JP4830705B2

JP4830705B2 - 無効電力制御装置及び無効電力補償装置

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Publication number: JP4830705B2
Application number: JP2006213243A
Authority: JP
Inventors: 直寛土岐; 正俊竹田; 良之河野; 耕司天満
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-08-04
Filing date: 2006-08-04
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2026-08-04
Also published as: US7688043B2; JP2008040733A; US20080157728A1

Description

この発明は、電力系統の電圧変動を抑えるために無効電力を発生する静止型無効電力補償装置を制御する無効電力制御装置及び無効電力補償装置に関するものである。

無効電力補償装置では、コンデンサ、リアクトル、静止型無効電力補償装置（Static Var Compensator：ＳＶＣ）を有しており、必要となる無効電力に応じてこれらを使用している。コンデンサまたはリアクトル（総称して調相設備と呼ぶ）は開閉器を介して電力系統に接続されており、開閉器の入切の操作に時間を要するので、瞬時の応答はできない。これに対して、ＳＶＣは半導体素子によるスイッチを制御して進みまたは遅れの無効電力を発生するものであり、瞬時に無効電力を制御できる。
従来の無効電力補償装置では、ＳＶＣで発生する無効電力と調相設備で発生する無効電力の和が、電圧変動を抑えるために必要な量になるように制御している。（例えば、特許文献１を参照）

特開平１０−２６８９５２号公報

ＳＶＣを用いた従来の無効電力補償装置では、電圧変動の急激な変動に備えることを考慮しておらず、常時にＳＶＣがその容量の大半に相当する無効電力を発生した状態で運転されている場合が多い。そのため、ＳＶＣがその容量の大半に相当する無効電力を発生している状態で急激な電圧変動が発生すると、ＳＶＣでは電圧変動を抑えるために必要な無効電力を十分には発生できず、電圧変動を抑制できない場合が有るという課題が有る。
本発明は、急峻な電圧変動を抑える能力を常にＳＶＣが持つことができるようにする無効電力制御装置及び無効電力補償装置を得ることを目的とする。

この発明に係る無効電力制御装置は、電圧変動を抑える対象の制御対象電圧に対して所定の時間遅れ特性で追随し所定の範囲内に制限された比較電圧を生成する比較電圧生成部と、前記比較電圧と前記制御対象電圧との差である変動分電圧を生成する変動分電圧生成部と、前記変動分電圧に応じて制御対象の静止型無効電力補償装置で発生する無効電力を前記比較電圧の時間遅れ特性よりも速い時間特性で制御する無効電力制御部とを備えたものである。

この発明に係る無効電力補償装置は、接続された母線の電圧変動に応じて無効電力を発生させる静止型無効電力補償装置と、該静止型無効電力補償装置が接続された母線の電圧である制御対象電圧に対して所定の時間遅れ特性で追随し所定の範囲内に制限された比較電圧を生成する比較電圧生成部と、前記比較電圧と前記制御対象電圧との差である変動分電圧を生成する変動分電圧生成部と、前記変動分電圧に応じて前記静止型無効電力補償装置で発生する無効電力を前記比較電圧の時間遅れ特性よりも速い時間特性で制御する無効電力制御部とを備えたものである。

この発明に係る無効電力制御装置は、電圧変動を抑える対象の制御対象電圧に対して所定の時間遅れ特性で追随し所定の範囲内に制限された比較電圧を生成する比較電圧生成部と、前記比較電圧と前記制御対象電圧との差である変動分電圧を生成する変動分電圧生成部と、前記変動分電圧に応じて制御対象の静止型無効電力補償装置で発生する無効電力を前記比較電圧の時間遅れ特性よりも速い時間特性で制御する無効電力制御部とを備えたので、急峻な電圧変動を抑える能力を常にＳＶＣが持つことができるという効果が有る。

