JPS6023577B2 - 電力系統の保護装置 - Google Patents
電力系統の保護装置Info
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- JPS6023577B2 JPS6023577B2 JP54092689A JP9268979A JPS6023577B2 JP S6023577 B2 JPS6023577 B2 JP S6023577B2 JP 54092689 A JP54092689 A JP 54092689A JP 9268979 A JP9268979 A JP 9268979A JP S6023577 B2 JPS6023577 B2 JP S6023577B2
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- Japan
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- power
- load
- reactive power
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は交流電源側に接続された負荷の無効電力を補償
するためのサィリスタを用いた無効電力補償装置が異常
状態になった場合の電力系統の保護装瞳に関する。
するためのサィリスタを用いた無効電力補償装置が異常
状態になった場合の電力系統の保護装瞳に関する。
アーク炉などの大電力消費に伴う電力系統における無効
電力の変動は送電系統リアクタンスによる電圧降下の動
揺を生じ、同一系統に連なる他の需要家の電圧をも変動
させ、はなはだしいときは照明フリッカ問題が生じる。
電力の変動は送電系統リアクタンスによる電圧降下の動
揺を生じ、同一系統に連なる他の需要家の電圧をも変動
させ、はなはだしいときは照明フリッカ問題が生じる。
そこで、この電圧変動を抑制すべ〈、変動負荷と並列に
無効電力補償装置を接続し、負荷の変動にしたがって制
御して電力系統における無効電力の変動を低減させるこ
とが行われている。この無効電力補償装置として同期鋼
相機、飽和リアクトル、サイリスタスイツチによるコン
デンサ開閉及びサィリス外こよるリアクトル制御などが
使用されているが、最近一般に使用されているのはサイ
リスタによるリアクトル制御である。
無効電力補償装置を接続し、負荷の変動にしたがって制
御して電力系統における無効電力の変動を低減させるこ
とが行われている。この無効電力補償装置として同期鋼
相機、飽和リアクトル、サイリスタスイツチによるコン
デンサ開閉及びサィリス外こよるリアクトル制御などが
使用されているが、最近一般に使用されているのはサイ
リスタによるリアクトル制御である。
第1図はサィリス夕制御リアクトル方式の原理的構成を
示す単線結線図である。第1図においてQPは補償無効
電力であり、これはサイリスタThの位相制御によりリ
アクトルLの実効リアクタンスを連続制御して得られる
遅れ無効電力QLと、コンデンサCで消費する固定の進
み無効電力Qcの和で、合計として制御可能な進み無効
電力を消費し、QFはたとえばァーク炉などの負荷Fで
消費する遅れ無効電力、Qsは電源Eから流出される無
効電力であるからQs=QF−QPなる関係で無効電力
が補償される。したがって、たとえばQP(遅れ)が増
加したとすると、これを検出してサィリス夕Thの電流
を絞ってQP(進み)を増加させることにより電源Bか
ら流出される無効電力Qsの変動を抑制するように制御
される。
示す単線結線図である。第1図においてQPは補償無効
電力であり、これはサイリスタThの位相制御によりリ
アクトルLの実効リアクタンスを連続制御して得られる
遅れ無効電力QLと、コンデンサCで消費する固定の進
み無効電力Qcの和で、合計として制御可能な進み無効
電力を消費し、QFはたとえばァーク炉などの負荷Fで
消費する遅れ無効電力、Qsは電源Eから流出される無
効電力であるからQs=QF−QPなる関係で無効電力
が補償される。したがって、たとえばQP(遅れ)が増
加したとすると、これを検出してサィリス夕Thの電流
を絞ってQP(進み)を増加させることにより電源Bか
ら流出される無効電力Qsの変動を抑制するように制御
される。
しかし、第1図の回路方式ではコンデンサ固定でリアク
トルをサィリスタで制御するため高調波電流が発生する
とともに電源Eから流出される無効電力Qsが零の状態
ではリアクトルの遅相無効電力QLとコンデンサの進相
無効電力Qcを打消し合う必要性からリアクトル容量と
コンデンサ容量を装置の定格容量と同程度にする必要が
あるため装置が大きくなるなどの問題が生じる。
トルをサィリスタで制御するため高調波電流が発生する
とともに電源Eから流出される無効電力Qsが零の状態
ではリアクトルの遅相無効電力QLとコンデンサの進相
無効電力Qcを打消し合う必要性からリアクトル容量と
コンデンサ容量を装置の定格容量と同程度にする必要が
あるため装置が大きくなるなどの問題が生じる。
この問題を解決する方法として第2図に示す回路方式が
提案されている。
提案されている。
第2図は複数バンクに分割されたコンデンサとサィリス
タ制御リアクトルの併用方式の構成図で、コンデンサC
,〜C4は負荷Fの無効電力QFの大きさに応じてサィ
リスタスィッチTh・〜Th4で開閉されるが、これら
のコンデンサで負荷Fの無効電力QFに対して粗補償し
、コンデンサC,〜C4の単位容量と等しい大きさのI
JアクトルLをサィリスタThで位相制御することによ
り微補償してコンデンサC,〜C4とIJアクトルLの
