JP3607562B2 - 無効電力補償装置の省エネルギー運転方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力系統に設置された無効電力補償装置の省エネルギー運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
配電線路等の電力系統の電圧は負荷の変動に伴って常に変動しているが、コンピュータ等の電子機器は電圧変動の影響を受けやすいため、電力系統の電圧の安定化が要求されている。そこで従来から、ＳＶＲと呼ばれるタップ切り換え式の自動電圧調整器や、ＳＶＧと呼ばれる無効電力補償装置を用い、電力系統の電圧変動を抑制している。
【０００３】
自動電圧調整器（ＳＶＲ）は電力系統に直列に接続して用いられるものであり、系統電圧の変動に応じて変圧器のタップを自動的に切り換え、それよりも負荷側の系統電圧を設定電圧に保つものである。ところがタップ切り換えは機械式接点を操作して行われるため、センサが系統電圧の変動を検出してから動作が完了するまでに１分以上を要し、瞬時の電圧変動には対応できないという問題があった。
【０００４】
一方、無効電力補償装置（ＳＶＧ）はコンデンサとインバータ回路とを連系リアクトルを介して電力系統と並列に接続したものであり、制御回路が検出した無効電力を打ち消すように進み位相または遅れ位相の出力電流を電力系統に供給することにより、系統電圧全体を設定電圧に維持する効果を持つ。この無効電力補償装置は無接点で動作するので数＋ｍｓ程度の短時間で動作させることができ、瞬時の電圧変動にも対応することができる。
【０００５】
一般に、配電系統等の電力系統には自動電圧調整器が設置されているほか、系統電圧を変動させるおそれのある負荷の近辺には無効電力補償装置が設置されている。例えば近年建設が進められている風力発電所においては、起動時には外部から電力を供給して風力発電機をモータとして風車を回転させる必要があり、このときに系統電圧を瞬間的に大きく低下させるおそれがある。このため風力発電所には無効電力補償装置が設置され、起動時や停止時の系統電圧の変動を抑制している。
【０００６】
このような無効電力補償装置は、装置内部の設定電圧に一致するように系統電圧を調整する機能を持つものである。例えば６６００Ｖの配電系統においては、無効電力補償装置が装置内部に持つ設定電圧も６６００Ｖであり、無効電力補償装置はこの設定電圧と検出された系統電圧との偏差に応じた出力を常に発生し、系統電圧を６６００Ｖに維持しようとしている。このため、実用上は補償する必要のないようなゆるやかな定常的な電圧変動をも常時補償しようとするため、それに要するエネルギー（電力）が大きくなり、系統電圧が設定電圧からずれているかぎり、無効電力補償装置は無駄な出力を発生し続けるという欠点があった。
【０００７】
また、系統電圧と設定電圧との偏差が大きいと無効電力補償装置は出力を装置容量の最大限まで発生するため、その状態で瞬時電圧変動があってももはやそれに対応することができず、無効電力補償装置の利点である瞬時電圧変動への迅速な対応が不可能になるという欠点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、無効電力補償装置の無駄な出力をなくし、しかも瞬時電圧変動に迅速に対応できる余力を常に蓄えるようにした無効電力補償装置の省エネルギー運転方法を提供するためになされたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、電力系統に連系する負荷の電圧変動を抑制するために設置された無効電力補償装置の設定電圧を、同無効電力補償装置の動作後において、補償出力をしていないときの系統電圧と一致させるように時定数を持たせて変化させることにより、定常状態における無効電力補償装置の出力を減少することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によれば、無効電力補償装置の設定電圧を、無効電力補償装置の動作後において、補償出力をしていないときの系統電圧と一致させるように時定数を持たせて変化させるため、系統電圧の変動がゆるやかな定常的である場合には、無効電力補償装置の出力は次第に減少して行きある時間の経過後にはゼロになる。このため定常状態における無駄な出力をなくすることができ、従来に比較して省エネルギー化を図ることができる。またその結果、無効電力補償装置の出力に余裕ができるため、瞬時電圧変動が発生した場合には直ちにこれに対応することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施の形態を示す。