この発明に係る無効電力補償装置は、接続された母線の電圧変動に応じて無効電力を発生させる静止型無効電力補償装置と、該静止型無効電力補償装置が接続された母線の電圧である制御対象電圧に対して所定の時間遅れ特性で追随し所定の範囲内に制限された比較電圧を生成する比較電圧生成部と、前記比較電圧と前記制御対象電圧との差である変動分電圧を生成する変動分電圧生成部と、前記変動分電圧に応じて前記静止型無効電力補償装置で発生する無効電力を前記比較電圧の時間遅れ特性よりも速い時間特性で制御する無効電力制御部とを備えたものなので、急峻な電圧変動を抑える能力を常にＳＶＣが持つことができるという効果が有る。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る無効電力制御装置の構成を説明するブロック図である。図１では、電圧変動を抑える対象の母線である母線１に遮断器２を介してＳＶＣ３が接続される。ＳＶＣ３は、サイリスタ制御リアクトル方式（Thyristor Controlled Reactor：ＴＣＲ）のＳＶＣである。リアクトル３Ａとサイリスタ３Ｂ、３Ｃとが直列に接続したものが、変圧器３Ｄを介して母線１に接続されている。サイリスタ３Ｂ、３Ｃをオンオフ制御することにより、リアクトル３Ａで発生する無効電力を制御する。
ＳＶＣ３は、無効電力制御装置であるＳＶＣ制御部１００により制御される。母線１には、電圧を計測するＰＴ(Potential Transformer)４が接続され、ＳＶＣ３に流れる電流はＣＴ(Current Transformer)５により測定される。ＰＴ４により測定された母線１の電圧信号とＣＴ５で測定された電流信号は、ＳＶＣ制御部１００の入力となる。

ＳＶＣ制御部１００は、ＰＴ４で計測された母線電圧の瞬時値の電圧信号が入力されて制御対象電圧である実効値の電圧信号に変換して出力する電圧センサ１０１と、ＣＴ５により測定された瞬時値の電流信号が入力されて実効値に変換して出力する電流センサ１０２と、電圧信号が入力されて所定の時間遅れ特性で追随し所定の範囲内に制限された比較電圧を生成する比較電圧生成部であるリミッタ付き１次遅れブロック１０３と、リミッタ付き１次遅れブロック１０３の出力と電圧信号の差分を取り変動分電圧を出力する変動分電圧生成部である差分器１０４と、ＳＶＣ４で発生する無効電力の変化に対して電圧信号が所定の割合で変化するというスロープ特性を実現するためのスロープリアクタンス１０５と、電流センサ１０２が出力する電流情報とスロープリアクタンス１０５のインピーダンス値ＸＳとの積（スロープリアクタンス１０５での電圧降下）を変動分電圧から引いた差分を出力する差分器１０６と、差分器１０６の出力を入力としてＰＩ特性を持たせて電圧目標値を出力する電圧制御部１０７と、電圧目標値が入力されて母線１の電圧が電圧目標値になるような無効電力を発生するようにゲートパルス信号を発生させてＳＶＣ３のサイリスタ３Ｂ、３Ｃのゲートに出力するゲートパルス出力部１０８とから構成される。なお、スロープリアクタンス１０５、差分器１０６、電圧制御部１０７及びゲートパルス出力部１０８が、無効電力制御部を構成する。また、ＳＶＣ３と無効電力制御装置であるＳＶＣ制御部１００とを合わせて無効電力補償装置と考えることもできる。

リミッタ付き１次遅れブロック１０３の時間遅れ特性の時定数ＴRは、ＳＶＣ３の制御特性を決める時定数よりも十分に大きいとする。リミッタが有るので、リミッタ付き１次遅れブロック１０３が出力する比較電圧Ｖcompは、ＶＬ≦Ｖcomp≦ＶＨの範囲に制限される。

次に動作を説明する。図２は、この発明の実施の形態１に係る無効電力制御装置が動作する場合の母線電圧とＳＶＣで発生する無効電力の間の関係を説明する図である。破線で示したのが動特性線ＡＡであり、ＱSVCの絶対値の大きさが所定値以下の範囲では、ＳＶＣ３が発生する無効電力ＱSVCの変化に対して母線１の電圧Ｖが、スロープリアクタンス１０５のインピーダンス値ＸＳで決まる傾きで変化する。この動特性線ＡＡは、従来のＳＶＣが持つ電圧−無効電力特性（以下、スロープ特性と呼ぶ）と同様である。図２では動特性線を１本しか示していないが、ＱSVC＝０でＶＬ≦Ｖ≦ＶＨの範囲内を通る互いに平行な動特性線が無数に有る。