合計の無効電力QPが負荷Fの無効電力QFと等しくな
るよう制御される。
タ制御リアクトルの併用方式の構成図で、コンデンサC
,〜C4は負荷Fの無効電力QFの大きさに応じてサィ
リスタスィッチTh・〜Th4で開閉されるが、これら
のコンデンサで負荷Fの無効電力QFに対して粗補償し
、コンデンサC,〜C4の単位容量と等しい大きさのI
JアクトルLをサィリスタThで位相制御することによ
り微補償してコンデンサC,〜C4とIJアクトルLの
合計の無効電力QPが負荷Fの無効電力QFと等しくな
るよう制御される。
このように、第2図の回路方式ではリアクトル容量が複
数バンクに分割したコンデンサの単位容量QcUと等し
い大きさでよいため、リアクトルをサィリスタで位相制
御する際に発生する高調波電流が非常に小さくなるとと
もにリアクトル容量が小さく、かつ負荷の無効電力が零
の場合にコンデンサ及びリアクトルの両方を開放するの
で損失が小さくなるなどの特長がある。
数バンクに分割したコンデンサの単位容量QcUと等し
い大きさでよいため、リアクトルをサィリスタで位相制
御する際に発生する高調波電流が非常に小さくなるとと
もにリアクトル容量が小さく、かつ負荷の無効電力が零
の場合にコンデンサ及びリアクトルの両方を開放するの
で損失が小さくなるなどの特長がある。
しかし、第1図及び第2図のごとく電力系統に無効電力
補償装置を並列に接続して負荷の無効電力を補償する回
路方式でサィリスタTh及びサィIJスタスィッチTh
,〜Th4のいずれかが点弧不能になったりあるいは破
壊されるような異常状態が発生した場合には負荷Fで消
費する無効電力QFよりも遅相無効電力が増加したりあ
るいは進相無効電力が増加したりして電力系統すなわち
、交流電源Eの電圧が大幅に変動して同一電力系統に連
なる一般需要家に多大な損害を与えるなどの欠点があっ
た。
補償装置を並列に接続して負荷の無効電力を補償する回
路方式でサィリスタTh及びサィIJスタスィッチTh
,〜Th4のいずれかが点弧不能になったりあるいは破
壊されるような異常状態が発生した場合には負荷Fで消
費する無効電力QFよりも遅相無効電力が増加したりあ
るいは進相無効電力が増加したりして電力系統すなわち
、交流電源Eの電圧が大幅に変動して同一電力系統に連
なる一般需要家に多大な損害を与えるなどの欠点があっ
た。
本発明の目的は、無効電力の増加による電力系統への悪
影響を抑制する保護装置を提供するにある。
影響を抑制する保護装置を提供するにある。
本発明の特徴は、交流電源に無効電力補償装置と負荷を
接続したものにおいて、交流電源出力側の無効電力が所
定値以上になったとき前記無効電力補償装置及び負荷を
前記交流電源から切離すことにより、電力系統への悪影
響を抑制するようにした点である。
接続したものにおいて、交流電源出力側の無効電力が所
定値以上になったとき前記無効電力補償装置及び負荷を
前記交流電源から切離すことにより、電力系統への悪影
響を抑制するようにした点である。
以下、具体的な実施例に基づいて本発明の詳細な説明を
行う。
行う。
第3図は単線結線における本発明の一実施例で、Sは交
流しや断器、CTは交流電源Eに流れる電流を検出する
変流器、PTは交流電源Eの電圧を検出する変圧器、1
0は変圧器PTの2次電圧Vと変流器CTの2次電流1
の位相差を検出し、その位相差が所定値を越えた場合に
のみ出力をだす位相差検出回路、2川ま位相差検出回路
10が出力をだしたときに出力をだして交流しや断器S
をしや断する指令をだすとともに異常状態を記憶する記
憶回路、他の記号は第2図と同一記号で示したので説明
は省略する。
流しや断器、CTは交流電源Eに流れる電流を検出する
変流器、PTは交流電源Eの電圧を検出する変圧器、1
0は変圧器PTの2次電圧Vと変流器CTの2次電流1
の位相差を検出し、その位相差が所定値を越えた場合に
のみ出力をだす位相差検出回路、2川ま位相差検出回路
10が出力をだしたときに出力をだして交流しや断器S
をしや断する指令をだすとともに異常状態を記憶する記
憶回路、他の記号は第2図と同一記号で示したので説明
は省略する。
次に、第3図の動作について説明する。サイリスタスイ
ツチTh,〜Th4及びサイリスタThがそれぞれ正常
な場合には位相差検出回路10及び記憶回路20がそれ
ぞれ出力をださないから第2図と同様な動作が行われて
電源Eから流出される無効電力Qsを零にするよう制御
される。
ツチTh,〜Th4及びサイリスタThがそれぞれ正常
な場合には位相差検出回路10及び記憶回路20がそれ
ぞれ出力をださないから第2図と同様な動作が行われて
電源Eから流出される無効電力Qsを零にするよう制御
される。
一方、たとえばすでにサィリスタスィッチTh,により
コンデンサC,が投入され、次の負荷Fの無効電力QF
変化時に投入すべきサィリスタスィッチTh2がゲート
回路の異常などで投入されない場合における第3図の動
作を説明すると、この場合QF変化時点でサィリスタス
ィッチTh2を投入する指令を発すると同時にリアクト
ルLの容量を単位コンデンサ容量QcUにするようサイ
リスタThのゲートに指令が発生されるからサィリスタ
スィッチTh2が点弧しなかった時点で負荷Fの無効電
力QFとりアクトルLによる無効電力QLの和の遅相無
効電力が電源Eから流出されることになるため、変圧器
PTの2次電圧Vと変流器にTの2次電流1の位相差が
所定値以上になるから位相差検出回路10が出力をだし
、この出力で記憶回路20が出力をだして交流しや断器
Sを開放するとともに記憶する。このように、投入され
