JPH0552521B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は電力系統に接続されるコンデンサの
バンク数を増減させることにより当該電力系統の
無効電力を段階的に補償する静止形無効電力補償
装置の制御方式に関する。

〔従来の技術〕

電力需要の増大に伴つて電力系統は拡大され、
送電線が長距離大容量化されるに従つて回路のイ
ンダクタンスも増大している。その結果電源や負
荷が遮断されたとき、あるいは系統事故たとえば
接地事故時に当該電力系統の電圧安定度の維持が
困難となる。それ故この電力系統の中間に調相設
備を設け、この調相設備設置点における無効電力
を制御することにより、この設置点の電圧維持と
系統安定度の向上が図られている。

容量性無効電力を補償する調相設備として同期
調相機を用いるのは動作の速応性と保守性に難点
があるため、電力系統に並列接続せるコンデンサ
バンクを遮断器で開閉制御するものが多用されて
いるが、これも高頻度の開閉動作をさせると遮断
器の寿命に難点がある。よつて現在では並列接続
されている半導体スイツチ（主としてサイリスタ
スイツチ）とこの半導体スイツチにより開閉制御
されるコンデンサバンクの複数組を電力系統に並
列接続してなる静止形無効電力補償装置が使用さ
れるようになつている。

第１図は上述の静止形無効電力補償装置とその
制御回路の従来例を示す回路図であつて４組のコ
ンデンサバンクを開閉制御する場合であるが、回
路図が複雑になるのを避けるために３相回路部分
は単線で表示している。

第１図において１なる電力系統には遮断器９を
介して１号コンデンサバンク１０，２号コンデン
サバンク２０，３号コンデンサバンク３０，４号
コンデンサバンク４０なる４組のコンデンサバン
クが接続されている。ここで各コンデンサバンク
１０，２０，３０，４０はそれぞれ３相のコンデ
ンサであつて、このコンデンサバンクには各相毎
に逆並列接続されたサイリスタスイツチ１１，２
１，３１，４１が直列接続されているので、この
サイリスタスイツチ１１，２１，３１，４１をオ
ンすればそれに対応するコンデンサバンクが電力
系統１に接続され、オフにすれば当該コンデンサ
バンクは切離されることになる。

一方電力系統１には計器用変圧器２と、この変
圧器２の出力を整流する整流器３が接続されて当
該電力系統１の電圧実際値が検出され、また系統
電圧設定器４からは電圧目標値が出力される。こ
の電圧実際値と電圧目標値との偏差電圧が加算点
６にて演算され、電圧調節器７を経てコンパレー
タ１３，２３，３３，４３に入力される。これら
のコンパレータ１３，２３，３３，４３にはそれ
ぞれ動作電圧設定器１２，２２，３２，４２で設
定される動作電圧が入力されているから、上述の
偏差電圧とこの動作電圧設定値とが一致すると
き、コンパレータ１３，２３，３３，４３からの
出力によりパルス発生器１４，２４，３４，４４
が動作してサイリスタスイツチ１１，２１，３
１，４１をオンさせる。

たとえば動作電圧設定器１２の設定電圧を−Ｅ
とし、動作電圧設定器２２はこれの２倍の電圧−
2Eに設定し、さらに動作電圧設定器３２と４２
はそれれ３倍の電圧−3Eと４倍の電圧−4Eに設
定しておけば、電力系統１の電圧実際値が低下し
て電圧目標値との偏差が−Ｅなる値になるとコン
パレータ１３が動作してサイリスタスイツチ１１
がオンし、１号コンデンサバンク１０が電力系統
１に接続される。このとき１号コンデンサバンク
１０の進相容量により電力系統１の電圧実際値は
ほぼ電圧目標値に回復するように動作電圧設定器
１２を設定しておく。さらに上述の偏差電圧が−
2Eになればコンパレータ１３に引続いてコンパ
レータ２３も動作して１号コンデンサバンク１０
と２号コンデンサバンク２０が電力系統１に接続
されるし、電圧実際値が大幅に低下して偏差電圧
が−4Eになれば、１号から４号までのコンデン
サバンク１０，２０，３０，４０がすべて電力系
統１に接続されることになる。