太い実線で示したのが定常特性線ＢＢであり、母線電圧ＶがＶＨ以上またはＶＬ以下であり、かつＱSVCの絶対値の大きさが所定値以下の範囲では、定常特性線ＢＢもスロープ特性を持つ。母線電圧ＶがＶＬ〜ＶＨの範囲内に有る場合は、無効電力制御装置が後述するように動作してＱSVC＝０となる。

図３は、この発明の実施の形態１に係る無効電力制御装置の動作を母線電圧Ｖの変動が所定の範囲内の場合で説明する図である。なお、電圧変動をもたらす電力系統の擾乱が発生するまでは、電力系統の状態には変化がなく、擾乱後も変化がないものとする。
想定する電圧変動は、以下のようなものである。電力系統に擾乱が発生する前の状態である動作点Ａでは、その状態での母線電圧ＶＡがＶＬ＜ＶＡ＜ＶＨであり、かつＱSVC＝０であるとする。動作点Ａで、電力系統に擾乱が発生して母線１の電圧が低下したとする。電圧低下の大きさは、ＳＶＣ３が動作しない場合には図３に示す動作点Ｂに変化するような大きさとする。動作点Ｂにおける母線電圧ＶＢは、ＶＬ＜ＶＢ＜ＶＨとする。なお、この電圧低下の変化速度の時定数は、ＳＶＣ３の制御特性の時定数とほぼ同程度であり、リミッタ付き１次遅れブロック１０３の時間遅れ特性の時定数ＴRよりも十分に小さいとする。そのため、リミッタ付き１次遅れブロック１０３の出力である比較電圧Ｖcompはすぐには変化せず、この発明に係る無効電力制御装置が存在しない場合と同様に、ＳＶＣ３は動作する。

ＳＶＣ３が動作するので、スロープ特性を示す動特性線ＡＡ上に有るように母線電圧Ｖが変化する。電力系統側の特性として、母線電圧ＶとＳＶＣ３が発生する無効電力ＱSVCの間には、図３において系統側特性線ＣＣで示した関係が成立する必要が有る。このため、ＳＶＣ３が動作すると、動特性線ＡＡと系統側特性線ＣＣとの交点である点Ｃに動作点が変化することになる。

リミッタ付き１次遅れブロック１０３の出力である比較電圧Ｖcompは、時定数ＴRで母線電圧Ｖに近づいていく。比較電圧Ｖcompは動特性線上においてＱSVC＝０での電圧であり、比較電圧Ｖcompが低下すると、動特性線がより下側のものに変化して、母線電圧Ｖも低下する。系統側特性線ＣＣで示した関係は電力系統側に変化がないのでそのまま成立する必要があり、系統側特性線ＣＣ線上を点Ｂの方に向かって動作点が移動する。そして、比較電圧Ｖcompが母線電圧Ｖに一致すると、ＳＶＣ３が発生する無効電力ＱSVCと変動分電圧がゼロになり、動作点Ｂの状態に落ち着くことになる。こうして、電圧低下に対して動作点はＡ→Ｃ→Ｂと変化する。なお、Ａ→ＣへはＳＶＣ３の動作特性の時定数によって速く、Ｃ→Ｂへはリミッタ付き１次遅れブロック１０３の時定数ＴRによりゆっくりと変化する。Ａ→ＣではＱSVCは大きく変化するが母線電圧Ｖはあまり変化しないので、母線電圧ＶはＶＡからＶＢにゆっくりと変化することになる。そして、定常状態である動作点ＢではＱSVC＝０であるため、新たな急激な電圧変動が上昇または低下のどちらで発生しても、ＳＶＣ３が容量まで動作可能であり急激な電圧変動を抑制することができる。

次に、この発明の実施の形態１に係る無効電力制御装置の動作を母線電圧Ｖの変動が所定の範囲から外れる場合に説明する図を、図４に示す。想定する電圧低下は、ＳＶＣ３が動作しない場合には図４に示す動作点Ｄに変化するような大きさとする。動作点Ｄにおける母線電圧ＶＤは、ＶＤ＜ＶＬとする。この電圧低下の変化速度は、図３の場合と同様であるとする。

