JPS61107411A - 静止形無効電力補償装置 - 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】 〔発明の鵜する技術分野〕 この発明は、電力系統に接続されるコンデンサ容量を段
階的に変化させるとともに同じ電力系統に接続されてい
るリアクトル容量を連続的に変化させることにより当該
電力系統の無効を力を無段階で補償できる静止形無効電
力補償装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

第５図は静止形無効電力補償装置の従来例を示すブロッ
ク図であって、電力系統に接続されているリアクトルの
位相制御と、同じ電力系統に接続されているコンデンサ
のバンク数増減とを組合わせたいわゆるハイブリッド式
の静止形無効電力補償装置である。

第５図において、電力系統１には変圧器２を介してリア
クトル１１と位相制御されるリアクトル用半導体スイッ
チ１３とを接続してこの電力系統１の遅れ電流を連続的
に制御するが、変圧器２には小リアクトル２１とコンデ
ンサ２２とコンデンサ用半導体スイッチ２３を接続し、
コンデンサ用半導体スイッチ２３をオン・オフさせるこ
とＫよ９この電力系統１の進み電流を段階的に変化させ
る。これと同様に構成された小リアクトル３１゜コンデ
ンサ３２．コンデンサ用半導体スイッチ３３で構成され
る回路も変圧器２に接続されている。

この第５図に図示されているのはコンデンサ２２と３２
の２バンクのみであるが、図示されていない多くのこれ
と同様のコンデンサバンクが変圧器２の２次側に接続さ
れている。

電力系統１の系統電圧は計器用変圧器３と電圧検出器４
により検出され、電圧設定器５が設定する電圧と系統電
圧との偏差を加算器６で演算し、その演算結果を電圧調
節器７に入力させる。電圧調節器７は電圧偏差に対応し
た無効電力指令値を出力し、バンク選択器２５，３５．
４５はこの無効電力指令値から必要とされるコンデンサ
バンクを選択し、同期演算回路２６，３６．４６のいず
れかを介して無効電力指令値に応じたコンデンサバンク
を電力系統１に接続する。この場合の無効電力調整はコ
ンデンサバンク投入によるため段階的なものとなるから
、電力系統１が必要とする無効を力を１００％補償する
ことはできずに残留分　　□゛がある。このため上述の
コンデンサバンクを投入するのと同時にバイアス回路８
から出力される投入コンデンサ容量に比例したバイアス
信号を加算器９において前述の無効電力指令値から減算
することＫよりコンデンサバンクの増減のみでは制御で
きない無効電力を検出し、これを非線形補正回路１５を
介して点弧角調整器１６に与え、これの出力信号により
リアクトル用半導体スイッチ１３を位相制御して前述の
残留分を補償する。

コンデンサバンクの開閉による無効電力補償装置では、
コンデンサバンク投入時の突入電流を抑制するためにコ
ンデンサ電圧と系統電圧との差が最小となる位相でコン
デンサバンクを投入するいわゆる同期投入が実施される
が、そのためにリアクトルの位相制御による無効電力補
償よシも制御遅れを生じ、この制御遅れが系統の電圧変
動に対して外乱となる。そこで電圧調節器７０時定数は
上述の同期投入に伴う制御遅れに合わせた値に設定しな
ければならないのモ、結局リアクトルの位相制御による
無効電力補償動作にはコンデンサ開閉式の無効電力補償
動作と同じ制御遅れを生じるという欠点を有する。

さらにコンデンサバンクの数に対応したバンク選択回路
と同期演算回路を必要とするので、コンデンサバンク数
の増大とともに制御装置の部品点数とコストの増加をま
ねく欠点もあわせて有する。

〔発明の目的〕

この発明は、電力系統に外乱を与えることなくリアクト
ルの位相制御による無効電力補償動作を高速化するとと
もに、コンデンサパンク数が増大しても制御装置の部品
点数やコストを抑制することができる静止形無効電力補
償装置を提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