るべきサィリスタスィツチが何等かの原因で投入されな
くなった場合に、これを位相差検出回路10で検出して
速やかに交流しや断器Sを開放するため、同一電力系統
に連なる他の需要家への悪影響を防止することができる
。
コンデンサC,が投入され、次の負荷Fの無効電力QF
変化時に投入すべきサィリスタスィッチTh2がゲート
回路の異常などで投入されない場合における第3図の動
作を説明すると、この場合QF変化時点でサィリスタス
ィッチTh2を投入する指令を発すると同時にリアクト
ルLの容量を単位コンデンサ容量QcUにするようサイ
リスタThのゲートに指令が発生されるからサィリスタ
スィッチTh2が点弧しなかった時点で負荷Fの無効電
力QFとりアクトルLによる無効電力QLの和の遅相無
効電力が電源Eから流出されることになるため、変圧器
PTの2次電圧Vと変流器にTの2次電流1の位相差が
所定値以上になるから位相差検出回路10が出力をだし
、この出力で記憶回路20が出力をだして交流しや断器
Sを開放するとともに記憶する。このように、投入され
るべきサィリスタスィツチが何等かの原因で投入されな
くなった場合に、これを位相差検出回路10で検出して
速やかに交流しや断器Sを開放するため、同一電力系統
に連なる他の需要家への悪影響を防止することができる
。
位相差検出回路10の検出感度としてはサィリスタスィ
ッチTh,〜Th4の開閉動作及びサィリスタThの点
弧角がたとえばoo(サイリス夕Thが開放された状態
)から1800(サィリスタThが短絡された状態)に
急変した場合における瞬時の位相差変化は検出せず、位
相差が所定値以上になった場合にのみ検出するよう設定
し、また所定値はサイリスタスイツチTh,〜Th4及
びサイリスタThがそれぞれ動作しない場合の負荷Fの
遅相無効電力Qpで生じる力率の最低保証値における位
相差に設定し、変圧器PTの2次電圧Vよりも変流器C
Tの2次電流1が所定値以上の位相差になった場合ある
いは同一鷺力系統に連なる他の需要家の進相装置により
電圧Vより電流1の位相が少しでも進んだ場合には位相
差検出回路10が出力をだすように回路構成する。
ッチTh,〜Th4の開閉動作及びサィリスタThの点
弧角がたとえばoo(サイリス夕Thが開放された状態
)から1800(サィリスタThが短絡された状態)に
急変した場合における瞬時の位相差変化は検出せず、位
相差が所定値以上になった場合にのみ検出するよう設定
し、また所定値はサイリスタスイツチTh,〜Th4及
びサイリスタThがそれぞれ動作しない場合の負荷Fの
遅相無効電力Qpで生じる力率の最低保証値における位
相差に設定し、変圧器PTの2次電圧Vよりも変流器C
Tの2次電流1が所定値以上の位相差になった場合ある
いは同一鷺力系統に連なる他の需要家の進相装置により
電圧Vより電流1の位相が少しでも進んだ場合には位相
差検出回路10が出力をだすように回路構成する。
ここで、位相差検出回路10の具体的な回路構成の一例
を示すと第4図のごとくであるが、31,41は変圧器
Prの2次電圧V及び変流器CTの2次電流1のそれぞ
れの波形を正負に振り分けるたとえば演算増幅器などか
ら構成されるそれぞれの正負振分け回路、32,34は
サィリスタスィッチTh,〜Th4の開閉動作及びサィ
リスタThの点弧角急変における瞬時の位相差変化に対
して位相差検出回路10が出力をださないようにすると
ともにサイリスタスイツチTh,〜TM及びサイリスタ
Thがそれぞれ動作しない場合の負荷Fの遅相無効電力
QPで生じる力率の最低保証値における位相差を規定す
るために設けた電圧Vの正負波形のそれぞれに対する1
次遅れ回路、33,35は波形整形回路、51〜54は
論理積回路、d,〜Qは逆流阻止用ダイオード、他の記
号は第3図と同一記号で示したので説明は省略する。
を示すと第4図のごとくであるが、31,41は変圧器
Prの2次電圧V及び変流器CTの2次電流1のそれぞ
れの波形を正負に振り分けるたとえば演算増幅器などか
ら構成されるそれぞれの正負振分け回路、32,34は
サィリスタスィッチTh,〜Th4の開閉動作及びサィ
リスタThの点弧角急変における瞬時の位相差変化に対
して位相差検出回路10が出力をださないようにすると
ともにサイリスタスイツチTh,〜TM及びサイリスタ
Thがそれぞれ動作しない場合の負荷Fの遅相無効電力
QPで生じる力率の最低保証値における位相差を規定す
るために設けた電圧Vの正負波形のそれぞれに対する1
次遅れ回路、33,35は波形整形回路、51〜54は
論理積回路、d,〜Qは逆流阻止用ダイオード、他の記
号は第3図と同一記号で示したので説明は省略する。
第5図に示した動作波形図により第4図の動作を説明す
ると、いま第3図の単線結線図でサィリスタスイツチT
h,〜Th4及びサイリスタThがそれぞれ動作しない
場合の負荷Fの遅相無効電力QPで生じる力率の最低保
証値における電圧Vと電流1の位相差によるずれ時間を
らとし、負荷Fの遅相無効電力QFによる電圧Vと電流
1の時間すれが常にt2よりも短かし、たとえば時間ず
れt,になるようにサイリスタスイッチTh,〜Th4
の開閉及びサィリスタThの位相制御を行うものとする
。
ると、いま第3図の単線結線図でサィリスタスイツチT
h,〜Th4及びサイリスタThがそれぞれ動作しない
場合の負荷Fの遅相無効電力QPで生じる力率の最低保
証値における電圧Vと電流1の位相差によるずれ時間を
らとし、負荷Fの遅相無効電力QFによる電圧Vと電流
1の時間すれが常にt2よりも短かし、たとえば時間ず
れt,になるようにサイリスタスイッチTh,〜Th4
の開閉及びサィリスタThの位相制御を行うものとする