上述のようにして電力系統１に必要なバンク数
のコンデンサが結合されて当該電力系統１の電圧
が回復するために偏差電圧が零になつて電力系統
１に結合されたコンデンサバンクが再び解列され
るのを防ぐために、加算点６にはバイアス電圧設
定器５からのバイアス電圧が加算されるように構
成される。すなわち電圧目標値に対して電圧実際
値の方がＥだけ低いと偏差電圧は−Ｅとなり、コ
ンパレータ１３が動作して１号コンデンサバンク
１０が電力系統１に並列接続され、この電力系統
１の電圧すなわち電圧実際値は上昇して上述の偏
差電圧は−Ｅから零に戻る。しかしコンパレータ
１３は同時に常時開であるバイアス接点５１を閉
にするので、これにともないで出力電圧が−Ｅに
設定されているバイアス設定抵抗５５からの設定
電圧は加算器５９を介して加算点６に与えられる
ので、結局コンパレータ１３へ入力する偏差電圧
は−Ｅとなり、１号コンデンサバンク１０は電力
系統１に接続された状態を維持することとなる。

バイアス電圧設定器５はコンパレータ１３によ
り動作するバイアス接点５１の他にコンパレータ
２３，３３，４３の動作に伴つてそれぞれ別個に
開閉されるバイアス接点５２，５３，５４と、加
算器５９と、これらバイアス接点を介して加算器
５９にバイアス設定電圧を供給するバイアス設定
抵抗５５，５６，５７，５８とで構成されている
のであるが、上述のバイアス設定抵抗５５，５
６，５７，５８はそれぞれが−Ｅなる電圧に設定
されている。それ故電力系統１の電圧が大きく変
動して偏差電圧が−4Eになれば、４組のコンパ
レータ１３，２３，３３，４３からの信号により
１号〜４号コンデンサバンク１０，２０，３０，
４０はすべて電力系統１に接続されるのである
が、同時に４組のバイアス接点５１，５２，５
３，５４は閉路して加算器５９の出力すなわちバ
イアス電圧設定器５の出力は−4Eとなるから、
各コンデンサバンク１０，２０，３０，４０は電
力系統１に接続された状態を維持するのである。

電力系統１の電圧が電圧目標値よりも上昇すれ
ば、上述とは逆に偏差電圧の値は零方向に変化す
るから、コンデンサバンクは４号→３号→２号の
順序で電力系統１から解列される。なお各コンパ
レータ１３，２３，３３，４３は動作にヒステリ
シスを持たせて、サイリスタスイツチ１１，２
１，３１，４１がオン・オフ動作を頻繁に繰返す
のを防止している。

第２図はコンデンサ運転バンク数を示すグラフ
であつて、横軸は偏差電圧、縦軸は運転バンク数
をあらわしており、破線Ｙで示すように偏差電圧
が−Ｅ，−2Eと増加するのに対応して運転バンク
数も増加している。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで第１図に示すような従来例の回路にお
いては、たとえば２号コンデンサバンク２０が点
検中あるいは故障などの理由で電力系統１に接続
できないようにロツクされているとすると、第２
図の２点鎖線Ｚで示すように、電力系統の電圧が
低下して偏差電圧が−2Eになつたとき、１台目
のバンクすなわち１号コンデンサバンク１０は運
転しているけれども２台目の２号コンデンサバン
ク２０は運転に入らず、偏差電圧が−3Eになつ
たときにやつと３号コンデンサバンク３０が２台
目として運転状態に入るようになるのは、上述の
説明からもあきらかである。すなわち運転から除
外されて休止中のコンデンサバンクがあると、従
来の回路では必要なコンデンサバンク数を電力系
統１に接続できないことがあるので、無効電力補
償が十分でないという欠点を有する。

この発明は、休止中のコンデンサバンクがあつ
ても、電力系統に所要のバンク数のコンデンサを
接続できるようなされている静止形無効電力補償
装置の制御方式を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明において
は、電力系統の電圧実際値と電圧目標値との偏差
電圧が、あらかじめ動作順位が定められている複
数のコンデンサバンクに各別に設定された動作電
圧と一致するとき、この一致電圧に対応するコン
デンサバンクを電力系統に投入させまたは遮断さ
せるとともに、当該動作コンデンサバンクの容量
に対応するバイアス電圧を偏差電圧に加算または
減算する静止形無効電力補償装置の制御装置に対
して、偏差電圧が複数のコンデンサバンク中の休
止コンデンサバンクの動作電圧と一致するとき、
偏差電圧と休止コンデンサバンクを示すバンク休
止信号とに基づいて、動作順位が当該休止コンデ
ンサバンクの次順位にあるコンデンサバンクに動
作信号を転送する第１の部分回路と、偏差差電圧
と動作信号とに基づいて、当該休止コンデンサバ
ンクの容量に対応するバイアス電圧を偏差電圧に
加算する第２の部分回路と、を設けた。