この発明は、電力系統に接続されるコンデンサバンクの
増減と同じ電力系統に接続されているリアクトル容量の
制御により当該電力系統の無効電力を補償するさいに、
系統電圧と設定電圧との偏差を検出し、この電圧偏差を
補償するための無効電力指令値を無効電力指令手段から
出力させるのであるが、この無効電力指令手段は比例積
分調節器、または系統に接続されているコンデンサ容量
に比倒せるバイアス信号を比例積分調節器出力信号から
減算するようになっている回路で構成するとともに１こ
の無効電力指令値でリアクトル容量を変化させるべく位
相制御を行なう０これと同時に無効電力指令値がこのリ
アクトル容量変化のみでは処理しきれない値であること
を検出すればコンデンサバンク増減信号を所定時間間隔
のタイミング信号とともに加減算を行なうカウンタ回路
に入力させ、このカウンタ回路からの出力によりコンデ
ンサバンクを増加または減少させるようにして電力系統
の無効電力補償を素早く行なわせようとするものである
。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の実施例を示すブロック図であシ、この
第１図により以下に本発明の内容を詳述する。

第１図において電力系統ｌＫ接続されている変圧器２の
２次側にはリアクトル１１が接続されておシ、リアクト
ル用半導体スイッチ１３を位相制御することによりこの
リアクトル１１に流れる遅れ無効電力を調整できる。ま
た変圧器２の２次側にはコンチンｆ２２と３２が接続さ
れているが、必要ならは更に多くのコンデンサバンクを
接続し、それぞれのコンデンサに接続されているコンデ
ンサ用半導体スイッチ２３．３３を開閉させることによ
り進み無効電力を調整できる。なおこれらコンデンサ２
２．３２に直列接続されている小リアクトル２１．３１
はコンデンサ保換用に設置されているものであり、一般
にその容量はコンデンサ容量のｐ　バーセント程度のも
のである。

リアクトル用半導体スイッチ１３の位相制御とコンデン
サ用半導体スイッチ２３．３３の開閉による電力系統１
の無効電力補償動作は下記により行われる。まず計器用
変圧器３と電圧検出器４により系統亀圧Ｖが検出され、
電圧設定器５により目標値となる設定電圧が設定され、
加算器６においてこの系統電圧Ｖと設定電圧との差であ
る偏差電圧ΔＶが演算される。この偏差電圧ΔＶは無効
電力指令手段としての比例積分調節器５１に入力して、
電圧偏差ΔＶに対応した無効電力指令値を出力するにの
無効電力指令値は非線形補正回路１５と点弧角調整器１
６と前述せるリアクトル用半導体スイッチ１３とで構成
されているリアクトル制御手段に入力され、リアクトル
１１に流れる無効電力がリアクトル用半導体スイッチ１
３の位相制御動作により調節されることは既に述べたこ
とである。

比例積分調節器５１から出力される無効電力指令値の大
きさが上述のリアクトル容量の変化のみでは補償できな
い程度に大であれば、それをバンク増減指令手段として
のコンパレータ５５と５６が検出して増減指令を出力す
る。すなわちコンパレータ５５と５６により無効電力指
令値の上限と下限が設定され、この設定限界を越える無
効電力指令値を検出し、いずれかのコンパレータの出力
信号が次段のカウンタ回路５７に与えられる。このカウ
ンタ回路５７ｆ′ｉ一定の時間間隔のタイミング信号に
あわせて加算または減算するようになっているのでコン
パレータ５５あるいは５６からバンク増減信号が入力さ
れてカウンタが加算された場合にはコンデンサを順次追
加投入し、またカウンタが減算された場合にはコンデン
サを順次遮断するように各コンデンサ用半導体スイッチ
を開閉させる。このようにして電力系統に接続されるコ
ンデンサバンクの数が増加または減少することにより前
述の無効電力指令値がコンパレータ５５と５６とで定め
る範囲内に入ればコンデンサバンク数は一定となり、無
効電力の残留分がリアクトル１１により補・償される。