。
時間ずれらとしては電圧Vの正負波形を振り分ける正負
振分け回路31の出力を入力とする1次遅れ回路32,
34と波形整形回路33,35で作成され、波形整形回
路33,35のそれぞれの出力と正負振分け回路31の
出力とを入力とする論理積回路51,52のそれぞれか
ら第5図の3,4に示した波形が出力される。一方、電
流1が電圧Vよりも時間t,だけ遅れているため、電流
1の正負振分け回路41の出力は第5図の5,6に示し
たごとき波形になる。電圧Vと電流1の時間ずれLがど
のように変化しようとも電圧Vの正負振分け回路31の
出力で設定された時間ずれ上2は変わらないので安定し
た設定値である。
振分け回路31の出力を入力とする1次遅れ回路32,
34と波形整形回路33,35で作成され、波形整形回
路33,35のそれぞれの出力と正負振分け回路31の
出力とを入力とする論理積回路51,52のそれぞれか
ら第5図の3,4に示した波形が出力される。一方、電
流1が電圧Vよりも時間t,だけ遅れているため、電流
1の正負振分け回路41の出力は第5図の5,6に示し
たごとき波形になる。電圧Vと電流1の時間ずれLがど
のように変化しようとも電圧Vの正負振分け回路31の
出力で設定された時間ずれ上2は変わらないので安定し
た設定値である。
第5図の動作波形図ではサィリスタスィッチTh.〜T
h4及びサィリスタThが正常で、かつ負荷Fの遅相無
効電力QFによる電圧Vと電流1の時間ずれが常にりこ
なるよう補償無効電力QPで補償する状態を示したので
論理積回路51,52のそれぞれの出力と符号反転回路
42,43のそれぞれの出力が重なり合うことがないた
め論理積回路52,54のそれぞれが出力をださないか
ら記憶回路20が出力をださない。一方、補償無効電力
QPで負荷Fの遅相無効電力QFが零になるよう制御さ
れている状態でサィリスタスィッチTh,〜Th4のい
ずれが何等かの原因で点弧不能になってコンデンサC,
〜C4のいずれが投入されなくなった場合、たとえサイ
リスタThを開放してリアクトルLによる遅相無効電力
QLを零にしたとしても負荷Fの遅相無効電力QFが増
加している状態では電圧Vと電流1の位相差が所定設定
時間らよりも長くなるから論理積回路51,52のそれ
ぞれの出力と符号反転回路42,43のそれぞれの出力
が重なり合うため、論理穣回路53,54のそれぞれが
出力をだすから記憶回路20が出力をだして交流しや断
器Sをしや断するとともに故障状態を記憶する。また、
補償無効電力QPで負荷Fの遅相無効電力QFが零にな
るよう制御されている状態でサイリスタThが何等かの
原因で点弧不能になってリアクトルLの制御ができなく
開放された場合に電圧Vよりも電流1の位相が少しでも
進んだ状態になると論理鏡回路51,52のそれぞれの
出力と符号反転回路42,43のそれぞれの出力が重な
り合うため、論理債回路53,54のそれぞれが出力を
だすから記憶回路20が出力をだして交流しや断器Sを
しや断するとともに故障状態を記憶する。
h4及びサィリスタThが正常で、かつ負荷Fの遅相無
効電力QFによる電圧Vと電流1の時間ずれが常にりこ
なるよう補償無効電力QPで補償する状態を示したので
論理積回路51,52のそれぞれの出力と符号反転回路
42,43のそれぞれの出力が重なり合うことがないた
め論理積回路52,54のそれぞれが出力をださないか
ら記憶回路20が出力をださない。一方、補償無効電力
QPで負荷Fの遅相無効電力QFが零になるよう制御さ
れている状態でサィリスタスィッチTh,〜Th4のい
ずれが何等かの原因で点弧不能になってコンデンサC,
〜C4のいずれが投入されなくなった場合、たとえサイ
リスタThを開放してリアクトルLによる遅相無効電力
QLを零にしたとしても負荷Fの遅相無効電力QFが増
加している状態では電圧Vと電流1の位相差が所定設定
時間らよりも長くなるから論理積回路51,52のそれ
ぞれの出力と符号反転回路42,43のそれぞれの出力
が重なり合うため、論理穣回路53,54のそれぞれが
出力をだすから記憶回路20が出力をだして交流しや断
器Sをしや断するとともに故障状態を記憶する。また、
補償無効電力QPで負荷Fの遅相無効電力QFが零にな
るよう制御されている状態でサイリスタThが何等かの
原因で点弧不能になってリアクトルLの制御ができなく
開放された場合に電圧Vよりも電流1の位相が少しでも
進んだ状態になると論理鏡回路51,52のそれぞれの
出力と符号反転回路42,43のそれぞれの出力が重な
り合うため、論理債回路53,54のそれぞれが出力を
だすから記憶回路20が出力をだして交流しや断器Sを
しや断するとともに故障状態を記憶する。
また、第4図の回路では逆並列接続されたサィリスタス
イツチTh,〜Th4及びサイリスタThのいずれか一
方のサィリスタが点弧不能あるいは短絡した場合におけ
る電流1の正負波形が異なって論理債回路53,54の
いずれかが出力をだした場合でも交流しや断器Sをしや
断して同一電力系統に連なる他の需要家への悪影響を防
止することができる。
イツチTh,〜Th4及びサイリスタThのいずれか一
方のサィリスタが点弧不能あるいは短絡した場合におけ
る電流1の正負波形が異なって論理債回路53,54の
いずれかが出力をだした場合でも交流しや断器Sをしや
断して同一電力系統に連なる他の需要家への悪影響を防
止することができる。
以上詳細に説明したように、本発明一実施例によれば、
複数バンクに分割されたコンデンサのサィリスタスィッ
チによる開閉及びサィリスタによるリアクトルの制御に
よって負荷の遅相または進相無効電力を補償する無効電
