JP2000032664A - コンデンサバンクを備えた無効電力調整装置の制御方法およびその制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バンク切換前の系統の状態からバンク切換後
の系統電圧を正確に推定し、推定した系統電圧に基づい
てバンク切換の可否を判定できるようにする。 【解決手段】 系統の電流、電圧の瞬時値を検出すると
ともに検出した電流、電圧の瞬時値に基づいて、同系統
の電流、電圧の実効値、位相角、力率、無効電力を演算
し、予め初期設定されたパラメータａ，ｂ，ｃと演算し
た電流の実効値（Ｉ）および電圧の実効値（Ｖ）と位相
角（Ｒ）に基づいてコンデンサバンク切換後の電圧変化
（ΔＶ）をΔＶ＝ａ×Ｉ＋ｂ×Ｖ＋ｃ×Ｒの算出式から
求めて、コンデンサバンク切換後の系統電圧を推定す
る。推定したコンデンサバンク切換後の系統電圧が予め
設定した設定範囲内にあればコンデンサバンクを切り換
えるようにするとともに推定したコンデンサバンク切換
後の系統電圧が予め設定した設定範囲外にあればコンデ
ンサバンクを切り換えないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力系統における
無効電力を調整する無効電力調整装置に係り、特に、コ
ンデンサバンクを備えた無効電力調整装置の制御方法お
よびその制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電力系統では、無効電力の潮流変動によ
って、負荷端に電圧変動が生じる。そのため、電圧配分
のパターンを維持することが困難となり、無効電力を補
償することが必要となる。このため、近年、制御整流素
子を用いた無効電力補償装置（ＳＶＣ：Ｓｔａｔｉｃ
Ｖａｒ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ以下、ＳＶＣという）
が電力系統に設置されるようになった。このＳＶＣの具
体的な設置目的は次のようになる。

【０００３】即ち、アーク炉や圧延機などの急激な変動
負荷によって、電圧フリッカが発生する。この電圧フリ
ッカを抑制するためにはランダムな無効電力の変動を正
確かつ迅速に検出して、無効電力を高速に補償すること
が必要である。また、系統が重負荷になると、電圧の異
常低下や電圧変動が生じる。これを安定化させるために
は、無効電力を補償して負荷端の電圧を一定に維持する
ことが必要である。さらに、長距離送電系統において
は、運転条件や負荷条件によっては安定な発電運転がで
きない領域を生じる。この場合、送電系統の中間点で無
効電力を補償して電圧を一定に維持し、中間点を等価的
に無限大母線化することにより、定態および過渡安定度
を向上させることが必要である。

【０００４】この種のＳＶＣの１つとして、複数のコン
デンサバンクをステップ状に切り換えて無効電力を調整
するＴＳＣ（Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｃ
ａｐａｃｉｔｏｒ）方式が知られている。このＴＳＣ方
式は、例えば、図１０に示すように、３つのコンデンサ
バンクＣ１、Ｃ２、Ｃ３を備え、これらの各コンデンサ
バンクＣ１、Ｃ２、Ｃ３にそれぞれ直列にサイリスタス
イッチＴｈを接続し、必要な無効電力に応じてサイリス
タスイッチＴｈを切り換えることにより、コンデンサバ
ンクＣ１、Ｃ２、Ｃ３の切り換えを行うものである。

【０００５】この種のＴＳＣ方式は、電圧制御方式と無
効電力制御方式と無効電力−電圧制御方式とに大別され
る。電圧制御方式は、系統の電圧を検出し、これを図１
１に示すように、設定電圧（基準電圧（Ｖ）±不感帯電
圧（（Ｖ_OFF（開放電圧）−Ｖ_ON（投入電圧））／２）
の範囲内に維持するようにサイリスタスイッチＴｈを切
り換えてコンデンサバンクＣ１、Ｃ２、Ｃ３を投入した
り、解放するようにして制御する方式である。この電圧
制御方式においては、系統の無効電力に係わらずコンデ
ンサバンクを投入するため、系統が過度な進みとなる可
能性がある。

【０００６】無効電力制御方式は、系統の無効電力（Ｑ
１，Ｑ２，Ｑ３）を検出し、この検出した無効電力（Ｑ
１，Ｑ２，Ｑ３）に基づいて図１２に示すように、ゲイ
ン調整（Ｑ１’＝ｋ×Ｑ１，Ｑ２’＝ｋ×Ｑ２，Ｑ３’
＝ｋ×Ｑ３）してサイリスタスイッチＴｈを切り換えて
コンデンサバンクＣ１、Ｃ２、Ｃ３を投入したり、解放
するようにして無効電力を補償するようにした制御方式
である。なお、この無効電力制御方式においては、通
常、系統の電圧に係わらず、コンデンサバンクの投入、
開放を行うため、系統電圧が上がりすぎ（例えば７００
０Ｖ以上）たり、下がりすぎ（例えば６０００Ｖ以下）
たりする可能性がある。

【０００７】無効電力−電圧制御方式は、図１３に示す
ように、通常は上述した無効電力制御方式により運転
（図１２と同様に、無効電力（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３）を検
出して無効電力を調整する）し、系統電圧が予め設定し
た電圧範囲（図１３の実線ＶｍａｘとＶｍｉｎの範囲
内）を逸脱した場合はサイリスタスイッチＴｈを切り換
えてコンデンサバンクＣ１、Ｃ２、Ｃ３を投入したり、
解放するようにして、系統電圧を設定範囲内になるよう
に制御する方式である。そして、無効電力補償動作によ
る系統電圧の逸脱を防止するために、コンデンサバンク
を投入したり、解放するに際しては、コンデンサバンク
を投入、解放による電圧変化ΔＶを推定する。例えば、
図１３のｔ時点においてコンデンサバンクＣ２を投入し
たとすると、その時点ｔの電圧に推定したΔＶを加える
とＶｍａｘ（電圧上限値）を越えるためコンデンサバン
クＣ２を投入しないようにする。これにより、設定電圧
範囲（Ｖｍｉｎ（電圧下限値）〜Ｖｍａｘ（電圧上限
値））を逸脱しないように制御している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たＴＳＣ方式においては、いずれもサイリスタスイッチ
の切換後の系統の電圧変化ΔＶをΔＶ＝（ＲＩｃｏｓθ
−ＸＩｓｉｎθ）の演算式を用いて算出するようにして
いる。ところで、この演算式に用いる電流Ｉはサイリス
タスイッチの切換前の値であるため、この値を用いて求
めた電圧変化ΔＶは正確な値とはならないという問題を
生じた。また、線路インピーダンスＲ，Ｘの値は実測す
ることが不可能であるため、単位長さ当たりのインピー
ダンス値と距離から計算により求めるようにしている。
このため、線路インピーダンスＲ，Ｘの値として正確な
値とはならず、サイリスタスイッチの切換後の系統の電
圧変化ΔＶを正確に求めることができなかった。

【０００９】さらに、系統の変更や潮流方向の変化に対
して線路インピーダンスの値を変更する必要があるが、
これもまた、単位長さ当たりのインピーダンス値と距離
から計算により求めるようにしているため、線路インピ
ーダンスＲ，Ｘの値として正確な値とはならず、サイリ
スタスイッチの切換後の系統の電圧変化ΔＶを正確に求
めることができなかった。