第２図は第１図に示す実施例での動作を示すタイムチャ
ートであって、第２図（イ）は電圧検出器４から出力さ
れる系統電圧■の変化を、第２図（ロ）は加算器６から
出力される電圧偏差ΔＶの変化を、第２図ｆっけ比例積
分調節器５１から出力される無効電力指令値の変化を、
第２図に）はカウンタ回路５７のタイミング信号を、第
２図（ホ）はコンデンサ投入信号を、第２図（へ）はリ
アクトルの無効電力指令値の変化を、第２図（ト）は無
効電力補償装置の出力の変化をそれぞれが示しているが
、このタイムチャートでは当該無効電力補償装置が進み
無効電力を吸収する場合を正とし、また比例積分調節器
の出力増大で進み無効電力の吸収を増大するものとして
あられしている。

第２図において時刻Ｔ１に系統電圧Ｖに変動を生じたが
、その変動による電圧偏差ΔＶはあま９犬でなく比例積
分調節器５１の出力は２点鎖線であられされているコン
デンサバンク増加レベルＡとコアｆンサバンク減少レベ
ルＢとの間におり、リアクトル用半導体スイッチの位相
制御によるリアクトル容量のｙ化で対応できるので、（
１点鎖線であられされている最大点弧角Ｃと最小点弧角
りの間にある）このリアクトル容量変化で系統電圧Ｖは
元の値に復帰する。

時刻Ｔ２に大きな電圧変動があシ、比例積分調節器５１
の出力がバンク増加レベル人の限界を越えたために、カ
ウンタ回路５７は時刻Ｔ３に次のタイミング信号ととも
にコンデンサ投入信号を出力してコンデンサバンクを投
入している。これによりリアクドル１１は再びその位相
制御により無効電力の調整ができるようになシ、新たな
電圧偏差によりコンデンサバンクの追加あるいは減少が
必要となるまでは、当該リアクトル１１は無効電力補償
動作をつづける。

第３図は本発明の第２の実施例を示すブロック図である
が、この第２の実施例では無効電力指令手段としての比
例積分調節器５１とバイアス回路５２と加算器５３とが
設けられているのが前述の第１図に示す実施例と異なる
ところであって、これ以外のものすなわち電力系統１、
変圧器２）計器用変圧器３、電圧検出器４、電圧設定器
５、加算器６、リアクトル１１、リアクトル用半導体ス
イッチ１３、非線形補正回路１５、点弧角調整器１６、
小リアクトル２１と３１、コンデンサ２２と３２）コン
デンサ用半導体スイッチ２３と３３、コンパレータ５５
と５６およびカウンタ回路５７に付されている符号とそ
の名称・用途・機能はすべて第１図に示す実施例の場合
と同じであるから、これらの説明は省略する。

第３図に示す第２の実施例において無効電力損、゛１゛
令手段は比例積分調節器５１の出力からバイアス回路５
２により既に投入されているコンデンサ容量に比例した
バイアス信号を加算器５３で減算するように構成してい
るので、当該静止形無効電力補償装置が吸収すべき全無
効電力の指令値とバイアス回路５２から出力されている
既にコンデンサバンクにより吸収されている無効電力と
の差すなわちリアクトル１１が補償すべき無効電力量が
検出されるようになっているので、加算器５３から出力
される信号によりリアクトル１１の容量制御とコンデン
サバンク数の増減を行えばよい。

第４図は第２図に示す第２の実施例の動作を示すタイム
チャートであって、第４図（イ）は電圧検出器４から出
力される系統電圧Ｖの変化を、第４図仲）は加算器６か
ら出力される電圧偏差Δ■の変化を、第４図（ハ）は比
例積分調節器５１出力信号の変化を、第４図に）はカウ
ンタ回路５７のタイミング信号を、第４図（ホ）はコン
デンサ投入とバイアス信号を１、第４図（へ）はリアク
トルの無効電力指令値の変化を、第４図（ト）は無効電
力補償装置の出力の変化をそれぞれが示している。なお
第４図（へ）における１点鎖線はリアクトル用半導体ス
イッチの最大点弧角Ｃと最小点弧角りをあられしている
。

この第４図においても前述の第２図の場合と同様に時刻
Ｔ１における僅かな無効電力の変動による電圧変動はリ
アクトル１１の容量変化で補償し、時刻Ｔ２に生じた大
きな変動は時刻Ｔ３に投入するコンデンサバンク数の追
加とリアクトル１１の容量変化により補償していること
を示している。