〔作用〕

上記の技術手段により、休止中のコンデンサバ
ンクに動作の順番が来れば、この動作指令を休止
中のコンデンサバンクの次に動作するコンデンサ
バンクに転送するとともに、当該休止中のコンデ
ンサバンクの容量に対応するバイアス電圧を発生
させることにより偏差電圧を大きくして電圧実際
値を見掛け上低下させ次順位のコンデンサバンク
を動作させるようにして、電力系統の電圧維持に
必要なコンデンサバンク数を確保する。

〔実施例〕

第３図は本発明の実施例を示す基本回路図であ
る。この第３図において、電力系統１の電圧は計
器用変圧器２と整流器３により電圧実際値として
加算点６に印加され、系統電圧設定器４からの電
圧目標値も加算点６に印加されるが、さらにバイ
アス電圧設定器５からのバイアカ電圧もこの加算
点６に印加されるようになつている。この加算点
６において電圧実際値と電圧目標値との偏差が演
算され、この偏差電圧は電圧調節器７を経て４組
のコンパレータ１３，２３，３３，４３に与えら
れるのであるが、各コンパレータはそれぞれ動作
電圧設定器１２，２２，３２，４２から入力され
る動作電圧と上述の偏差電圧とを比較して、両電
圧が一致するとそのコンパレータの出力はコンデ
ンサバンク選択回路６０を介してパルス発生器１
４，２４，３４，４４に与えられる。このパルス
発生器１４，２４，３４，４４の出力により図示
していないサイリスタスイツチ１１，２１，３
１，４１（第１図参照）がオン・オフして、同じ
く図示していない１号〜４号コンデンサバンク１
０，２０，３０，４０（第１図参照）が電力系統
１に接続あるいは解列されるのである。

バイアス電圧設定器５はバイアス電圧を設定す
る４個のバイアス設定抵抗５５〜５８と、これら
で設定されるバイアス電圧を別個に加算器５９に
伝えるための４個のバイアス接点５１〜５４と、
これらのバイアス電圧を加え合わせて出力する加
算器５９とからなつており、バイアス接点５１〜
５４の開閉はコンデンサバンク選択回路６０によ
り制御される。このバイアス電圧設定器５から出
力されるバイアス電圧は加算点６において前述の
偏差電圧に加算されるようになつているのは、第
１図の従来例の場合と同じである。

動作電圧設定器１２の設定電圧を−Ｅ、また動
作電圧設定器２２と３２と４２の設定電圧をそれ
ぞれ−2E，−3E，−4Eとするならば、電力系統１
の電圧低下につれてコンデンサバンクは１号→２
号→３号→４号の順序で電力系統１に接続され、
次いで電圧が上昇すれば４号→３号→２号→１号
の順序で解列されることになる。このコンデンサ
バンク投入と解列の順番を変更したいときは、動
作電圧設定器１２，２２，３２，４２の設定電圧
の大小関係を変更すればよい。さらに上述のよう
にコンデンサバンクの投入と解列はＥなる電圧段
階毎に行なわれるので、４組のバアス設定抵抗５
５〜５８はそれぞれ−Ｅなるバイアス電圧に設定
しておく。

第４図はコンデンサバンク選択回路６０を構成
する論理回路の部分を示す部分回路図である。こ
の第４図において１５，２５，３５，４５はコン
パレータ信号入力端子であつて、端子１５はコン
パレータ１３の出力側に接続されていて、電圧調
節器７からこのコンパレータ１３に入力される偏
差電圧が動作電圧設定器１２で設定される−Ｅな
る設定電圧よりも小なるときはコンパレータ１３
の出力は論理０であるが、偏差電圧の方が−Ｅよ
りも大となる論理１を出力し、この論理信号が端
子１５に入力されるのである。同様に端子２５に
はコンパレータ２３の出力信号が印加され、端子
３５と４５にはそれぞれコンパレータ３３と４３
の出力信号が印加される。

１６，２６，３６，４６はバンク休止信号入力
端子であつて、１号コンデンサバンク１０が運転
休止のとき、端子１６には論理１信号が入力され
るが、１号コンデンサバンク１０が運転可能なと
き、この端子１６には論理０信号が入力されてい
る。同様に端子２６には２号コンデンサバンク２
０から運転可能か休止かの信号が入力され、端子
３６と４６にはそれぞれ３号と４号のコンデンサ
バンクから同様の信号が入力される。