【００１０】そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなさ
れたものであり、コンデンサバンク切換前の系統の状態
から直接コンデンサバンク切換後の電圧変化、即ち、コ
ンデンサバンク切換後の系統電圧を正確に推定し、推定
した系統電圧に基づいてコンデンサバンク切換の可否を
判定できるようにすることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明は系統に接続された複数のコンデンサバンクと、こ
のコンデンサバンクのそれぞれに直列に接続されたサイ
リスタスイッチとを備え、サイリスタスイッチを制御す
ることにより複数のコンデンサバンクを適宜切り換えて
系統の無効電力を調整する無効電力調整装置の制御方法
であって、上記課題を解決するために、請求項１記載の
発明においては、系統の電流および電圧の瞬時値を検出
するとともに、この検出した電流および電圧の瞬時値に
基づいて、同系統の電流および電圧の実効値、ならびに
位相角、力率および無効電力を演算し、予め初期設定さ
れたパラメータａ，ｂ，ｃと前記演算した電流の実効値
（Ｉ）および電圧の実効値（Ｖ）と位相角（Ｒ）に基づ
いてコンデンサバンク切換後の電圧変化（ΔＶ）をΔＶ
＝ａ×Ｉ＋ｂ×Ｖ＋ｃ×Ｒの算出式から求めて、コンデ
ンサバンク切換後の系統電圧を推定し、この推定したコ
ンデンサバンク切換後の系統電圧が予め設定した設定範
囲内にあればコンデンサバンクを切り換えるようにする
とともに推定したコンデンサバンク切換後の系統電圧が
予め設定した設定範囲外にあればコンデンサバンクを切
り換えないようにしている。

【００１２】このように、推定したコンデンサバンク切
換後の系統電圧が予め設定した設定範囲内にあればコン
デンサバンクを切り換えるようにするとともに推定した
コンデンサバンク切換後の系統電圧が予め設定した設定
範囲外にあればコンデンサバンクを切り換えないように
すると、コンデンサバンクを切り換えても系統に異常電
圧（過電圧）が発生することを防止できるようになる。

【００１３】請求項２記載の発明においては、予め初期
設定されたパラメータａ，ｂ，ｃは、コンデンサバンク
切換後に検出された系統電圧の瞬時値に基づく電圧の実
効値とコンデンサバンク切換前の電圧の実効値から求め
た電圧変化（ΔＶ）と、コンデンサバンク切換後の電流
の実効値（Ｉ）および電圧の実効値（Ｖ）と位相角
（Ｒ）とに基づいて更新し、コンデンサバンク切換後の
電圧変化（ΔＶ）を求める毎に最小二乗法により逐次更
新するようにしている。

【００１４】このように、電圧変化（ΔＶ）が観測され
る毎にパラメータａ，ｂ，ｃが逐次更新され、この逐次
更新されたパラメータａ，ｂ，ｃとコンデンサバンク切
換前の観測値、即ち、電流（Ｉ）、電圧（Ｖ）、位相角
（Ｒ）に基づいて次回のコンデンサバンク切換後の電圧
変化（ΔＶ）がΔＶ＝ａ×Ｉ＋ｂ×Ｖ＋ｃ×Ｒの算出式
より求めることができるようになるので、精度の良いΔ
Ｖを求めることが可能になる。また、系統の変更あるい
は潮流の変更に対しても、設定値を変更することなく、
逐次観測された電圧変化（ΔＶ）に基づいて逐次新しい
パラメータａ，ｂ，ｃへ変更されるため、系統の変更あ
るいは潮流の変更に対して柔軟に対応できるようにな
る。

【００１５】請求項３記載の発明においては、系統の電
流および電圧の瞬時値を検出するとともに、この検出し
た電流および電圧の瞬時値に基づいて、同系統の電流お
よび電圧の実効値、ならびに位相角、力率および無効電
力を演算し、演算された同系統の電流および電圧の実効
値、ならびに位相角、力率および無効電力を記憶し、コ
ンデンサバンクを切り換えた後に検出された系統の電圧
に基づいて演算された電圧の実効値と記憶された電圧の
実効値とから求めたコンデンサバンク切換後の電圧変化
と、コンデンサバンク切換後に演算された電流および電
圧の実効値ならびに位相角とに基づいて予め初期設定さ
れたパラメータａ，ｂ，ｃを更新するとともに、この更
新されたパラメータａ，ｂ，ｃをコンデンサバンクを切
換後の電圧変化を求める毎に最小二乗法により逐次更新
し、逐次更新されたパラメータａ，ｂ，ｃと演算した電
流の実効値（Ｉ）および電圧の実効値（Ｖ）と位相角
（Ｒ）に基づいてコンデンサバンク切換後の電圧変化
（ΔＶ）をΔＶ＝ａ×Ｉ＋ｂ×Ｖ＋ｃ×Ｒの算出式から
求めて、コンデンサバンク切換後の系統電圧を推定し、
推定したコンデンサバンク切換後の系統電圧が予め設定
した設定範囲内にあればコンデンサバンクを切り換える
ようにするとともに推定したコンデンサバンク切換後の
系統電圧が予め設定した設定範囲外にあればコンデンサ
バンクを切り換えないようにしている。

【００１６】コンデンサバンク切換後の電圧変化（Δ
Ｖ）は、コンデンサバンク切換後に検出された電圧の瞬
時値に基づいて演算された電圧の実効値とコンデンサバ
ンク切換前に記憶された電圧の実効値との差を求めるこ
とにより得られる。そして、このようにして求めた電圧
変化（ΔＶ）に基づいて逐次新しいパラメータａ，ｂ，
ｃへ変更すると、次回、コンデンサバンクを切り換える
場合に、更新されたパラメータａ，ｂ，ｃとコンデンサ
バンク切換前に記憶された電流および電圧の実効値、位
相角とを用いて、コンデンサバンク切換後の電圧変化
（ΔＶ）をΔＶ＝ａ×Ｉ＋ｂ×Ｖ＋ｃ×Ｒの算出式から
推定できるようになるので、精度の良いΔＶを求めこと
が可能になるとともに、系統の変更あるいは潮流の変更
に対しても柔軟に対応できるようになる。

【００１７】そして、推定したコンデンサバンク切換後
の系統電圧が予め設定した設定範囲内にあればコンデン
サバンクを切り換えるようにするとともに推定したコン
デンサバンク切換後の系統電圧が予め設定した設定範囲
外にあればコンデンサバンクを切り換えないようにして
いるので、系統に異常電圧（過電圧）が発生することを
防止できるようになる。

