路、
Ｉ９・・・正値通過回路、２０−１２０−２・・・−次
遅れ回路、２１・・・過負荷防止リミッタ。 第、３図 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 変圧器を介して電力系統に連系される無効電力補償装置
   において、前記変圧器が過負荷にならない範囲の上限部
   に設定した設定値以下に、出力無効電力を制限する過負
   荷防止リミッタを備えたことを特徴とする無効電力補償
   装置。