JPH08149694A - 静止形無効電力補償装置 - Google Patents

静止形無効電力補償装置

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JPH08149694A
JPH08149694A JP6313996A JP31399694A JPH08149694A JP H08149694 A JPH08149694 A JP H08149694A JP 6313996 A JP6313996 A JP 6313996A JP 31399694 A JP31399694 A JP 31399694A JP H08149694 A JPH08149694 A JP H08149694A
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JP
Japan
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unit
static var
var compensator
units
voltage
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Application number
JP6313996A
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English (en)
Inventor
Shoichi Irokawa
彰一 色川
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH08149694A publication Critical patent/JPH08149694A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30Reactive power compensation

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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 静止形無効電力補償装置において、複数のユ
ニットから構成されていても、常に安定な運転を可能と
する。 【構成】 無効電力を変化させて電力系統の電圧を制御
するユニットを複数備えた静止形無効電力補償装置にお
いて、前記運転されるユニット総数に応じて、各ユニッ
トの制御定数を変更する手段21を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電力系統の電圧を維持す
るために、2つ以上のユニットから構成された静止形無
効電力補償装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図9は従来の静止形無効電力補償装置
(以下、SVCと略記:Static Var Compensator)の構
成を示す図であり、ユニットAとユニットBからなる同
一容量の2つのユニットから構成される例を示してい
る。
【0003】このようにSVCが2つのユニットから構
成される理由は、信頼度の観点から、必要とされる容量
を2つに分け、たとえ一方が停止しても残りの半分の容
量が運転できるようにする場合、又は系統上,資金上の
観点から、段階的に建設できる場合などを考慮したもの
である。
【0004】SVCにも多くの種類があるが、ここでは
現在最も多く適用されているサイリスタ制御形リアクト
ル(以下、TCRと略記:Thiristor Controlled React
or)の例を示している。図9におけるユニットAでは、
変圧器1Aは高圧母線電圧を降圧し、低圧母線にコンデン
サ2A及びリアクトル3Aが接続され、更にリアクトル3Aに
は逆並列に接続されたサイリスタ4Aとサイリスタ5Aとが
直列に接続されている。
【0005】コンデンサ2Aは固定した進みの無効電力を
消費(遅れの無効電力を発生)する一方、リアクトル3A
は遅れの無効電力を消費する。この中でリアクトル3A及
びサイリスタ4A,5Aとから構成される要素がTCRであ
り、リアクトル3Aで消費する遅れの無効電力は、サイリ
スタ4Aとサイリスタ5Aの点弧角を変化させることにより
高速に連続的に制御される。
【0006】ユニットAのTCRの電流IA がコンデン
サ2Aの電流より小さいときはユニットA全体として進相
負荷となり、TCRの電流を増大させコンデンサ2Aの電
流より大きくすれば、ユニットA全体として遅相負荷と
なる。このように図9におけるSVCのユニットAは、
TCRに流れる電流を高速に制御することにより高圧母