【００１８】また、本発明は系統に接続された複数のコ
ンデンサバンクと、このコンデンサバンクのそれぞれに
直列に接続されたサイリスタスイッチとを備え、サイリ
スタスイッチを制御することにより複数のコンデンサバ
ンクを適宜切り換えて系統の無効電力を調整する無効電
力調整装置の制御装置であって、請求項４記載の発明に
おいては、系統の電流の瞬時値を検出する電流検出手段
および同系統の電圧の瞬時値を検出する電圧検出手段が
検出した電流の瞬時値および電圧の瞬時値に基づいて、
同系統の電流および電圧の実効値、ならびに位相角、力
率および無効電力を演算する演算手段と、この演算手段
により演算された電流および電圧の実効値、ならびに位
相角、力率および無効電力を記憶する記憶手段と、コン
デンサバンクを切り換えた後に検出された系統の電圧に
基づいて演算手段により演算された電圧実効値と記憶手
段により記憶された電圧の実効値とから求めたコンデン
サバンク切換後の電圧変化と、コンデンサバンク切換後
に演算された電流および電圧の実効値ならびに位相角と
に基づいて予め初期設定されたパラメータａ，ｂ，ｃを
更新するとともに、この更新されたパラメータａ，ｂ，
ｃをコンデンサバンク切換後の電圧変化を求める毎に最
小二乗法により逐次更新するパラメータ更新手段と、パ
ラメータ更新手段により更新されたパラメータａ，ｂ，
ｃと演算手段により演算された電流の実効値（Ｉ）、電
圧の実効値（Ｖ）、位相角（Ｒ）に基づいてコンデンサ
バンク切換後の電圧変化（ΔＶ）をΔＶ＝ａ×Ｉ＋ｂ×
Ｖ＋ｃ×Ｒの算出式に基づいて演算して推定する電圧変
化演算手段と、電圧変化演算手段により推定されたコン
デンサバンク切換後の系統電圧が予め設定した設定範囲
内にあればコンデンサバンクを切り換えるようにすると
ともに、推定したコンデンサバンク切換後の系統電圧が
予め設定した設定範囲外にあればコンデンサバンクを切
り換えないようにするコンデンサバンク切換手段とを備
えるようにしている。

【００１９】コンデンサバンク切換後の電圧変化（Δ
Ｖ）は、コンデンサバンク切換後に検出された電圧の瞬
時値に基づいて演算手段により演算された電圧の実効値
とコンデンサバンク切換前に記憶手段により記憶された
電圧の実効値との差を求めることにより得られる。そし
て、このようにして求めた電圧変化（ΔＶ）に基づいて
パラメータ更新手段が逐次新しいパラメータａ，ｂ，ｃ
へ更新すると、次回、コンデンサバンクを切り換える場
合に、電圧変化演算手段は更新されたパラメータａ，
ｂ，ｃとコンデンサバンク切換前に記憶手段に記憶され
た電流および電圧の実効値、位相角とを用いて、コンデ
ンサバンク切換後の電圧変化（ΔＶ）をΔＶ＝ａ×Ｉ＋
ｂ×Ｖ＋ｃ×Ｒの算出式から推定する。そのため、精度
の良いΔＶを求めることが可能になるとともに、系統の
変更あるいは潮流の変更に対しても柔軟に対応できるよ
うになる。そして、コンデンサバンク切換手段は、推定
したコンデンサバンク切換後の系統電圧が予め設定した
設定範囲内にあればコンデンサバンクを切り換えるよう
にするとともに推定したコンデンサバンク切換後の系統
電圧が予め設定した設定範囲外にあればコンデンサバン
クを切り換えないようにしているので、系統に異常電圧
（過電圧）が発生することを防止できるようになる。こ
のため、この種の無効電圧調整装置の信頼性が格段に向
上する。

【００２０】請求項５記載の発明においては、上述した
制御装置は電圧制御運転モードと、無効電力制御運転モ
ードと、無効電力・電圧制御運転モードと、手動運転モ
ードとを選択するモード選択手段を備えるようにしてい
る。このように、各種の運転モードを備えることによ
り、当該無効電力調整装置が設置される電力系統にとっ
て最適な無効電力調整ができるようになる。

【００２１】請求項６の発明においては、上述した制御
装置は不感帯幅設定スイッチと、同不感帯幅設定スイッ
チにより設定された不感帯幅に応じてしきい値電圧を設
定するしきい値電圧設定手段とを備えており、上述した
モード選択手段により電圧制御運転モードが選択される
と、演算手段が演算した電圧の実効値がしきい値電圧設
定手段により設定されたしきい値電圧より大きいか小さ
いとコンデンサバンク切換情報を送出するようにしてい
る。

【００２２】このような不感帯幅設定スイッチを設ける
ことにより、しきい値電圧設定手段は不感帯幅設定スイ
ッチにより設定された不感帯幅に応じてしきい値電圧を
設定するので、当該無効電力調整装置が設置される電力
系統にとって最適な電圧制御運転の設定ができるように
なる。

【００２３】請求項７の発明においては、上述した制御
装置は無効電力のヒステリシス幅を設定するヒステリシ
ス幅設定スイッチと、演算手段により演算された無効電
力のゲインを調整するゲイン調整スイッチと、ヒステリ
シス幅設定スイッチにより設定されたヒステリシス幅に
応じて無効電力のしきい値を設定する無効電力しきい値
設定手段とを備え、上述したモード選択手段により無効
電力制御運転モードが選択されると、ゲイン調整スイッ
チの設定値に基づいてゲイン調整された演算手段により
演算された無効電力が無効電力しきい値設定手段により
設定された無効電力のしきい値より大きいか小さいとコ
ンデンサバンク切換情報を送出するようにしている。

【００２４】このようなヒステリシス幅設定スイッチと
ゲイン調整スイッチとを設けることにより、無効電力し
きい値設定手段はヒステリシス幅設定スイッチにより設
定されたヒステリシス幅に応じて無効電力しきい値を設
定し、この設定された無効電力しきい値とゲイン調整さ
れた無効電力とを比較してコンデンサバンクを切り換え
るか否かを判定するので、当該無効電力調整装置が設置
される電力系統にとって最適な無効電力制御運転の設定
が可能になる。

【００２５】請求項８の発明においては、上述した制御
装置は電圧上限値設定スイッチと、電圧下限値設定スイ
ッチにより設定された電圧範囲に応じてしきい値電圧を
設定するしきい値電圧設定手段と、無効電力のヒステリ
シス幅を設定するヒステリシス幅設定スイッチと、演算
手段により演算された無効電力のゲインを調整するゲイ
ン調整スイッチと、ヒステリシス幅設定スイッチにより
設定されたヒステリシス幅に応じて無効電力のしきい値
を設定する無効電力しきい値設定手段とを備えており、
上述したモード選択手段により無効電力・電圧制御運転
モードが選択されると、ゲイン調整スイッチの設定値に
基づいてゲイン調整された演算手段により演算された無
効電力が無効電力しきい値設定手段により設定された無
効電力のしきい値より大きいか小さいとコンデンサバン
ク切換情報を送出するとともに、演算手段が演算した電
圧の実効値が設定電圧範囲を逸脱するとコンデンサバン
ク切換情報を送出するようにしている。

【００２６】このような電圧範囲設定スイッチを設ける
とともに、ヒステリシス幅設定スイッチとゲイン調整ス
イッチとを設けることにより、しきい値電圧設定手段は
電圧範囲設定スイッチにより設定された電圧範囲に応じ
てしきい値電圧を設定するとともに、無効電力しきい値
設定手段はヒステリシス幅設定スイッチにより設定され
たヒステリシス幅に応じて無効電力しきい値を設定し、
この設定された無効電力しきい値とゲイン調整された無
効電力とを比較してコンデンサバンクを切り換えるか否
かを判定するので、当該無効電力調整装置が設置される
電力系統にとって最適な無効電力・電圧制御運転の設定
が可能になる。