電圧低下が発生した直後の動作点は、ＳＶＣ３が発生する無効電力ＱSVCの絶対値が図３の場合よりも大きい動作点Ｅに変化する。リミッタ付き１次遅れブロック１０３の出力である比較電圧Ｖcompは、時定数ＴRで母線電圧Ｖに近づいていく。そのため、動作点Ｅを通る系統側特性線ＤＤにしたがって動作点Ｄに向かってゆっくりと動作点が移動していく。そして、比較電圧Ｖcompは、ＶＬ≦Ｖcomp≦ＶＨの範囲に制限されるので、Ｖcomp＝ＶＬとなる時点で、系統側特性線ＤＤと静特性線ＢＢとの交点Ｆに動作点は落ち着く。動作点Ｆでは、ＱSVCはゼロではないが動作点Ｅでの値よりも小さくなっており、急激な電圧低下が発生した場合にＳＶＣ３で抑制できる変動の大きさは動作点Ｅの場合よりも大きくなっている。

このように、母線電圧の急激な変化にはＳＶＣが従来と同様に動作して急峻な電圧変動を緩和でき、定常時にはＳＶＣ３が出力する無効電力をゼロに近づけることができ、電力系統に擾乱などが発生して電圧が急激に変動する事態が発生しても、常にＳＶＣが動作可能であり、急峻な電圧変動を抑えることができる。
なお、ここでは電圧低下の場合で説明したが、電圧上昇の場合もほぼ同様に動作する。ＴＣＲ方式のＳＶＣを例にして説明したが、サイリスタ開閉制御コンデンサ方式（Thyristor Switched Capacitor：ＴＳＣ）やＴＣＲ＋ＴＳＣ方式の場合でも、同様に適用できる。
比較電圧を生成するために一次遅れブロックを使用したが、２次以上の遅れブロックであってもよい。
以上のことは、他の実施の形態でもあてはまる。

実施の形態２．
実施の形態１では、電圧変動が大きい場合には定常状態でのＳＶＣが発生する無効電力をゼロにすることはできなかった。この実施の形態２では、実施の形態１と同様なＳＶＣによる電圧制御が定常状態になった後に、制御対象の調相設備を投入または解列する操作を行い、ＳＶＣが発生する無効電力を調相設備に分担させるようにした場合である。図５に、実施の形態２に係る無効電力制御装置の構成を説明するブロック図を示す。図５において、図１と同一の部分には同一の符号を付け、説明を省略する。

図５において、コンデンサ６は遮断器７を介して母線１に接続され、コンデンサ８は遮断器９を介して同じ母線１に接続されている。コンデンサ１０は遮断器１１を介して母線１２に接続され、コンデンサ１３は遮断器１４を介して母線１２に接続されている。また、リアクトル１５は遮断器１６を介して母線１７に接続され、リアクトル１８は遮断器１９を介して母線１７に接続される。なお、母線１２と母線１７は、母線１の電圧に影響を及ぼす所定の系統範囲内に有る母線である。コンデンサ６，８，１０，１１とリアクトル１５，１８が制御対象の調相設備である。

ＳＶＣ制御部１００に加えて、調相設備の投入と解列を制御する第１の調相設備制御部である協調制御部２００が有る。協調制御部２００とＳＶＣ制御部１００とが、無効電力制御装置を構成する。また、ＰＴ４で計測される電圧信号とＣＴ５で計測される電流信号が入力されてＳＶＣ３が発生する無効電力ＱSVCを計算する無効電力センサ２０も追加されている。
協調制御部２００には、制御対象の調相設備の投入または解列を制御する調相制御部２０１と、無効電力センサ２０の出力ＱSVCを用いた所定の条件が満足される場合に、調相制御部２０１での制御を起動する第１の起動条件判定部２０２とが有る。調相制御部２０１には、調相設備が使用または不使用のどちらの状態であるかというオンライン情報が常時入力されており、制御を行うために必要なデータ（調相設備の容量など）を有している。なお、調相設備が使用されている状態とは、対応する遮断器が入で調相設備が電力系統に接続されている状態である。対応する遮断器を操作して、使用中の調相設備を不使用にすることを解列といい、不使用の調相設備を使用することを投入と呼ぶ。