線電圧の変動を制御する。ユニットBもユニットAと全
く同様に構成される。
【0007】この図9に併記されているSVCのユニッ
トAの制御回路について説明する。先ず、計器用変圧器
6,電圧検出器7があり、これらによって高圧母線電圧
Vを検出し、加算器12の入力とする。変流器9,電流検
出器10にてユニットAの出力電流IA を検出し、この電
流とスロープリアクタンスXSLとを掛算器11にて掛算す
る。加算器12では高圧母線電圧Vから電圧基準値Vref
と掛算器11の出力とを差し引く。
【0008】一方、演算器13では加算器12の出力が零に
なるようにTCRの制御角αを求め、低圧母線電圧の電
圧位相を計器用変圧器14と位相検出器15により検出し
て、比例積分回路などから構成される演算器13の出力で
ある制御角αに相当するタイミングで点弧パルス発生器
16により、サイリスタ4A,5Aに点弧パルスを与える。ユ
ニットBについてもユニットAと同じ制御装置を具備し
ている。これらのユニットは系統の短絡インピーダンス
17を介して電源18に接続されている。
【0009】図10はこの制御部をより詳しく示した図で
あり、図9と同一部分は同一符号を付してある。演算器
13は比例積分回路部と、その出力を制御角αに換算する
部分とに分けられるが、比例積分回路部は系統の電圧V
と、ユニットAの出力電流IA (遅れの無効電力を消費
する方向を正)とを検出して、V=Vref +XSL×IA
となるように制御する。
【0010】従ってユニットAの電圧−電流特性は図11
に示すように、縦軸Vref を通り、ユニットAの容量の
範囲以内では傾きがXSLの右上がりの直線となる。制御
角αを最大にしてリアクトル3Aに流れる電流を零にする
とユニットAの出力電流IAはコンデンサ2Aに流れる電
流値Icmaxとなり、その時の電圧はV1 となる。
【0011】逆に制御角αを最小にするとユニットAの
出力電流IA はリアクトル3Aに流れる最大電流からコン
デンサ2Aに流れる電流を差し引いたIlmaxとなり、その
時の電圧はV2 となる。従って、電圧においてはV1
らV2 の間のVc がユニットAの可制御範囲となり、こ
の可制御範囲を越えるとユニットAは単なるコンデンサ
又はリアクトルと同じことになってしまう。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】図12は系統のインピー
ダンスXsys も含めたSVCの動特性を示すブロック図
である。ここでは検出器の検出遅れ等を無視している。
これを更に定常状態からの変化分のみを考え、ブロック
をまとめると図13のようになる。
【0013】ここでブロック図における制御定数が同じ
であれば、同じ動特性が得られるが、SVCの容量をベ
ースにとった場合、1つのユニットが運転している時に
比較し、2つのユニットが運転している時はベースが2
倍になるため、系統のインピーダンスXsys のP.U.
値が2倍になる。
【0014】従って1つのユニットが運転している時に
最適な応答が得られるようにスロープリアクタンス
SL,比例積分ゲインK,積分時定数Tを選定し、図14
に示すようなステップ応動が得られるようにしたとす
る。しかし、定数をそのままにして2つのユニットA,
Bを運転すれば、Xsys のP.U.値が等価的に2倍と
なり実質のゲインが高くなって、図15に示すように制御
系の安定性が損われる虞れがある。本発明は上記課題を
解決するためになされたものであり、複数のユニットか
ら構成されていても常に安定な運転が可能な静止形無効
電力補償装置を提供することを目的としている。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
静止形無効電力補償装置は、無効電力を変化させて電力
系統の電圧を制御するユニットを複数備えた静止形無効
電力補償装置において、前記運転されるユニット総数に
応じて、各ユニットの制御定数を変更する手段を備え
た。
【0016】本発明の請求項2に係る静止形無効電力補
償装置は、無効電力を変化させて電力系統の電圧を制御
するユニットを複数備えた静止形無効電力補償装置にお
いて、前記運転されるユニットがM倍に変化したとき、
過渡ゲインKを下記N′で割算するようにした。
【数1】N′=M(1+KXSL)−KXSL 但し、M:倍率 K:過渡ゲイン XSL:スロープリアクタンス
【0017】本発明の請求項3に係る静止形無効電力補
償装置は、無効電力を変化させて電力系統の電圧を制御
するユニットを複数備えた静止形無効電力補償装置にお
いて、当該静止形無効電力補償装置の出力電流値にスロ
ープリアクタンス定数を乗じた値を出力する第1の演算
器と、基準電圧値と計測電圧値との偏差値に前記第1の