【００２７】請求項９の発明においては、コンデンサバ
ンク切換情報を送出し、かつ電圧変化演算手段により推
定されたコンデンサバンク切換後の系統電圧が予め設定
した設定範囲内にあればコンデンサバンクを切り換える
ようにし、コンデンサバンク切換情報を送出しても、推
定したコンデンサバンク切換後の系統電圧が予め設定し
た設定範囲外にあればコンデンサバンクを切り換えない
ようにしている。

【００２８】このように、コンデンサバンク切換情報を
送出しても、推定したコンデンサバンク切換後の系統電
圧が予め設定した設定範囲外にあればコンデンサバンク
を切り換えないようにすると、系統に異常電圧（過電
圧）が発生することを防止できるようになるとともに、
最適な無効電力調整ができるようになる。

【００２９】

【発明の実施の形態】１．オンラインパラメータ推定方
法 まず、本発明のコンデンサバンクを備えた無効電力調整
装置のコンデンサバンク切換後の系統電圧の推定方法、
即ち、オンラインパラメータ推定方法について説明す
る。一般的に、パラメータ推定とは、入出力データ（こ
の場合は、コンデンサバンク切換後の電流（Ｉ）、電圧
（Ｖ）、位相角（Ｒ）と切換後に測定された電圧変化
（ΔＶ）の実測値）から演算式のパラメータを推定する
ことであって、その推定値を新しい入出力データが得ら
れる毎に逐次修正していくことをオンラインパラメータ
の推定という。

【００３０】つまり、入力をｘ、出力をｙとし、それら
の関係を直線ｙ＝ａｘ＋ｂで近似する場合、最もうまく
近似するパラメータａ，ｂを観測されたＮ個のデータか
ら最小二乗法により推定し、このパラメータａ，ｂを用
いて出力ｙを予測することということができる。

【００３１】本発明のコンデンサバンクを備えた無効電
力調整装置のコンデンサバンク切換後の電圧変化（Δ
Ｖ）を予測する場合、コンデンサバンク切換前の入力ｘ
を電流（Ｉ）、電圧（Ｖ）、位相角（Ｒ）とし、切換後
の出力ｙを電圧変化（ΔＶ）とした場合、ΔＶ＝ａＩ＋
ｂＶ＋ｃＲと近似することができる。この近似式ΔＶ＝
ａＩ＋ｂＶ＋ｃＲを便宜上、つぎの（１）式のように書
き換えることとする。

【００３２】

【数１】ｙ＝ａＩ＋ｂＶ＋ｃＲ＝θ^Tζ・・・（１） ここで、θをパラメータベクトル、ζを回帰ベクトルと
呼び、次の（２）式および（３）式のように定義する。

【００３３】

【数２】θ＝［ａ ｂ ｃ］^T・・・（２） ζ＝［Ｉ Ｖ Ｒ］^T・・・（３） このように、回帰ベクトルζは制御対象の入力データ
Ｉ，Ｖ，Ｒから構成されるので、パラメータ推定はデー
タｙ，ζからパラメータベクトルθを推定することとい
える。

【００３４】ついで、最小二乗法を用いてオンラインパ
ラメータ推定におけるパラメータａ，ｂ，ｃを更新する
ための演算式の求め方について説明する。最小二乗法を
用いて（Ｎ＋ｎ）個の入出力データＤ＝（ｕ［ｋ］，ｙ
［ｋ］：ｋ＝−ｎ＋１，−ｎ＋２，・・・０，１，２，
・・・，Ｎ）から伝達関数のパラメータ（ａ_i，ｂ_i，ｃ
_i：ｉ＝１，２，・・・ｎ）を求めることを考える。た
だし、Ｎは伝達関数の次数ｎより十分大きく、Ｎ》ｎで
あるとする。

【００３５】入出力データＤから回帰ベクトル（ζ
［１］，ζ［２］，・・・ζ［Ｎ］）を構成し、最小二
乗法による誤差の二乗和の評価関数Ｊを次の（４）式の
ように設定する。

【００３６】

【数３】

【００３７】ここで、Ｊを最小にするパラメータベクト
ルθ＝θｈを最小二乗推定値と呼ぶ。評価関数ＪはＹ＝
［ｙ［１］ｙ［２］・・・ｙ［Ｎ］］：１×Ｎベクト
ル、Ｚ＝［ζ［１］ζ［２］・・・ζ［Ｎ］］：ｎ×Ｎ
行列を用いると、次の（５）式のように表すことができ
る。

【００３８】

【数４】 Ｊ＝（Ｙ−θ^TＺ）（Ｙ−θ^TＺ）^T ＝θ^TＺＺ^Tθ−ＹＺ^Tθ−θ^TＺＹ^T＋ＹＹ^T・・・（５） このθに関する偏微分を０にすることによって、次の
（６）式が得られる。

【００３９】

【数５】

【００４０】この（６）式はθに関する連立方程式であ
り、正規方程式と呼ばれる。ｎ×ｎ行列ＺＺ^Tが正則で
あれば、最小二乗推定値θｈは次の（７）式で与えられ
る。

【００４１】

【数６】θｈ＝（ＺＺ^T）^-1ＺＹ^T・・・（７） ここで、ＺＺ^Tはｎ×ｎ行列で、次の（８）式のように
表すことができる。

【００４２】

【数７】

【００４３】また、ＺＹ^Tはｎ×１ベクトルで、次の
（９）式のように表すことができる。

【００４４】

【数８】

【００４５】上記（８）（９）式に注目すると、最小二
乗推定値θｈは次の（１０）式のように表すことができ
る。

【００４６】

【数９】

【００４７】最小二乗推定値θｈは、（Ｎ＋ｎ）個の入
出力データＤ＝（ｕ［ｋ］，ｙ［ｋ］：ｋ＝−ｎ＋１，
−ｎ＋２，・・・０，１，２，・・・，Ｎ）からバッチ
的に計算されるオフライン法であり、新しい入出力デー
タＤ＝（ｕ［Ｎ＋１］，ｙ［Ｎ＋１］）が追加観測され
ると、あらためて全体の計算を行わなければならない。

【００４８】そこで、新しい入出力データが追加される
ごとに前の推定値を修正していくオンライン推定（逐次
最小二乗法）を以下に示す。

【００４９】Ｎ時刻までの入出力データＤ_NをＤ_N＝（ｕ
［ｋ］，ｙ［ｋ］：ｋ＝−ｎ＋１，−ｎ＋２，・・・
０，１，２，・・・，Ｎ）と表し、Ｄ_Nから得られる最
小二乗推定値をθｈ［Ｎ］，Ｄ_N+1から得られる最小二
乗推定値をθｈ［Ｎ＋１］と書くことにする。