１７，２７，３７，４７はそれぞれパルス発生
器１４，２４，３４，４４への信号を出力するパ
ルス発生器駆動信号出力端子であつて、コンデン
サバンクを電力系統１に接続させるためにサイリ
スタスイツチをオンさせたいとき、そのコンデン
サバンクに対応する端子からは論理１信号を出力
するようになつている。なお６１から７６までは
AND素子、９１から９８まではOR素子、１１１
から１１４まではNOT素子である。

前述したようにコンパレータ１３に入力する偏
差電圧が−Ｅになると、このコンパレータ１３の
出力すなわち入力端子１５の入力は論理０から論
理１に変化する。このとき１号コンデンサバンク
１０が運転可能であるならば入力端子１６の入力
信号は論理０従つてNOT素子１１１の出力は論
理１であるから、AND素子７３の出力は論理１
となり、１号コンデンサバンク１０は電力系統１
に接続される。

それにも拘らず電力系統１の電圧がさらに低下
して偏差電圧が−2Eまで拡大すれば、コンパレ
ータ２３の出力も論理０から論理１に変化する。
このとき２号コンデンサバンク２０が運転可能で
あるならば、上述と同様の動作で当該２号コンデ
ンサバンク２０は電力系統１に接続されるのであ
るが、当該バンク２０が休止中ならば入力端子２
６には論理１が入力されているのでNOT素子１
１２の出力は論理０となる。従つてAND素子７
４の出力は論理０となり、当該バンク２０を電力
系統１に接続する指令の出力は阻止される。しか
しながらAND素子６４の２組の入力信号はとも
に論理１であるため、このAND素子６４が出力
する論理１信号はOR素子９３とOR素子９７と
AND素子７５を経て出力端子３７から出力され
て３号コンデンサバンク３０を電力系統１に接続
させる。すなわち２号バンク２０を動作させたい
ときに、この２号バンク２０が休止中であると、
次の動作順位にある３号バンク３０を動作させる
のである。このときもしも３号バンク３０も休止
中であるならば、その次の動作順位にある４号バ
ンク４０を動作させることになる。

第５図はコンデンサ選択回路６０を構成する論
理回路の第２の部分回路図であるが、この第５図
に記載の回路の一部分は第４図の回路と重複して
記載されている。すなわち２５はコンバレーダ２
３からの信号入力端子であり、１６，２６，３
６，４６はバンク休止信号入力端子であつて、そ
の入力信号の状態は第４図で説明済みのものと同
じである。さらにAND素子６４，６５，６６も
第４図に記載済みのものである。

この第５図において１８，２８，３８，４８は
バンク動作信号入力端子であつて、１号コンデン
サバンク１０が動作して電力系統１に接続される
と、端子１８の入力信号は論理１となる。同様に
端子２８と３８と４８はそれぞれ２号と３号と４
号のコンデンサバンク２０，３０，４０が電力系
統１に接続されると論理１となり、それ以外のと
きは論理０である。

１９，２９，３９，４９はバイアス接点駆動信
号出力端子であつて、この出力端子１９から論理
１が出力されるバイアス接点５１が閉路し、論理
０のときはバイアス接点５１は開路状態のままで
ある。同様に端子２９と３９と４９からの出力信
号はそれぞれバイアス接点５２と５３と５４を駆
動する。また７７から８０まではAND素子、９
９から１０１まではOR素子である。

回路図が複雑になるのを避けるために、第５図
ではコンパレータ２３から端子２５に入力される
信号の回路のみを記載しているが、他のコンパレ
ータ１３，３３，４３からの信号を処理する回路
は、この第５図と同様の構成となる。

第５図においてコンパレータ２３の出力すなわ
ち端子２５の入力が論理０から論理１に切替わつ
たときに、２号コンデンサバンク２０が動作可能
状態にあれば当該コンデンサバンク２０は電力系
統１に接続されるとともに論理１信号が端子２８
から入力される。よつてAND素子７７の出力は
論理１となり、OR素子９９を経て端子２９から
論理１信号が出力されてバイアス接点５２を閉路
する。このときバイアス接点５１は１号コンデン
サバンク１０の動作により既に閉路しているか
ら、バイアス電圧設定器５からは−2Eなるバイ
アス電圧が出力されることになり、コンパレータ
１３，２３，３３，４３に印加される偏差電圧も
−2Eであり、１号と２号コンデンサバンク１０
と２０は動作状態を維持する。