力補償装置において、前記サイリスタスイツチまたサイ
リスタが故障した場合にこれらの故障を位相差検出回路
で検出し、この世力で交流しや断器をしや断してサィリ
スタスィッチまたはサィリスタのすべての異常状態にお
ける同一電力系統に連なる他の需要家への悪影響を防止
することができるとともに他の健全な装置を保護するこ
とができるなどの効果がある。
複数バンクに分割されたコンデンサのサィリスタスィッ
チによる開閉及びサィリスタによるリアクトルの制御に
よって負荷の遅相または進相無効電力を補償する無効電
力補償装置において、前記サイリスタスイツチまたサイ
リスタが故障した場合にこれらの故障を位相差検出回路
で検出し、この世力で交流しや断器をしや断してサィリ
スタスィッチまたはサィリスタのすべての異常状態にお
ける同一電力系統に連なる他の需要家への悪影響を防止
することができるとともに他の健全な装置を保護するこ
とができるなどの効果がある。
第4図に示した位相差検出回路を第3図の単線結線図に
適用した場合について上述したが、第1図の単線結線図
に交流しや断器S及び交流電源側に変圧器PTと変流器
CTをそれぞれ設けた回路構成並びに第1図及び第3図
のそれぞれの単線結線図の負荷として電力変換装置とこ
の電力変換装置によって制御される負荷で構成した場合
の無効電力補償装置及び電力変換装置のそれぞれの異常
状態を検出する回路のそれぞれに第4図に示した位相差
検出回路が適用できることは云うまでもない。
適用した場合について上述したが、第1図の単線結線図
に交流しや断器S及び交流電源側に変圧器PTと変流器
CTをそれぞれ設けた回路構成並びに第1図及び第3図
のそれぞれの単線結線図の負荷として電力変換装置とこ
の電力変換装置によって制御される負荷で構成した場合
の無効電力補償装置及び電力変換装置のそれぞれの異常
状態を検出する回路のそれぞれに第4図に示した位相差
検出回路が適用できることは云うまでもない。
負荷Fが進相驚効電力である場合には第1図及び第3図
のそれぞれの単線結線図においてリアクトルLをサィリ
スタThで位相制御するだけで補償できるから負荷Fが
進相または遅相無効電力のどちらであっても補償できる
とともに無効電力補償装置が異常状態になった場合には
第4図の位相差検出回路で検出することができるから交
流電源などを保護することができる。
のそれぞれの単線結線図においてリアクトルLをサィリ
スタThで位相制御するだけで補償できるから負荷Fが
進相または遅相無効電力のどちらであっても補償できる
とともに無効電力補償装置が異常状態になった場合には
第4図の位相差検出回路で検出することができるから交
流電源などを保護することができる。
第6図は第1図及び第3図のそれぞれの単線結線図の負
荷Fとして電力変換装置CCを介してリニアモータLS
Mを使用した場合の複数バンクに分割されたコンデンサ
とサィリスタ制御リアクトルの併用方式による無効電力
補償装置の構成を示す単線結線図で、Trは電源変圧器
、CCは電力変換装置、LSMはリニアモータ、CT′
は電力変換装置CCの出力電流を検出するための変流器
、60は電力変換装置CCの故障検出回路、IPは電流
指令信号、61は電流指令信号IPの絶対値回路〜62
は変流器CT′の2次電流IUの絶対値回路、63は減
算器、64は遅れ回路、65は比較器「他の記号は第3
図と同一記号で示したので説明は省略する。
荷Fとして電力変換装置CCを介してリニアモータLS
Mを使用した場合の複数バンクに分割されたコンデンサ
とサィリスタ制御リアクトルの併用方式による無効電力
補償装置の構成を示す単線結線図で、Trは電源変圧器
、CCは電力変換装置、LSMはリニアモータ、CT′
は電力変換装置CCの出力電流を検出するための変流器
、60は電力変換装置CCの故障検出回路、IPは電流
指令信号、61は電流指令信号IPの絶対値回路〜62
は変流器CT′の2次電流IUの絶対値回路、63は減
算器、64は遅れ回路、65は比較器「他の記号は第3
図と同一記号で示したので説明は省略する。
次に、電力変換装置CCが正常な場合の第6図の動作を
説明すると、コンデンサC,〜C4は電源変圧器Tr、
電力変換装置CC及びリニアモータはMから構成される
負荷Fの無効電力QFの大きさに応じてサィリスタスィ
ッチTh,〜Th4で開閉されるが、これらのコンデン
サで負荷Fの無効電力QPに対して粗補償し、コンデン
サC,〜C4の単位容量と等しい大きさのIJアクトル
LをサイリスタThで位相制御することにより別補償し
てコンデンサC,〜C4とIJアクトルLの合計の無効
電力QPが負荷Fの無効電力QFと等しくなるよう制御
される。
説明すると、コンデンサC,〜C4は電源変圧器Tr、
電力変換装置CC及びリニアモータはMから構成される
負荷Fの無効電力QFの大きさに応じてサィリスタスィ
ッチTh,〜Th4で開閉されるが、これらのコンデン
サで負荷Fの無効電力QPに対して粗補償し、コンデン
サC,〜C4の単位容量と等しい大きさのIJアクトル
LをサイリスタThで位相制御することにより別補償し
てコンデンサC,〜C4とIJアクトルLの合計の無効
電力QPが負荷Fの無効電力QFと等しくなるよう制御
される。
上述の動作を図示したのが第7図であるが、リニァモ−
夕LSMの速度変化に対応する時間T変化に対して負荷
Fの有効電力Pが図Aに一点鎖線で示したごとく直線で
変化するものとすると負荷Fの無効電力QFが図Aに実
線で示したごと〈変動し、かつ負荷Fの無効電力QFが
たとえばコンデンサ1分割当りの容量(単位容量QcU
)の4倍程度である場合の第6図の動作を説明する。