【００５０】（１０）式の最小二乗推定値から最小二乗
推定値θｈ［Ｎ］は次の（１１）式のように表わされ
る。

【００５１】

【数１０】

【００５２】また、最小二乗推定値θｈ［Ｎ＋１］は次
の（１２）式のように表される。

【００５３】

【数１１】

【００５４】ここで、Γ関数を用いて、次の（１３）式
のように定義すると、（１４）式が成立する。

【００５５】

【数１２】

【００５６】

【数１３】

【００５７】上記（１４）式に逆行列の補題を適用する
と、つぎの（１５）式が得られる。

【００５８】

【数１４】

【００５９】一方、上記（１２）式と（１３）式より、
次の（１６）式が成立する。

【００６０】

【数１５】

【００６１】上記（１６）式が成立することにより、次
の（１７）式が得られる。

【００６２】

【数１６】

【００６３】ここで、（１５）式から次の（１８）式が
得られる。

【００６４】

【数１７】

【００６５】結局、これらの結果より、（１７）式（１
８）式を代入すると、次の（１９）式が得られる。

【００６６】

【数１８】

【００６７】次に重みを加えた場合を考える。（４）式
の評価関数Ｊの代わりに、重みｗ［Ｎ，ｋ］（≧０）を
付けた誤差の二乗和を評価関数Ｊとして次の（２０）式
のようにして考えることができる。

【００６８】

【数１９】

【００６９】この評価関数を最小にするパラメータベク
トルθｈは重み付き最小二乗推定値と呼ばれる。この場
合も、最小二乗推定値と同じ導出法を用いて、次の（２
１）式が得られる。

【００７０】

【数２０】

【００７１】重み付き最小二乗推定値は、重みｗ［Ｎ，
ｋ］＝１のとき、最小二乗推定値そのものになる。

【００７２】ここで、定数λ（０＜λ＜１）を用いて、
重みｗ［Ｎ，ｋ］＝λ^N-kと設定した重み付き最小二乗
推定値は指数重み付き最小二乗推定値と呼ばれる。この
場合、二乗誤差（ｙ［ｋ］−θ^Tζ［ｋ］）²の評価関数
Ｊへの寄与は過去（時刻ｋが小さい）のものほど少なく
なることに相当するので、定数λは忘却係数と呼ばれ
る。指数重み付き最小二乗推定値θｈは次の（２２）式
により与えられる。

【００７３】

【数２１】

【００７４】指数重み付き最小二乗推定値に対しても、
最小二乗推定値のオンライン推定の算出と同様の手順に
より、逐次型のアルゴリズムを導出することができる。

【００７５】以上をまとめると、パラメータ推定値θｈ
の更新則は次の（２３）式で与えられる。

【００７６】

【数２２】

【００７７】同様に、Γの更新則は次の（２４）式で与
えられる。

【００７８】

【数２３】

【００７９】これらのオンラインパラメータ推定により
得られたパラメータ推定値θｈとコンデンサバンク切換
前の系統データをもとにΔＶ＝θ^Tζを予測することが
可能となる。

【００８０】２．ΔＶ推定のシミュレーション結果 ついで、上述したオンラインパラメータ推定法に基づい
て、コンデンサバンク切換後の電圧変化ΔＶのシミュレ
ーション結果を説明する。図１は本発明のΔＶ推定方法
を適用して、コンデンサバンク切換後の観測値（Ｉ，
Ｖ，Ｒ）とコンデンサバンク切換後の観測値（ΔＶ）に
基づいて各パラメータ（ａ，ｂ，ｃ）を逐次更新し、こ
の更新された各パラメータ（ａ，ｂ，ｃ）を用いて次回
のコンデンサバンク切換後の電圧変化ΔＶを推定し、こ
の推定した電圧変化ΔＶが実測値と一致するか否かを解
析するためのシミュレーションモデルを示す。図１にお
て、本シミュレーションモデルの電力系統は、変電所１
と負荷２，負荷３，負荷４よりなる３つの負荷から構成
される。

【００８１】第１区間（区間１）５は変電所１と負荷２
との間を接続する配電路となる区間であり、第２区間
（区間２）６は負荷２と負荷３との間を接続する配電路
となる区間であり、第３区間（区間３）７は負荷３と負
荷４との間を接続する配電路となる区間である。第３区
間７にはコンデンサバンクを備えたＳＶＣ２０が設置さ
れているものとする。

【００８２】ここで、このシミュレーションモデルの変
電所１の送出電圧は６７５０Ｖとし、各区間５，６，７
の線路インピーダンスは６０ｓｑＣｕ（断面積が６０ｍ
ｍ²の銅線）でそれぞれ５ｋｍに相当するものとする。
また、負荷２，３，４は負荷容量が０ｋＶＡ、５００ｋ
ＶＡ、１０００ｋＶＡと、それぞれの負荷力率が進み
０．９、進み１．０、遅れ０．８の組み合わせの内、任
意に選択したものとする。

【００８３】このように構成したシミュレーションモデ
ルを用いて、コンデンサバンクを切り換えることにより
生じる電圧変化（ΔＶ）をそれぞれ、観測値（Ｖｒｅａ
ｌ）に対する定格値における電圧変化（ΔＶ）の推定値
（Ｖｅｓｔ）、観測値（Ｖｒｅａｌ）に対する計算値に
おける電圧変化（ΔＶ）の推定値（Ｖｅｓｔ）、観測値
（Ｖｒｅａｌ）に対する本発明によるオンライン推定法
における電圧変化として求めると、図２，図３および図
４に示すような結果となった。

【００８４】ここで、図２はコンデンサバンクに一定な
定格電流Ｉａが流れたとして、次の（２５）式の計算式
により求めたコンデンサバンク切換後の電圧変化（Δ
Ｖ）の推定値（Ｖｅｓｔ）を示す。

【００８５】

【数２４】

【００８６】ただし、Ｉａは定格電流を示す。なお、図
２（ａ）の縦軸はその電圧変化（ΔＶ）の推定値（Ｖｅ
ｓｔ）を示し、図２（ｂ）の縦軸はその推定値（Ｖｅｓ
ｔ）とシミュレーションモデルによる観測値（Ｖｒｅａ
ｌ）との差（ｅ）を示す。

【００８７】図３はコンデンサバンク切換前の系統電圧
（Ｖｒｅａｌ）と１バンク当たりのコンデンサのインピ
ーダンス（Ｚｃ）より、Ｉｂ＝Ｖｒｅａｌ／Ｚｃの演算
式から求めた電流（Ｉｂ）がコンデンサバンクに流れた
として、次の（２６）式の計算により求めた電圧変化
（ΔＶ）の推定値（Ｖｅｓｔ）を示す。

【００８８】

【数２５】

【００８９】なお、図３（ａ）の縦軸は、その電圧変化
（ΔＶ）の推定値（Ｖｅｓｔ）を示し、図３（ｂ）の縦
軸は、その推定値（Ｖｅｓｔ）とシミュレーションモデ
ルによる観測値（Ｖｒｅａｌ）との差（ｅ）を示す。

【００９０】図４は本発明のオンライン推定法により推
定したコンデンサバンク切換後の電圧変化（ΔＶ）の推
定値（Ｖｅｓｔ）を示し、図４（ａ）の縦軸はその電圧
変化（ΔＶ）の推定値（Ｖｅｓｔ）を示し、図４（ｂ）
の縦軸はその推定値（Ｖｅｓｔ）とシミュレーションモ
デルによる観測値（Ｖｒｅａｌ）との差（ｅ）を示す。