第１の起動条件判定部２０２は、至近の所定時間（時定数ＴRよりも十分に大きい）内におけるＱSVCの変動が所定の範囲内であり、かつＳＶＣ３が発生する無効電力ＱSVCが所定の範囲から逸脱している場合に、起動条件が満足すると判断する。ここで、ＱSVCが入るべき所定の範囲を表現する変数として以下を定義する。
ＱＣ１：進みの無効電力の場合でのＱSVCに対する所定値。
ＱＬ１：遅れの無効電力の場合でのＱSVCに対する所定値。
ここで、遅れの無効電力を正の値で表現することとし、ＱＬ１＞０＞ＱＣ１が成立する。以下の何れかの式が成立する場合に、ＳＶＣ３が発生する無効電力ＱSVCが所定の範囲から逸脱していると判断する。
ＱSVC＞ＱＬ１（１）
ＱSVC＜ＱＣ１（２）
至近の所定時間内におけるＱSVCの変動が所定の範囲内であるという条件は、ＳＶＣ制御部１００が動作していないことを判断するための条件であり、他の条件でもよい。

調相制御部２０１では、ＱSVCが以下の式（３）の範囲に入るように、制御対象の調相設備の投入または解列の操作を行う。調相制御部２０１は、式（１）が成立する場合は調相設備が分担する遅れ無効電力が大きくなるように制御し、式（２）が成立する場合は調相設備が分担する進み無効電力が大きくなるように制御する。
ＱＬ１≧ＱSVC≧ＱＣ１（３）

次に動作を説明する。図６に、この発明の実施の形態２に係る無効電力制御装置の動作を説明する母線電圧とＳＶＣで発生する無効電力の間の関係を説明する図を示す。電圧低下の大きさは、図４の場合と同じとする。動作点Ｆに変化するまでの動作は実施の形態１の場合と同じである。動作点Ｆでは式（２）が成立するので、動作点Ｆに落ち着いて所定時間経過すると、第１の起動条件判定部２０２では起動条件が満足すると判断し、調相制御部２０１が起動される。調相制御部２０１が動作すると、式（３）が成立する動作点Ｇに変化する。なお、調相設備を制御することにより母線電圧ＶがＶＨ〜ＶＬの範囲内に入る動作点Ｈに変化した場合は、ＱSVC＝０となるようにＳＶＣ制御部１００が動作して動作点Ｈから動作点Ｊに変化する。

調相制御部２０１は、式（３）の範囲から逸脱しているＱSVCの量に応じて、式（３）が成立するように調相設備を操作する。式（３）を成立させる調相設備の操作パターンが複数存在する場合は、所定の判断基準で操作する調相設備を決める。どのように調相設備を制御しても式（３）を成立させることができない場合は、式（３）からの逸脱量ができるだけ小さくなるように、操作する調相設備を決める。

調相制御部２０１が実施する調相設備の操作パターンを決める際の所定の判断基準で考慮する条件は、例えば以下である。
（調相設備の操作パターンを決める際に考慮する条件）
（ア）調相設備が接続する母線に優先順位を決め、優先順位が高い母線に接続する調相設備の操作を優先する。例えば図５の系統構成では、母線１、母線１２、母線１７の順に優先する。
（イ）同じ母線に接続する調相設備では、コンデンサの操作の方をリアクトルの操作よりも優先する。例えば、コンデンサの投入とリアクトルの解列がともに操作可能な場合は、コンデンサの解列を優先する。
（ウ）容量が小さい調相設備の操作を優先する。
（エ）容量が同程度の調相設備の中では各調相設備がほぼ等頻度で投入されるようにする。
なお、上記はあくまでも例であり、上記以外の条件で決めても良い。例えば、全ての可能な操作パターンを検討した上で、操作する調相設備の数が最小となるように決めてもよい。

このように、この実施の形態２では、ＳＶＣが発生する無効電力の変化が収まった後に、ＳＶＣが発生する無効電力がゼロに近づくように調相設備を操作するので、定常時でＳＶＣが発生する無効電力をゼロまたはゼロに近い値にできない場合が少なくなり、電力系統の擾乱に対して常に電圧保持機能を向上できるという効果が、実施の形態１の場合よりもより大きくなる。