夕LSMの速度変化に対応する時間T変化に対して負荷
Fの有効電力Pが図Aに一点鎖線で示したごとく直線で
変化するものとすると負荷Fの無効電力QFが図Aに実
線で示したごと〈変動し、かつ負荷Fの無効電力QFが
たとえばコンデンサ1分割当りの容量(単位容量QcU
)の4倍程度である場合の第6図の動作を説明する。
説明の都合上第7図Aのごとく1〜4のレベルを設け、
レベル1でQcU、レベル2で2QcUのごとき大きさ
を設けることにする。第7図Bの上はリアクトルLによ
る遅相無効電力Qしを示し、また下はコソデンサC,〜
C4による進相無効電力Qcを示した。
レベル1でQcU、レベル2で2QcUのごとき大きさ
を設けることにする。第7図Bの上はリアクトルLによ
る遅相無効電力Qしを示し、また下はコソデンサC,〜
C4による進相無効電力Qcを示した。
時間Tが0の時点で負荷Fの無効電力QPが最大である
から電力変換装置CCの起動指令とコンデンサC,〜C
4のすべてがサイリスタスィツチTh,〜Th4により
投入される指令とを同時に行う。時間TがT,に達する
と負荷Fの無効電力QFがレベル3に等しくなるが、時
間Tが0からTの期間ではリアクトルLの無効電力QL
がQし=4QcU−QFになるようサィリスタThで制
御される。T,に達するとしベルが3になるからサィリ
スタスイッチTh4が釈放されると同時にサィリスタT
hも釈放されるからコンデンサC4及びリアクトルLが
ともに開賂され、その後はリアクトルLをサィリスタT
hで制御してIJァクトルLの無効電力QLがQし=ぬ
cu−QFになるようT,からT2の期間微補償される
。時間T力汀2以後T4までの期間は前述したと同様な
動作が行われ、T4になるからコンデンサC,〜C4及
びリアクトルLのそれぞれが開放される。上述したよう
なコンデンサC,〜C4の開閉制御及びリアクトルL制
御が行われると、コンデンサC,〜C4とりアクトルL
による無効鰭力の合計であるQPが第7図Bの下に一点
鎖線で示したごとく負荷Fの無効電力QFを打消すよう
に制御されるから電源Eからの無効電力Qsが零になる
。
から電力変換装置CCの起動指令とコンデンサC,〜C
4のすべてがサイリスタスィツチTh,〜Th4により
投入される指令とを同時に行う。時間TがT,に達する
と負荷Fの無効電力QFがレベル3に等しくなるが、時
間Tが0からTの期間ではリアクトルLの無効電力QL
がQし=4QcU−QFになるようサィリスタThで制
御される。T,に達するとしベルが3になるからサィリ
スタスイッチTh4が釈放されると同時にサィリスタT
hも釈放されるからコンデンサC4及びリアクトルLが
ともに開賂され、その後はリアクトルLをサィリスタT
hで制御してIJァクトルLの無効電力QLがQし=ぬ
cu−QFになるようT,からT2の期間微補償される
。時間T力汀2以後T4までの期間は前述したと同様な
動作が行われ、T4になるからコンデンサC,〜C4及
びリアクトルLのそれぞれが開放される。上述したよう
なコンデンサC,〜C4の開閉制御及びリアクトルL制
御が行われると、コンデンサC,〜C4とりアクトルL
による無効鰭力の合計であるQPが第7図Bの下に一点
鎖線で示したごとく負荷Fの無効電力QFを打消すよう
に制御されるから電源Eからの無効電力Qsが零になる
。
次に、第8図の動作波形図を用いて負荷Fが正常時の第
6図の故障検出装置60の動作を説明すると、この場合
電流指令信号IPの絶対値(絶対値回路61の出力波形
610)に対して出力電流luの絶対値(絶対値回路6
2の出力波形は620)は第8図に実線で示したごとく
であるから減算器63の出力波形は実線630のように
なる。いま、比較器65の比較レベルを−△IPと負側
に設けたのは負荷Fが正常時における減算器63の出力
波形630から知られるように出力電流IUの順逆切襖
時(電力変換装置CCとして逆並列接続されたサィリス
タ変換器から構成されているものとする)などで平常時
でも偏差信号が△IP以上(第8図の1,2の期間のよ
うな状態)になる場合があるのでこれをカットするため
である。また、遅れ回路64は平常時の電流制御系の振
動による短時間のオーバーシュートなどで生じる短時間
の負の偏差信号を減衰させて謀検出を防止するために設
けたものである。次に、第7図の動作波形図においてた
とえば隙間TがT,〜T2の任意の期間に第6図のりニ
アモータLSMが短絡するような異常状態が生じた場合
の第6図の動作を説明すると、この場合の出力電流IU
の波形は第8図に破線で示す波形621のように振動的
になるから減算器63の偏差信号631が設定値△IP
以上になる(第8図の3の時点)ため比較器65が動作
し(出力波形650)、記憶回路201まこの異常状態
を記憶(出力波形200)するともに交流しや断器Sを
しや断してリニアモータLSMの異常時に生じる交流電
源Eから流出される遅相無効電力Qsが増加するのを防
止するとともに同一電力系統に連なる他の需要家への悪
影響を防止することができる。
6図の故障検出装置60の動作を説明すると、この場合
電流指令信号IPの絶対値(絶対値回路61の出力波形
610)に対して出力電流luの絶対値(絶対値回路6
2の出力波形は620)は第8図に実線で示したごとく
であるから減算器63の出力波形は実線630のように
なる。いま、比較器65の比較レベルを−△IPと負側
に設けたのは負荷Fが正常時における減算器63の出力
波形630から知られるように出力電流IUの順逆切襖
時(電力変換装置CCとして逆並列接続されたサィリス
タ変換器から構成されているものとする)などで平常時