【００９１】図２，図３および図４を比較すると明らか
なように、本発明のオンライン推定法により推定したコ
ンデンサバンク切換後の電圧変化（ΔＶ）の推定値はシ
ミュレーション値と良く一致しており、その推定値とシ
ミュレーション値との差も少ないことが分かる。このよ
うに、本発明のオンライン推定法を用いることにより、
精度の良い推定ができるようになる。

【００９２】３．無効電力調整装置（ＳＶＣ） 上記したシミュレーション結果に基づいて、本発明の一
実施形態の無効電力調整装置（ＳＶＣ：ＴＳＣ装置）を
製作した。図５は本実施形態の無効電力調整装置（ＳＶ
Ｃ：ＴＳＣ装置）の構成例と系統との接続状態を示すブ
ロック回路図である。ｕ，ｖ，ｗ相からなる系統にはＰ
Ｔ１１と第１ＣＴ１２と第２ＣＴ１３とスイッチ１４と
からなる開閉器１０が配設される。なお、図５の系統に
おいては、図５の上側を負荷側とし、下側を電源側とす
る。

【００９３】ＰＴ１１は、系統のｕ，ｖ相間の電圧を検
出するとともに、ｖ，ｗ相間の電圧を検出して後述する
無効電力調整装置（ＳＶＣ：この場合はＴＳＣ装置とな
る。以下、ＴＳＣ装置という）２０に電圧信号を送出す
るものである。第１ＣＴ１２は、負荷側のｕ相およびｗ
相の電流を検出してＴＳＣ装置２０に送出するものであ
る。第２ＣＴ１３は、電源側のｕ相およびｗ相の電流を
検出してＴＳＣ装置２０に送出するものである。ここ
で、ＴＳＣ装置２０は通常は第１ＣＴ１２の検出信号を
選択するが、潮流が変わった場合には第２ＣＴ１３の検
出信号を選択するようになる。

【００９４】ＴＳＣ装置２０は、コンデンサバンク２１
とゲート回路２２とサイリスタ制御回路２３とマイクロ
コンピュータ２４と表示・設定回路２５とから構成して
いる。コンデンサバンク２１は、コンデンサ２１ａｃと
サイリスタスイッチ２１ａｔとを直列接続して構成され
る第１コンデンサバンク２１ａと、コンデンサ２１ｂｃ
とサイリスタスイッチ２１ｂｔとを直列接続して構成さ
れる第２コンデンサバンク２１ｂと、これらの両コンデ
ンサ２１ａｃ，２１ｂｃが系統に投入される第３コンデ
ンサバンクとからなる。

【００９５】第１コンデンサバンク２１ａは、バンク上
げ時（バンク０→１）にゲート回路２２より出力される
第１印加電圧、あるいはバンク下げ時（バンク２→１）
にゲート回路２２より出力される第５印加電圧により、
サイリスタスイッチ２１ａｔがターンオンすることによ
り、１６７Ｋｖａｒの無効電力を補償するものである。
第２コンデンサバンク２１ｂは、バンク上げ時（バンク
１→２）にゲート回路２２より出力される第２印加電
圧、あるいはバンク下げ時（バンク３→２）にゲート回
路２２より出力される第４印加電圧により、サイリスタ
スイッチ２１ｂｔがターンオンすることにより、３３３
Ｋｖａｒの無効電力を補償するものである。さらに、第
３コンデンサバンクは、バンク上げ時（バンク２→３）
にゲート回路２２より出力される第３印加電圧により両
サイリスタスイッチ２１ａｔ，２１ｂｔがターンオンす
ることにより、５００Ｋｖａｒの無効電力を補償するも
のである。

【００９６】また、コンデンサバンク２１は、図示しな
い過電流検出装置とサイリスタの動作を監視する監視回
路とを備えており、コンデンサ２１ａｃ，２１ｂｃが故
障したりあるいはサイリスタスイッチ２１ａｔ，２１ｂ
ｔの各サイリスタが故障した場合に異常信号をサイリス
タ制御回路２３に送出する。

【００９７】ゲート回路２２はサイリスタ制御回路２３
から送出される各ゲート信号に基づいて両サイリスタス
イッチ２１ａｔ，２１ｂｔのどちらか一方あるいは両方
にゲート電圧を印加したり印加を停止する回路である。

【００９８】バンク上げ時（バンク０→１、バンク１→
２、バンク２→３）にあっては、サイリスタ制御回路２
３から送出される第１ゲート信号に基づいて第１印加電
圧を印加し、サイリスタスイッチ２１ａｔをターンオン
させる。サイリスタ制御回路２３から送出される第２ゲ
ート信号に基づいて第２印加電圧を印加し、サイリスタ
スイッチ２１ｂｔをターンオンさせるとともにサイリス
タスイッチ２１ａｔをターンオフさせる。サイリスタ制
御回路２３から送出される第３ゲート信号に基づいて第
３印加電圧を印加し、両サイリスタスイッチ２１ａｔ，
２１ｂｔをターンオンさせる。

【００９９】また、バンク下げ時（バンク３→２、バン
ク２→１、バンク１→０）にあっては、サイリスタ制御
回路２３から送出される第４ゲート信号に基づいて第４
印加電圧を印加し、サイリスタスイッチ２１ａｔをター
ンオフさせる。サイリスタ制御回路２３から送出される
第５ゲート信号に基づいて第５印加電圧を印加し、サイ
リスタスイッチ２１ａｔをターンオンさせるとともにサ
イリスタスイッチ２１ｂｔをターンオフさせる。サイリ
スタ制御回路２３から送出される第６ゲート信号に基づ
いて第６印加電圧を印加し、両サイリスタスイッチ２１
ａｔ，２１ｂｔをターンオフさせる。

【０１００】サイリスタ制御回路２３は、開閉器１０の
ＰＴ１１が検出した系統の電圧の瞬時値と、第１ＣＴ１
２および第２ＣＴ１３が検出した系統に流れる電流の瞬
時値を取り込んでこれらの各検出値をマイクロコンピュ
ータ２４に送出するとともに、マイクロコンピュータ２
４から送出された動作バンク指令に基づいて、バンク上
げ時（バンク０→１、バンク１→２、バンク２→３）に
あっては、第１ゲート信号、第２ゲート信号および第３
ゲート信号をゲート回路２２に送出し、バンク下げ時
（バンク３→２、バンク２→１、バンク１→０）にあっ
ては、第４ゲート信号、第５ゲート信号および第６ゲー
ト信号をゲート回路２２に送出するものである。

【０１０１】また、サイリスタ制御回路２３は、マイク
ロコンピュータ２４から送出された開閉器指令に基づい
て開閉器開放信号を開閉器１０に送出してスイッチ（Ｓ
Ｗ）１４を開放させるとともに、コンデンサバンク２１
から送出された異常情報をマイクロコンピュータ２４に
送出するものである。

【０１０２】マイクロコンピュータ２４は、周知のＣＰ
Ｕ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／ＤおよびＤ／Ａ変換器等より
構成されており、サイリスタ制御回路２３および表示・
設定回路２５から入力された各種入力信号に基づいて、
各種の演算処理を実行し、この演算結果を各種出力信号
としてサイリスタ制御回路２３および表示・設定回路２
５に送出する。