実施の形態３．
この実施の形態３では、実施の形態２と同様な制御を行った後に、所定の電圧監視個所の電圧が所定の範囲外に有る場合に、調相設備の投入または解列の操作を行い、電力系統全体の電圧分布と調相設備が発生する無効電力の分布を再調整するようにした場合である。図７に、実施の形態３に係る無効電力制御装置の構成を説明するブロック図を示す。図７において、図５と同一の部分には同一の符号を付け、説明を省略する。

図７において、母線１２と母線１７が、電圧が所定の範囲外に有るかどうかを監視する所定の電圧監視個所であり、ＰＴ２１及び電圧センサ２２が母線１２に設置され、電圧センサ２２は取得した電圧信号Ｖ１を協調制御部２００に送信する。ＰＴ２１及び電圧センサ２４が母線１７に設置され、取得した電圧信号Ｖ２が協調制御部２００に送信される。電圧監視個所は、電力系統全体の電力分布を把握する上で適切な個所を所定の数だけ指定するものとする。

協調制御部２００には、第２の起動条件判定部２０３が追加されている。第２の起動条件判定部２０３は、第１の起動条件判定部２０２の起動による調相設備の操作が完了してから所定時間経過後に、至近の所定時間（時定数ＴRよりも十分に大きい）内におけるＱSVCの変動が所定の範囲内であり、かつ電圧Ｖ１またはＶ２が所定の範囲外に有る場合に、調相制御部２０１を起動する。電圧Ｖ１とＶ２に対する条件は、それぞれ所定の電圧上限値ＶＨ１，ＶＨ２と電圧下限値ＶＬ１，ＶＬ２を用いて、式（１）及び式（２）と同様な式により判断する。第２の起動条件判定部２０３を備える協調制御部２００は、第１の調相設備制御部であり、かつ第２の調相設備制御部でもある。

調相制御部２０１は、すべての電圧監視個所の電圧及び制御対象電圧が所定の範囲内に入るように、電圧を所定の範囲内にできない個所が存在する場合でも、範囲外となる個所の数が少なく、所定の範囲からの逸脱量が小さくなるように、制御対象の調相設備を制御する。なお、範囲外となる個所の数を考慮しないで、所定の範囲からの逸脱量の最大値を最小化したり、所定の範囲からの逸脱量の総和を最小化したり、するようにしてもよい。
調相設備の複数の操作パターンが有る場合は、実施の形態２で説明したのと同様な条件により、実施する操作パターンを選択する。

このように、この実施の形態３では、実施の形態１及び２の効果に加えて、電力系統全体の電圧分布が適切になるという効果が有る。

実施の形態４．
この実施の形態４では、実施の形態１では時間が経過するとＳＶＣが発生する無効電力がゼロに近づくようにしていたのを、所定値に近づくように変更した場合である。図８に、実施の形態４に係る無効電力制御装置の構成を説明するブロック図を示す。図８において、図１と同一の部分には同一の符号を付け、説明を省略する。

図８において、ＰＴ４で計測される電圧信号とＣＴ５で計測される電流信号が入力されてＳＶＣ３が発生する無効電力ＱSVCを計算する無効電力センサ２０が追加され、無効電力センサ２０の出力がＳＶＣ制御部１００の入力になり、ＳＶＣ制御部１００の内部構成が変更になっている。ＳＶＣ制御部１００には、無効電力センサ２０の出力と所定値Ｑrefとの差分をとる差分器１０９と、差分器１０９の出力が入力されてＳＶＣ３が発生する無効電力Ｑsvcが所定値Ｑrefに一致するように制御する無効電力制御部１１０と、無効電力制御部１１０の出力と差分器１０４の出力を加算する加算器１１１とが追加されている。なお、加算器１１１の出力は、電圧制御部１０７の入力となる。差分器１０９と無効電力制御部１１０とが、ＳＶＣ発生無効電力調整部である。