演算器の出力値を加算する第2の演算器と、この第2の
演算器の出力値が零になるように定められた比例積分ゲ
インにより出力制御角を演算する第3の演算器と、当該
静止形無効電力補償装置の運転ユニット数に応じて前記
比例積分ゲイン又は前記スロープリアクタンス定数を変
更させる変更手段とを備えた。
【0018】
【作用】本発明の請求項1に係る静止形無効電力補償装
置は、運転する各ユニットの制御定数が例えば夫々等し
いとすると、可制御範囲が2倍となってしまうが、運転
するユニットの総数に応じて各制御定数を変更するよう
にしているため、ユニットの総数に拘らず、安定した制
御が可能となる。
【0019】本発明の請求項2に係る静止形無効電力補
償装置は、運転するユニットの増加に対して、過渡ゲイ
ンを変更することにより安定した制御を得るようにした
ものである。即ち、過渡ゲインを所定の変更係数で割る
ことにより達成するようにしたものである。
【0020】本発明の請求項3に係る静止形無効電力補
償装置は、運転ユニットの数に応じて、具体的変更個所
を比例積分ゲイン又はスロープリアクタンス定数に特定
し、これにより安定した制御を可能とした。
【0021】
【実施例】以下、図面を参照して実施例を説明する。図
1は本発明の請求項1に係る静止形無効電力補償装置の
一実施例の構成図である。図1において19はSVCが設
置される変電所のSVCの総容量QT と運転中のSVC
のユニットの合計容量QA との比率を求める割算器であ
る。20はユニットAの電流IA にスロープリアクタンス
SLを掛けて得られた値を割算器19の出力で乗ずる掛算
器、21は電圧偏差に過渡ゲインKを掛けた後に割算器19
の出力で割る割算器である。
【0022】図1に示す実施例の作用をSVCの総容量
T がユニットの合計容量QA の2倍となったケースを
例にして説明する。図2は図6のブロック図を書きかえ
たものである。この一巡の伝達関数をボード線図に書く
と、そのゲイン特性は図3のようになる。図において定
常ゲインG1 は1/T2 で下がり始め、1/TでG2
達した後一定となる。
【0023】なお、1/Tは積分時定数Tで決まるが、
通常、電圧,電流の検出,更新のためのむだ時間を考慮
して決定され、SVCの運転容量が変化しても変更しな
い。定常ゲインG1 はXsys /XSLが一定であれば変化
しない。
【0024】従って運転ユニット容量が2倍になると、
図1の演算器19は出力が1/2となり、実質的なスロー
プリアクタンスは掛算器20によって1/2になるため、
sy s /XSLは不変で定常ゲインG1 も不変となる。ゲ
インが落ち始める1/T2 も過渡ゲインKが演算器19の
出力により2倍となり、KXSLが不変となるため変化し
ない。
【0025】以上のように運転するSVCの容量が変化
してもSVCの動特性は図14と全く変わらず、安定な運
転が行なえる。又、SVCの静特性は図4に示されるよ
うに、SVCの可制御範囲Vc は2倍に増大される。こ
れは大きな電圧変動に対してSVCの出力がその制限値
にはりつく頻度が少なくなるという効果がある。
【0026】図5は本発明の請求項2に係る静止形無効
電力補償装置の一実施例の構成図である。本実施例はS
VCの可制御範囲Vc は変えずに定常ゲインを高め、な
おかつ、過渡的な応答は極力SVCの運転量に依存しな
いようにしたものである。
【0027】22は演算器であり運転するSVCの容量が
M倍になったとき、過渡ゲインKをN′(以下に示す)
で割ることにしたものであり、このN′を計算する。こ
こで、スロープリアクタンスを変更しなければ定常ゲイ
ンはXsys が相対的に大きくなった分、高くなる。即
ち、図2におけるT2 を変更しなければ、周波数の高い
外乱に対するゲインG2 が高くなって、安定性が損われ
る。そこで、周波数の高い領域でのゲインを不変とする
ようにT2 を変更する。
【0028】そこで図2を更に図6のように変更する。
ここでSに∞を代入した時の値(Xsys ・T)/(XSL
・T2 )が不変であれば、高い周波数に対するゲインG
2 が不変となる。Xsys は運転するSVCの容量がM倍
に変化した時、TとXSLは不変とすると、G2 が不変と
なる過渡ゲインKの変更係数Nは以下のように求まる。
【0029】
【数2】
【0030】従って図5に示すように運転するSVCの
容量がM倍に変化した時に、過渡ゲインKをN′で割る
ことにより図7のボード線図に示す過渡特性が得られる
ことになる。図7は1/T2 より高い周波数領域では図
3と全く同じであって、過渡的に安定している。
【0031】又、SVCの静特性は図8に示すようにS
VCの可制御範囲はVc と不変で、この範囲における定