【０１０３】表示・設定回路２５は、図示しない操作パ
ネルに設けられた表示板にマイクロコンピュータ２４か
ら入力された系統の電圧の実効値、電流の実効値、無効
電力、力率等を表示するとともに、同様に操作パネルに
設けられたＬＥＤにコンデンサバンク２１から入力され
たコンデンサバンク２１の動作状況を表示させるもので
ある。また、表示・設定回路２５は、図示しない操作パ
ネルに設けられた手動モード、電圧制御モード、無効電
力制御モード、無効電力・電圧制御モード等の複数のモ
ードスイッチからの各種設定情報、および同様に操作パ
ネルに設けられた電圧制御モード時に設定する基準電圧
の不感帯幅の設定スイッチ、無効電力制御モード時と無
効電力・電圧制御モード時に設定するヒステリシス幅ス
イッチ、ゲイン調整スイッチ、無効電力・電圧制御モー
ド時に設定する電圧上限値設定スイッチおよび電圧下限
値設定スイッチ等からの各種制御情報をマイクロコンピ
ュータ２４に送出するものである。

【０１０４】変圧器３０は系統電圧を降圧してＴＳＣ装
置２０へ給電するためと、ＴＳＣ装置２０への高調波の
流入を抑制するために用いるものであって、例えば、定
格容量が５００ｋＶＡで、その１次側の定格電圧は６６
４０Ｖ、２次側の定格電圧は７６０Ｖ、３次側の定格電
圧は７６０Ｖとなるよう設定されている。また、２次側
の定格電流は２５３Ａ（３３３ｋＶａｒ）とし、３次側
の定格電流は１２７Ａ（１６７ｋＶａｒ）となるように
設定されている。

【０１０５】ついで、上述のように構成したＴＳＣ装置
２０の動作を図６〜図９のフローチャートに基づいて、
手動制御運転、電圧制御運転、無効電力制御運転、無効
電力・電圧制御運転の順に説明する。なお、図６〜図９
は上述のように構成したＴＳＣ装置２０の動作を説明す
るフローチャートであって、このフローチャートに対応
するコンピュータプログラムはマイクロコンピュータ２
４のＲＯＭに予め格納されている。

【０１０６】（１）手動制御運転 まず、手動制御運転モード時の動作について説明する。
この場合、このＴＳＣ装置２０の操作者はＴＳＣ装置２
０の電源を投入するとともに図示しない操作バネの手動
モードスイッチを押圧することにより手動制御運転が開
始されるものとする。このＴＳＣ装置２０に図示しない
電源を投入することにより、ステップ１００にてコンピ
ュータプログラムの実行を開始すると、ステップ１０２
にて初期化動作を行う。この初期化動作において、数式
（２４）のλ（忘却係数）を０．９５に設定し、Γを次
のように設定する。

【０１０７】

【数２６】

【０１０８】また、θ＝［ａ ｂ ｃ］^T の初期値（電流
要素ａ，電圧要素ｂ，位相角要素ｃ）は次の近似式（２
７）から算出する。

【０１０９】

【数２７】 ａ＝（−０．００８１３）ｘ²＋（−０．００７１２）ｘ ｂ＝（０．００３７３８）ｘ ｃ＝（０．００３０５）ｘ²＋（−０．０１４３２）ｘ ・・・（２７） ここで、上記（２７）式はバンク上げ（バンク０→１、
バンク１→２、バンク２→３）時の初期値であって、バ
ンク下げ（バンク３→２、バンク２→１、バンク１→
０）時の初期値は（２７）式の符号を反転した値（−
ａ，−ｂ，−ｃ）となる。なお、ｘは系統の線路インピ
ーダンスであって、表示設定回路２５の図示しない操作
パネルに設けられた線路インピーダンス設定スイッチに
より設定される。

【０１１０】ステップ１０２にて初期化動作を行った
後、プログラムをステップ１０４に進める。ステップ１
０４においては、表示・設定回路の図示しない操作パネ
ルに設けられた各種の設定スイッチから入力された設定
状態あるいはバンクの接続状態等の設定データが変更さ
れたか否かの判定を行う。この場合、電源が投入された
直後であるので、ステップ１０４にて「Ｎｏ」と判定し
て、プログラムをステップ１０８に進める。

【０１１１】ステップ１０８に進むと、開閉器１０のＰ
Ｔ１１が検出した系統の電圧の瞬時値と、第１ＣＴ１２
（なお、潮流が変化した場合は第２ＣＴ１３）が検出し
た系統に流れる電流の瞬時値とを取り込む。ついで、プ
ログラムをステップ１１０に進め、ステップ１０８にて
取り込んだ電圧の瞬時値および電流の瞬時値から周知の
演算式に基づいて、それらの実効値、無効電力、位相角
および力率を演算した後、プログラムをステップ１１２
に進める。

【０１１２】ステップ１１２においては、電圧の瞬時値
および電流の瞬時値を検出（ステップ１０８）する前に
コンデンサバンクを切り換えたか否かの判定を行う。こ
の場合は、電圧の瞬時値および電流の瞬時値を検出する
前にコンデンサバンクの切換を行っていないので、ステ
ップ１１２にて「Ｎｏ」と判定して、プログラムをステ
ップ１１６に進める。ステップ１１６においては、手動
運転モードであるか否かの判定を行う。この場合、既に
操作者が手動モードスイッチを押圧しているので、ステ
ップ１１６にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１１８に
進む。

【０１１３】ステップ１１８に進むと、操作者が操作パ
ネルに設けられたバンク上げ（バンク０→１、バンク１
→２、バンク２→３）あるいはバンク下げ（バンク３→
２、バンク２→１、バンク１→０）のアップダウンスイ
ッチの入力値を読み込む。ついで、プログラムをステッ
プ１２０に進める。ステップ１２０においては、後述す
るバンク切換情報の有無を判定する。この場合、アップ
ダウンスイッチの入力値が読み込まれているので、バン
ク切換情報が有るため、ステップ１２０にて「Ｙｅｓ」
と判定してプログラムをステップ１２２に進める。

【０１１４】ステップ１２２においては、マイクロコン
ピュータ２４は動作バンク指令信号をサイリスタ制御回
路２３に送出する。この場合、始めてコンデンサバンク
２１を系統に投入することとなるので、第１ゲート信号
（バンク０→１）を送出することとなる。これにより、
サイリスタ制御回路２３はゲート回路２２に第１ゲート
信号を送出する。そして、ゲート回路２２は第１コンデ
ンサバンク２１ａのサイリスタスイッチ２１ａｔのサイ
リスタのゲートにゲート電圧を印加してターンオンさせ
る。

【０１１５】ついで、マイクロコンピュータ２４はプロ
グラムをステップ１２４に進め、ステップ１１０にて演
算した系統の状態、即ち、コンデンサバンク切換前の系
統の電圧および電流の実効値、位相角、力率をメモリ
（ＲＡＭ）に記憶させた後、ステップ１０４に戻る。ス
テップ１０４に戻ると、ステップ１２２にてコンデンサ
バンク２１が投入されたので、ステップ１０４にて「Ｙ
ｅｓ」と判定して、ステップ１０６にて設定データ、即
ち、この場合は、現在のコンデンサバンク２１の状態は
コンデンサバンク１である旨の設定データの更新を行
う。