所定値Ｑrefは、ＳＶＣ制御部１００で設定される値でもよいし、給電所や制御所などから伝送されて来る指令値であってもよい。また、常に一定の値であってもよいし、電力系統の状態によって変化させてもよい。所定値Ｑrefは、例えば電圧が低下しやすい個所に設置されたＳＶＣに対しては適当な大きさの遅れ無効電力に設定して、電圧を急激に低下させないようにＳＶＣ３が瞬時に発生できる進み無効電力が大きくなるように設定する。逆に電圧が上昇しやすい個所に設置されたＳＶＣでは、電圧が急激に上昇しないようにＳＶＣ３が瞬時に発生できる遅れ無効電力が大きくなるように設定する。

次に動作を説明する。図９は、この発明の実施の形態４に係る無効電力制御装置が動作する場合の母線電圧とＳＶＣで発生する無効電力の間の関係を説明する図である。動特性線ＡＡは実施の形態１の場合での図２と同様である。これに対して、静特性線ＢＢ２は、母線電圧ＶがＶＨからＶＬの範囲内に有る場合は、ＱSVCがＱrefとなる点が相違している。これは、差分器１０４の出力である変動分電圧がゼロになる状態では、無効電力制御部１１０によりＳＶＣ３が発生する無効電力ＱSVCがＱrefに一致するように制御されるためである。

このように、この実施の形態４では、急峻な電圧変動は従来と同様にＳＶＣにより抑制でき、かつ定常時にはＳＶＣが発生する無効電力を適切な値に調整することができ、電力系統に擾乱などが発生して電圧が急激に変動する事態が発生しても、ＳＶＣ設置個所に応じた適切な範囲でＳＶＣが動作可能であり、常に急峻な電圧変動を抑えることができる。
なお、所定値Ｑrefをゼロに設定してもよく、その場合には実施の形態１と同様に動作し、同様の効果が得られる。

実施の形態５．
この実施の形態５では、実施の系統４と同様な変更を実施の形態２に加えた場合である。図１０に、実施の形態５に係る無効電力制御装置の構成を説明するブロック図を示す。
この実施の形態５では、実施の形態２及び実施の形態４の効果を合わせた効果が有る。

実施の形態６．
この実施の形態６では、実施の系統４と同様な変更を実施の形態２に加えた場合である。図１１に、実施の形態６に係る無効電力制御装置の構成を説明するブロック図を示す。
この実施の形態６では、実施の形態３及び実施の形態４の効果を合わせた効果が有る。

この発明の実施の形態１に係る無効電力制御装置の構成を説明するブロック図である。この発明の実施の形態１に係る無効電力制御装置が動作する場合の母線電圧とＳＶＣで発生する無効電力の間の関係を説明する図である。母線電圧の変動が所定の範囲内の場合で、この発明の実施の形態１に係る無効電力制御装置の動作を説明する図である。母線電圧の変動が所定の範囲から外れる場合で、この発明の実施の形態１に係る無効電力制御装置の動作を説明する図である。この発明の実施の形態２に係る無効電力制御装置の構成を説明するブロック図である。この発明の実施の形態２に係る無効電力制御装置の動作を説明する図である。この発明の実施の形態３に係る無効電力制御装置の構成を説明するブロック図である。この発明の実施の形態４に係る無効電力制御装置の構成を説明するブロック図である。この発明の実施の形態４に係る無効電力制御装置が動作する場合の母線電圧とＳＶＣで発生する無効電力の間の関係を説明する図である。この発明の実施の形態５に係る無効電力制御装置の構成を説明するブロック図である。この発明の実施の形態６に係る無効電力制御装置の構成を説明するブロック図である。