常的な電圧変動を1ユニットのみの運転に比較して1/
2とすることができる。本実施例によれば、過渡的な安
定性を確保しつつ、定常的な電圧変動を運転ユニット数
に応じて最初に抑制できる。
【0032】上記説明ではユニットが2つの場合を想定
して行なったが、これに限定されるものではなく、ユニ
ットの数が3つとなっても同じである。又、ユニットの
容量が等しくない場合であっても、ユニット総容量と運
転中のSVCの容量との比がわかれば、最適に制御定数
を変更できる。
【0033】又、図1,図2では比例積分制御を主体と
した制御装置の例を示しているが、他の一次遅れ回路な
どから構成される制御装置であっても原理は全く同様で
あり、本発明が適用できる。更に最近のGTOサイリス
タ応用の自励式変換器によるSVCに対しても適用でき
る。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば運
転するユニットの総容量に応じて各ユニットでの制御定
数を変更するよう構成したので、運転ユニットの数に関
係なく安定な運転が保証される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の請求項1に係る静止形無効電力補償装
置の一実施例を示す構成図。
【図2】制御ブロック図を整理した図。
【図3】図2の一巡伝達関数のボード線図。
【図4】本発明の効果を示す図。
【図5】本発明の請求項2に係る静止形無効電力補償装
置の一実施例の構成図。
【図6】図2を更に変形した図。
【図7】本発明の請求項2の効果を示す図。
【図8】本発明の請求項2の効果を示す図。
【図9】従来装置を示す図。
【図10】従来装置の制御部を詳細に示した図。
【図11】従来装置の静特性を示す図。
【図12】従来装置の制御ブロック図を示す図。
【図13】制御ブロック図を整理した図。
【図14】適正な制御定数が選定されたときのSVCのス
テップ応答を示す図。
【図15】SVCの運転ユニット数が増加したときのSV
Cのステップ応答を示す図。
【符号の説明】
2A コンデンサ 3A リアクトル 7 電圧検出器 8 設定器 12 加算器 13 演算器 15 位相検出器 16 点弧パルス発生器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無効電力を変化させて電力系統の電圧を
    制御するユニットを複数備えた静止形無効電力補償装置
    において、前記運転されるユニット総数に応じて、各ユ
    ニットの制御定数を変更する手段を備えたことを特徴と
    する静止形無効電力補償装置
  2. 【請求項2】 無効電力を変化させて電力系統の電圧を
    制御するユニットを複数備えた静止形無効電力補償装置
    において、前記運転されるユニットがM倍に変化したと
    き、過渡ゲインKを下記N′で割算することを特徴とす
    る静止形無効電力補償装置。 【数1】N′=M(1+KXSL)−KXSL 但し、M:倍率 K:過渡ゲイン XSL:スロープリアクタンス
  3. 【請求項3】 無効電力を変化させて電力系統の電圧を
    制御するユニットを複数備えた静止形無効電力補償装置
    において、当該静止形無効電力補償装置の出力電流値に
    スロープリアクタンス定数を乗じた値を出力する第1の
    演算器と、基準電圧値と計測電圧値との偏差値に前記第
    1の演算器の出力値を加算する第2の演算器と、この第
    2の演算器の出力値が零になるように定められた比例積
    分ゲインにより出力制御角を演算する第3の演算器と、
    当該静止形無効電力補償装置の運転ユニット数に応じて
    前記比例積分ゲイン又は前記スロープリアクタンス定数
    を変更させる変更手段とを具備することを特徴とする静
    止形無効電力補償装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008312370A (ja) * 2007-06-15 2008-12-25 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 無効電力補償装置及びその制御方法
WO2014034427A1 (ja) * 2012-08-30 2014-03-06 オリジン電気株式会社 静止型無効電力補償装置及び電圧制御方法
CN108923436A (zh) * 2018-08-10 2018-11-30 国网湖南省电力有限公司 一种电压-无功关联变化的无功补偿需求获取方法

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