でも偏差信号が△IP以上(第8図の1,2の期間のよ
うな状態)になる場合があるのでこれをカットするため
である。また、遅れ回路64は平常時の電流制御系の振
動による短時間のオーバーシュートなどで生じる短時間
の負の偏差信号を減衰させて謀検出を防止するために設
けたものである。次に、第7図の動作波形図においてた
とえば隙間TがT,〜T2の任意の期間に第6図のりニ
アモータLSMが短絡するような異常状態が生じた場合
の第6図の動作を説明すると、この場合の出力電流IU
の波形は第8図に破線で示す波形621のように振動的
になるから減算器63の偏差信号631が設定値△IP
以上になる(第8図の3の時点)ため比較器65が動作
し(出力波形650)、記憶回路201まこの異常状態
を記憶(出力波形200)するともに交流しや断器Sを
しや断してリニアモータLSMの異常時に生じる交流電
源Eから流出される遅相無効電力Qsが増加するのを防
止するとともに同一電力系統に連なる他の需要家への悪
影響を防止することができる。
なお、リニアモータLSMの異常状態の検出が行われて
記憶回路20が出力をだすと、電力変換装置CCの動作
も停止されるから電力変換装置CCなどを保護すること
ができる。一方、第7図のT,〜Lの任意の時点でリニ
アモータはMが短絡される異常状態が発生した場合「負
荷Fの無効電力QFが第7図のQFよりも増加するので
第6図の位相差検出回路10が出力をだすため、位相差
検出回路10からも交流しや断器Sをしや断する指令が
発生する。
記憶回路20が出力をだすと、電力変換装置CCの動作
も停止されるから電力変換装置CCなどを保護すること
ができる。一方、第7図のT,〜Lの任意の時点でリニ
アモータはMが短絡される異常状態が発生した場合「負
荷Fの無効電力QFが第7図のQFよりも増加するので
第6図の位相差検出回路10が出力をだすため、位相差
検出回路10からも交流しや断器Sをしや断する指令が
発生する。
また、第7図のT,〜Lの任意の時点で電力変換装置C
Cが急に動作しなくなるような異常状態が発生した場合
、電力指令信号IPよりも出力電流IUが小さいから故
障検出装置6Qではこの異常状態を検出することはでき
ないが、負荷Fの遅相無効電力QFが急に減少するから
無効電力補償装置からの無効電力QPが造相になるため
位相差検出回路10が出力をだすのでこの世力で交流し
や断器Sがしや断されるから電力系統の電圧変動などを
抑制することができるとともに他の装置への悪影響など
を防止することができる。以上詳細に説明したように、
第6図に示す実施例によれば電流指流信号の大小の如何
にかかわらず出力電流が電流指令信号よりも大きくなる
電力変換装置などの故障時には故障検出装置または位相
差検出回路で検出するとともにこの世力で交流しや断器
をしや断し、かつ電力変換装置の動作をも停止し、また
電流指令信号の大小の如何にかかわらず出力電流が電流
指令信号よりも小さくなる電力変換装置などの故障ある
いは無効電力補償装置が異常状態になった場合これらを
位相差検出回路で検出するとともにこの出力で交流しや
断器をしや断し、かつ電力変換装置の動作をも停止させ
てこれらの異常時における電力系統の電圧変動、同一電
力系統の他の需要家への悪影響などの抑制及び無効電力
補償装置、電力変換装置などを構成する他の健全な機器
への悪影響などを防止することができるなどの効果があ
る。
Cが急に動作しなくなるような異常状態が発生した場合
、電力指令信号IPよりも出力電流IUが小さいから故
障検出装置6Qではこの異常状態を検出することはでき
ないが、負荷Fの遅相無効電力QFが急に減少するから
無効電力補償装置からの無効電力QPが造相になるため
位相差検出回路10が出力をだすのでこの世力で交流し
や断器Sがしや断されるから電力系統の電圧変動などを
抑制することができるとともに他の装置への悪影響など
を防止することができる。以上詳細に説明したように、
第6図に示す実施例によれば電流指流信号の大小の如何
にかかわらず出力電流が電流指令信号よりも大きくなる
電力変換装置などの故障時には故障検出装置または位相
差検出回路で検出するとともにこの世力で交流しや断器
をしや断し、かつ電力変換装置の動作をも停止し、また
電流指令信号の大小の如何にかかわらず出力電流が電流
指令信号よりも小さくなる電力変換装置などの故障ある
いは無効電力補償装置が異常状態になった場合これらを
位相差検出回路で検出するとともにこの出力で交流しや
断器をしや断し、かつ電力変換装置の動作をも停止させ
てこれらの異常時における電力系統の電圧変動、同一電
力系統の他の需要家への悪影響などの抑制及び無効電力
補償装置、電力変換装置などを構成する他の健全な機器
への悪影響などを防止することができるなどの効果があ
る。
以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上述
の実施例に限定されるものではなく、電力変換装置の個
数が増加した場合「無効電力補償袋魔も増加するが「こ
のような回路構成にも適用でき、また無効電力補償装置
だけが増加するような回路構成にも本発明が適用できる
ことは云うまでもない。
の実施例に限定されるものではなく、電力変換装置の個
数が増加した場合「無効電力補償袋魔も増加するが「こ
のような回路構成にも適用でき、また無効電力補償装置
だけが増加するような回路構成にも本発明が適用できる
ことは云うまでもない。
以上述べたように本発明によれば、無効電力の増加によ
る電力系統への悪影響を抑制する保護装置を提供できる
。