符号の説明

１：母線
２：遮断器
３：ＳＶＣ（静止型無効電力補償装置）
３Ａ：リアクトル
４Ｂ：サイリスタ
３Ｃ：サイリスタ
３Ｄ：変圧器
４：ＰＴ
５：ＣＴ
６：コンデンサ（調相設備）
７：遮断器
８：コンデンサ（調相設備）
９：遮断器
１０：コンデンサ（調相設備）
１１：遮断器
１２：母線
１３：コンデンサ（調相設備）
１４：遮断器
１５：リアクトル（調相設備）
１６：遮断器
１７：母線
１８：リアクトル（調相設備）
１９：遮断器
２０：無効電力センサ
２１：ＰＴ
２２：電圧センサ
２３：ＰＴ
２４：電圧センサ
１００：ＳＶＣ制御部（無効電力制御装置）
１０１：電圧センサ
１０２：電流センサ
１０３：リミッタ付き１次遅れブロック（比較電圧生成部）
１０４：差分器（変動分電圧生成部）
１０５：スロープリアクタンス（無効電力制御部）
１０６：差分器（無効電力制御部）
１０７：電圧制御部（無効電力制御部）
１０８：ゲートパルス出力部（無効電力制御部）
１０９：差分器（ＳＶＣ発生無効電力調整部）
１１０：無効電力制御部（ＳＶＣ発生無効電力調整部）
１１１：加算器
２００：協調制御部（第１の調相設備制御部、第２の調相設備制御部）
２０１：調相制御部
２０２：第１の起動条件判定部
２０３：第２の起動条件判定部
ＡＡ：ＳＶＣの動特性線
ＢＢ：ＳＶＣの静特性線
ＢＢ２：ＳＶＣの静特性線
ＣＣ：系統側特性線
ＤＤ：系統側特性線

Claims

電圧変動を抑える対象の制御対象電圧に対して所定の時間遅れ特性で追随し所定の範囲内に制限された比較電圧を生成する比較電圧生成部と、前記比較電圧と前記制御対象電圧との差である変動分電圧を生成する変動分電圧生成部と、前記変動分電圧に応じて制御対象の静止型無効電力補償装置で発生する無効電力を前記比較電圧の時間遅れ特性よりも速い時間特性で制御する無効電力制御部とを備えた無効電力制御装置。
前記無効電力制御部が動作しておらず、かつ前記静止型無効電力補償装置が発生する無効電力が所定の範囲から逸脱している場合に、前記静止型無効電力補償装置が発生する無効電力が所定の範囲に入るように、制御対象の調相設備を操作する制御を行う第１の調相設備制御部を備えた請求項１に記載の無効電力制御装置。
前記無効電力制御部及び前記第１の調相設備制御部が動作しておらず、所定の電圧監視個所においてその電圧が所定の範囲から逸脱している場合に、その電圧が所定の範囲に入るように制御対象の調相設備を操作する制御を行う第２の調相設備制御部を備えた請求項２に記載の無効電力制御装置。
前記変動分電圧が所定値よりも小さく、かつ前記制御対象電圧が所定の範囲内にある場合に、前記静止型無効電力補償装置が発生する無効電力を所定値にするＳＶＣ発生無効電力調整部を備えた請求項１に記載の無効電力制御装置。
接続された母線の電圧変動に応じて無効電力を発生させる静止型無効電力補償装置と、該静止型無効電力補償装置が接続された母線の電圧である制御対象電圧に対して所定の時間遅れ特性で追随し所定の範囲内に制限された比較電圧を生成する比較電圧生成部と、前記比較電圧と前記制御対象電圧との差である変動分電圧を生成する変動分電圧生成部と、前記変動分電圧に応じて前記静止型無効電力補償装置で発生する無効電力を前記比較電圧の時間遅れ特性よりも速い時間特性で制御する無効電力制御部とを備えた無効電力補償装置。
前記無効電力制御部が動作しておらず、かつ前記静止型無効電力補償装置が発生する無効電力が所定の範囲から逸脱している場合に、前記静止型無効電力補償装置が発生する無効電力が所定の範囲に入るように、制御対象の調相設備を操作する制御を行う第１の調相設備制御部を備えた請求項５に記載の無効電力補償装置。
前記無効電力制御部及び前記第１の調相設備制御部が動作しておらず、所定の電圧監視個所においてその電圧が所定の範囲から逸脱している場合に、その電圧が所定の範囲に入るように制御対象の調相設備を操作する制御を行う第２の調相設備制御部を備えた請求項６に記載の無効電力補償装置。
前記変動分電圧が所定値よりも小さく、かつ前記制御対象電圧が所定の範囲内にある場合に、前記静止型無効電力補償装置が発生する無効電力を所定値にするＳＶＣ発生無効電力調整部を備えた請求項５に記載の無効電力補償装置。