端子２５から論理１信号が入力するときに、２
号コンデンサバンク２０が休止中であるならば、
この論理１信号は次の動作順位にある３号コンデ
ンサバンク３０に転送されて当該３号コンデンサ
バンク３０を動作させることは既に述べたとおり
であるが、この３号コンデンサバンク３０の動作
に伴つて端子３８には論理１信号が入力され、
AND素子６４が論理１を出力していることから、
AND素子７８が出力する論理１信号はOR素子９
９を経て端子２９へ、またOR素子１００を経て
端子３９に与えられるのでバイアス接点５２と５
３は閉路され、既に閉路しているバイアス接点５
１とともにバイアス電圧設定器５から−3Eなる
バイアス電圧を出力させる。すなわち動作中のコ
ンデンサバンクは１号と３号の２組のみである
が、バイアス電圧は−3Eとなり、電力系統の電
圧低下がさらに増大すれば４号コンデンサバンク
４０が引続き動作できる状態になるのである。

〔発明の効果〕

この発明によれば電圧目標値と電圧実際値との
偏差電圧の大小に対応して、あらかじめ電力系統
に接続と解列の順番が定められている複数のコン
デンサバンクにより当該電力系統の無効電力を補
償するようなされている装置において、休止中の
コンデンサバンクに動作の順番が来れば、この動
作指令信号を次の動作順位にあるコンデンサバン
クに転送してこのコンデンサバンクを動作させる
とともに、休止中のコンデンサバンクと、繰り上
げで動作したコンデンサバンクの容量に対応する
バイアス電圧を発生させるようにしているので、
休止中のコンデンサバンクがあつても電圧実際値
の変動に対応して必要な数のコンデンサバンクを
電力系統に接続できるので、無効電力補償動作が
円滑に行なえる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の静止形無効電力補償装置の回路
図、第２図は偏差電圧と運転バンク数の関係を示
す線図、第３図は本発明の実施例を示す基本回路
図、第４図は第３図の基本回路のコンデンサバン
ク選択回路の第１の部分回路図、第５図は同じく
コンデンサバンク選択回路の第２の部分回路図で
ある。 １……電力系統、２……計器用変圧器、４……
系統電圧設定器、５……バイアス電圧設定器、７
……電圧調節器、９……遮断器、１０……１号コ
ンデンサバンク、２０……２号コンデンサバン
ク、３０……３号コンデンサバンク、４０……４
号コンデンサバンク、６０……コンデンサバンク
選択回路、１１，２１，３１，４１……サイリス
タスイツチ、１２，２２，３２，４２……動作電
圧設定器、１３，２３，３３，４３……コンパレ
ータ、１４，２４，３４，４４……パルス発生
器、１５，２５，３５，４５……コンパレータ信
号入力端子、１６，２６，３６，４６……バンク
休止信号入力端子、１７，２７，３７，４７……
パルス発生器駆動信号出力端子、１８，２８，３
８，４８……バンク動作信号入力端子、１９，２
９，３９，４９……バイアス接点駆動信号出力端
子、５１〜５４……バイアス接点、５５〜５８…
…バイアス設定抵抗、５９……加算器、６１〜７
６……AND素子、７７〜８０……AND素子、９
１〜９８……OR素子、９９〜１０１……OR素
子、１１１〜１１４……NOT素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電力系統の電圧実際値と電圧目標値との偏差
   電圧が、あらかじめ動作順位が定められている複
   数のコンデンサバンクに各別に設定された動作電
   圧と一致するとき、この一致電圧に対応するコン
   デンサバンクを前記電力系統に投入させまたは遮
   断させるとともに、当該動作コンデンサバンクの
   容量に対応するバイアス電圧を前記偏差電圧に加
   算または減算する静止形無効電力補償装置の制御
   装置において、 前記偏差電圧が前記複数コンデンサバンク中の
   休止コンデンサバンクの動作電圧と一致すると
   き、前記偏差電圧と休止コンデンサバンクを示す
   バンク休止信号とに基づいて、動作順位が当該休
   止コンデンサバンクの次順位にあるコンデンサバ
   ンクに動作信号を転送する第１の部分回路と、 前記偏差電圧と前記動作信号とに基づいて、当
   該休止コンデンサバンクの容量に対応するバイア
   ス電圧を前記偏差電圧に加算する第２の部分回路
   と、 を備えたことを特徴とする静止形無効電力補償装
   置の制御装置。