図１において、１は変電所２から需要家等に電力を供給する電力系統であり、例えば６６００Ｖの配電系統である。この例では電力系統の末端に負荷として風力発電機３が接続されている。風力発電機３は運転中は電力系統１に電力を供給するが、前記したように起動時には外部から電力を供給して風車を回転させる必要があり、このときに大きい無効電力を発生して系統電圧を瞬間的に低下させるおそれがある。また運転停止時にも電圧変動を発生する。このため、風力発電機３の近傍に無効電力補償装置４を設置して起動時や停止時の系統電圧の変動を防止している。
【００１２】
この無効電力補償装置４は、図２に示すようにインバータ回路５とコンデンサ６とを連系リアクトル７を介して電力系統１に並列接続したものである。その制御回路８は、センサ９で検出された電力系統の系統電圧Ｖを設定電圧Ｖ０と比較し、その偏差を打ち消すように系統電圧から進み位相または遅れ位相の電流を電力系統１に供給する。これにより、無効電力の補償を行うことができる。
【００１３】
従来は無効電力補償装置４の設定電圧Ｖ０は１点（この場合６６００Ｖ）に固定されていたため、系統電圧Ｖにゆるやかな定常的変動が生じても、無効電力補償装置４は常に電圧を一定にするように動作していた。これに対して本発明では、図３に示すように無効電力補償装置４に電圧一定制御を行わせることは従来と同様であるが、無効電力補償装置の動作後において、その出力が所定値（たとえば±５０ｋＶａｒ）を越えたときには、図４に示すように設定電圧Ｖ０を、補償出力をしていないときの系統電圧と一致させるように時定数を持たせて変化させ、系統電圧Ｖと設定電圧Ｖ ０ とが一致するように動作させる。
【００１４】
本発明では無効電力補償装置の出力を減少させるように設定電圧Ｖ０を時定数を持たせて制御するため、ゆるやかな電圧変動時においては無効電力補償装置４の出力は次第にゼロとなり、出力の無駄を減少させることができる。また、このようにゆるやかな電圧変動時においては無効電力補償装置４の出力をゼロの状態として補償容量を確保しているので、急峻な電圧変動が発生した場合には無効電力補償装置４の出力をフルに活用することができ、急峻な電圧変動を抑制することが可能となる。なお図４に示したように、変動した系統電圧ＶはＳＶＲのタップ切り替えにより、本来の系統電圧である６６００Ｖに復帰する。
【００１５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の無効電力補償装置の省エネルギー運転方法によれば、無効電力補償装置の設定電圧を時定数を持たせて系統電圧と一致させるように変化させることにより無駄な出力をなくし、従来に比較して省エネルギー化を図ることができる。また、無効電力補償装置の出力に余裕ができるため、瞬時電圧変動にも対応することが可能となる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】電力系統全体を示すブロック図である。
【図２】無効電力補償装置の回路構成図である。
【図３】制御フローを示すブロック図である。
【図４】出力波形図である。
【符号の説明】
１ 電力系統、２ 変電所、３ 風力発電機、４ 無効電力補償装置、５ インバータ回路、６ コンデンサ、７ 連系リアクトル、８ 制御回路、９ センサ
Claims (2)
- 電力系統に連系する負荷の電圧変動を抑制するために設置された無効電力補償装置の設定電圧を、同無効電力補償装置の動作後において、補償出力をしていないときの系統電圧と一致させるように時定数を持たせて変化させることにより、定常状態における無効電力補償装置の出力を減少することを特徴とする無効電力補償装置の省エネルギー運転方法。
- 負荷が風力発電機である請求項１に記載の無効電力補償装置の省エネルギー運転方法。
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