る電力系統への悪影響を抑制する保護装置を提供できる
。
第亀図及び第2図は従来の負荷補償装置を示す単線結線
図、第3図は本発明の一実施例を示す無効電力補償装置
を付加した場合の電力系統の保護装置の単線結線図、第
4図は位相差検出回路の具体的な回路構成図、第5図は
第4図の回路の動作説明のための波形図、第6図は本発
明の他の本発明を示す無効電力補償装置を付加した場合
の電力系統の保護装置の単線結線図、第7図は第6図の
動作説明図、第8図は第6図の故障検出回路の動作波形
図である。 8…・・交流電源トS……交流しや断器、Qs……電源
側の無効電力、QF……負荷側の無効電力〜Qc……進
相無効電力〜QL…・・・遅相無効電力、C,〜C4…
…コンデンサ、L……リアクトル「 Th,〜Th4…
…サイリスタスイツチ、Th・“…サイリスタ、CT,
CT′…・・・変流器、PT……変圧器、Tr・・・・
・・電源変圧器、CC……電力変換装置、山M・・・…
リニアモータ、F……負荷、【P……電流指令信号、1
0…・・・位相差検出回路、20……記憶回路「 60
…・・・故障検出回路。 繁ー図 第2図 繁3図 袴4図 弟S図 弟ら区 繁つめ 第8図
図、第3図は本発明の一実施例を示す無効電力補償装置
を付加した場合の電力系統の保護装置の単線結線図、第
4図は位相差検出回路の具体的な回路構成図、第5図は
第4図の回路の動作説明のための波形図、第6図は本発
明の他の本発明を示す無効電力補償装置を付加した場合
の電力系統の保護装置の単線結線図、第7図は第6図の
動作説明図、第8図は第6図の故障検出回路の動作波形
図である。 8…・・交流電源トS……交流しや断器、Qs……電源
側の無効電力、QF……負荷側の無効電力〜Qc……進
相無効電力〜QL…・・・遅相無効電力、C,〜C4…
…コンデンサ、L……リアクトル「 Th,〜Th4…
…サイリスタスイツチ、Th・“…サイリスタ、CT,
CT′…・・・変流器、PT……変圧器、Tr・・・・
・・電源変圧器、CC……電力変換装置、山M・・・…
リニアモータ、F……負荷、【P……電流指令信号、1
0…・・・位相差検出回路、20……記憶回路「 60
…・・・故障検出回路。 繁ー図 第2図 繁3図 袴4図 弟S図 弟ら区 繁つめ 第8図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 交流電源と、この交流電源に接続される負荷と、前
記交流電源と前記負荷の間に並列接続されて前記負荷に
よる無効電力の変動を補償する装置を備えるものにおい
て、前記交流電源出力側に設けられた開閉器と、前記交
流電源出力側の無効電力を検出する第1手段と、この第
1手段の出力が所定値以上になつたとき前記開閉器を開
路する第2手段とを有することを特徴とする電力系統の
保護装置。 2 特許請求の範囲第1項記載の装置において、前記第
1手段は前記交流電源側の電圧と電流の位相差を検出す
るようにしたことを特徴とする電力系統の保護装置。 3 交流電源と、この交流電源に接続される負荷と、前
記交流電源と前記負荷の間に並列接続されて前記負荷に
よる無効電力の変動を補償する装置を備えるものにおい
て、前記交流電源出力側に設けられた開閉器と、前記交
流電源出力側の無効電力を検出する第1手段と、前記負
荷の異常状態を検出する第3手段と、前記第1手段の出
力が所定値以上になつたときあるいは前記第3手段が出
力を出したときのいずれか一方の指令で前記開閉器を開
路する第4手段とを有することを特徴とする電力系統の
保護装置。 4 特許請求の範囲第3項記載の装置において、前記負
荷が電力変換装置と、この電力変換装置によつて制御さ
れる負荷から構成された場合の前記第3手段は前記電力
変換装置の出力電流を制御するための電流指令信号と前
記出力電流の偏差を検出するようにしたことを特徴とす
る電力系統の保護装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54092689A JPS6023577B2 (ja) | 1979-07-23 | 1979-07-23 | 電力系統の保護装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54092689A JPS6023577B2 (ja) | 1979-07-23 | 1979-07-23 | 電力系統の保護装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5619343A JPS5619343A (en) | 1981-02-24 |
| JPS6023577B2 true JPS6023577B2 (ja) | 1985-06-08 |
Family
ID=14061450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54092689A Expired JPS6023577B2 (ja) | 1979-07-23 | 1979-07-23 | 電力系統の保護装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6023577B2 (ja) |
-
1979
- 1979-07-23 JP JP54092689A patent/JPS6023577B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5619343A (en) | 1981-02-24 |
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