〔発明の効果〕

この発明によれば、系統電圧の電圧偏差を比例積分調節
器に入力させ、当該調節器出力あるいはこの出力から投
入コンデンサ容量に比例したバイアス信号を減じたもの
を無効を力指令値とし、この無効電力指令値に応じてコ
ンデンサバンク数の増減を決定するカウンタ回路を用い
ることにより、リアクトルの位相制御により補償できる
程度の系統の微小変動はこのリアクトルの位相制御の制
侮応答性に合わせて高速制御を行うとともに、このリア
クトルの位相制御のみでは対処できない程度の変動が生
じた場合でも、電力系統に外乱を与えることなく速やか
に、かつ連続的に無効電力を補償できる。またコンデン
サバンク数が多い場合でもバンク数増減指令手段の構成
は不変であるから、コンデンサバンク数が増大してもそ
の制御回路の部品とコストは増加しない利点を有する０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック図であり、第２
図は第１図に示す実施例での動作を示すタイムチャート
である。第３図は本発明の第２の実施例を示すブロック
図であり、第４図は第３図に示す第２の実施例の動作を
示すタイムチャートである。第５図は静止形無効電力補
償装置の従来例を示すブロック図である。 １・・・・・・電力系統、２・・・・・・変圧器、３・
・・・・・計器用変圧器、４・・・・・・電圧検出器、
５・・・・・・電圧設定器、６・・・・・・加算器、７
・・・・・・電圧調節器、８・・・・・・バイアス回路
、９・・・・・・加算器、１１・・・・・・リアクトル
、１３Ｊ　　　・・・・・・リアクトル用半導体スイッ
チ、１５・・・・・・非線形補正回路、１６・・・・・
・点弧角調整器、２１．３１・・・・・・小リアクトル
、２２．３２・・・・・・コンデンサ、２３．３３・・
・・・・コンデンサ用半導体スイツｆ、２５，３５，４
５・・・・・・バンク選択器、２６，３６．４６・・・
・・・同期演算回路、５１・・・・・・比例積分調節器
、５２・・・・・・バイアス回路、５３・・・・・・加
Ｘ５．５５．５６・・・・・・コンパレータ、５７・・
・・・・カウンタ回路。 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）電力系統の系統電圧と設定電圧との電圧偏差値に対
   応して当該電力系統に接続されるコンデンサの容量をコ
   ンデンサ用半導体スイッチの開閉により段階的に増減さ
   せるとともに、同じ電力系統に接続されるリアクトルの
   容量をリアクトル用半導体スイッチの制御により連続的
   に変化させるようになつている静止形無効電力補償装置
   において、前記電力系統から吸収すべき無効電力量を前
   記電圧偏差値から演算して無効電力指令値を出力する無
   効電力指令手段と、この無効電力指令値に従つて前記リ
   アクトル用半導体スイッチを位相制御する信号を出力す
   るリアクトル制御手段と、この無効電力指令値が前記リ
   アクトルの制御範囲を越えることを検出すればコンデン
   サバンクの増減を指令する信号を出力するバンク増減指
   令手段と、所定時間間隔のタイミング信号とともに加減
   算を行なうカウンタに前記バンク増減指令信号を入力さ
   せて前記コンデンサ用半導体スイッチを順次開閉する信
   号を出力するカウンタ回路を備えたことを特徴とする静
   止形無効電力補償装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載の静止形無効電力補償装
   置において、前記無効電力指令手段は比例積分調節器で
   構成されることを特徴とする静止形無効電力補償装置。 ３）特許請求の範囲第１項記載の静止形無効電力補償装
   置において、前記無効電力指令手段は電圧偏差値を入力
   する比例積分調節器と、電力系統に接続されているコン
   デンサの容量に比例したバイアス信号を出力するバイア
   ス回路と、前記比例積分調節器出力信号から前記バイア
   ス信号を減算して得られる無効電力指令値を出力する加
   算器とで構成されることを特徴とする静止形無効電力補
   償装置。