【０１１６】ステップ１０６にて設定データを更新した
後、ステップ１０８にて、再度、系統電圧の瞬時値およ
び系統電流の瞬時値を読み込んだ後、ステップ１１０に
て、電圧の瞬時値および電流の瞬時値から周知の演算式
に基づいて、それらの実効値、無効電力、位相角および
力率を演算した後、ステップ１１２に進む。ステップ１
１２においては、ステップ１２２にてコンデンサバンク
２１が投入されたので、「Ｙｅｓ」と判定してプログラ
ムをステップ１１４に進める。

【０１１７】ステップ１１４においては、ステップ１１
０にて演算したコンデンサバンク切換後の電流の実効値
（Ｉ）、電圧の実効値（Ｖ）および位相角（Ｒ）と、コ
ンデンサバンク切換後の電圧変化、即ち、今回、ステッ
プ１１０にて演算した電圧の実効値とステップ１２４に
て記憶したコンデンサバンク切換前の電圧の実効値との
差（ΔＶ）に基づいて、ステップ１０２にて初期設定し
た各パラメータ（ａ，ｂ，ｃ）をΔＶ＝θ^Tζを用いて
更新する。

【０１１８】ステップ１１４にて各パラメータ（ａ，
ｂ，ｃ）を更新した後、上述したステップ１１６からス
テップ１１２までの処理動作を繰り返し実行し、ステッ
プ１１８にてバンク上げ（バンク０→１、バンク１→
２、バンク２→３）あるいはバンク下げ（バンク３→
２、バンク２→１、バンク１→０）のアップダウンスイ
ッチの入力値を読み込む毎に、ステップ１２２にてコン
デンサバンク２１を切り換え、ステップ１１４にてパラ
メータ（ａ，ｂ，ｃ）を逐次更新する。

【０１１９】（２）電圧制御運転 上述したステップ１０４からステップ１２４までの処理
動作を繰り返し実行しているうちに操作者が操作パネル
に設けられた電圧制御運転スイッチを押圧するか、ある
いは電源投入時電圧制御運転スイッチを押圧するととも
に、操作パネルに設けられた不感帯幅設定スイッチを操
作することにより、ステップ１１６にて「Ｎｏ」と判定
してステップ１２６（図７参照）に進み、このステップ
１２６にて「Ｙｅｓ」と判定して電圧制御運転を開始
し、プログラムをステップ１２８に進める。

【０１２０】ステップ１２８においては、電圧しきい値
の設定を行う。例えば、基準電圧が６６００Ｖで、不感
帯幅設定スイッチで設定された不感帯幅が±１．５０％
とした場合、上限しきい値電圧Ｖ_UはＶ_U＝６６００＋６
６００×１．５０／１００＝６６９９（Ｖ）となり、下
限しきい値電圧Ｖ_DはＶ_D＝６６００−６６００×１．５
０／１００＝６５０１（Ｖ）となるように設定した後、
プログラムをステップ１３０に進める。

【０１２１】ステップ１３０においては、ステップ１１
０にて演算した系統電圧の実効値Ｖがステップ１２８に
て設定したしきい値電圧の範囲内（Ｖ_D≦Ｖ≦Ｖ_U）か否
かの判定を行う。ステップ１１０にて演算した系統電圧
の実効値Ｖがステップ１２８にて設定したしきい値電圧
の範囲内（Ｖ_D≦Ｖ≦Ｖ_U）にあれば、ステップ１３０に
て「Ｙｅｓ」と判定してプログラムをステップ１２０
（図６参照）に進め、ステップ１１０にて演算した系統
電圧の実効値Ｖがステップ１２８にて設定したしきい値
電圧の範囲外（Ｖ＜Ｖ_D，Ｖ＞Ｖ_U）にあれば、ステップ
１３０にて「Ｎｏ」と判定してプログラムをステップ１
３２に進める。

【０１２２】ステップ１３２においては、ステップ１１
０にて演算した系統電圧の実効値Ｖがステップ１２８に
て設定したしきい値電圧の下限値より小さい（Ｖ＜
Ｖ_D）か否かの判定を行う。ここで、系統電圧の実効値
Ｖが下限値より小さい（Ｖ＜Ｖ_D）とステップ１３２に
て「Ｙｅｓ」と判定して、次のステップ１３４にてバン
ク切換情報をＵＰ（＋１）と設定して、プログラムをス
テップ１３８に進める。系統電圧の実効値Ｖが下限値よ
り大きい（Ｖ＞Ｖ_D）とステップ１３２にて「Ｎｏ」と
判定して、プログラムを次のステップ１３５に進める。

【０１２３】ステップ１３５においては、ステップ１１
０にて演算した系統電圧の実効値Ｖがステップ１２８に
て設定したしきい値電圧の上限値より大きい（Ｖ＞
Ｖ_U）か否かの判定を行う。ここで、系統電圧の実効値
Ｖが上限値より大きい（Ｖ＞Ｖ_U）とステップ１３５に
て「Ｙｅｓ」と判定して、次の１３６にてバンク切換情
報をＤＯＷＮ（−１）と設定して、プログラムをステッ
プ１３８に進める。系統電圧の実効値Ｖが上限値より小
さい（Ｖ＜Ｖ_U）とステップ１３５にて「Ｎｏ」と判定
して、プログラムをステップ１３０に戻り上述した処理
を繰り返し実行する。

【０１２４】ステップ１３８においては、ステップ１１
４にて更新された各パラメータ（ａ，ｂ，ｃ）とステッ
プ１１０にて演算されたコンデンサバンク切換前の系統
電流の実効値（Ｉ）、系統電圧の実効値（Ｖ）および位
相角（Ｒ）を用いて次回のコンデンサバンク切換後の電
圧変化ΔＶを上記数式（１）に基づいて演算を行い、コ
ンデンサバンク切換後の電圧変化ΔＶの推定を行う。こ
の後、プログラムをステップ１４０に進める。

【０１２５】ステップ１４０においては、ステップ１３
８にて推定したΔＶとステップ１１０にて演算した現在
の系統電圧の実効値Ｖとを用いてコンデンサバンク切換
後の系統の到達電圧（Ｖ＋ΔＶ）の演算を行い、プログ
ラムをステップ１４２に進める。

【０１２６】ステップ１４２においては、ステップ１４
０にて演算したコンデンサバンク切換後の系統の到達電
圧がステップ１２８にて設定したしきい値電圧の範囲内
であるか否かの判定を行う。到達電圧がしきい値電圧の
範囲内であれば、ステップ１４２にて「Ｙｅｓ」と判定
して、プログラムをステップ１２０に進める。到達電圧
がしきい値電圧の範囲外であればステップ１４４にてコ
ンデンサバンク切換中止の設定を行って、プログラムを
ステップ１２０に進める。

【０１２７】ステップ１２０においては、バンク切換情
報の有無を判定する。ここで、ステップ１３４にてバン
ク切換情報がＵＰ（＋１）と設定された場合、あるいは
ステップ１３６にてバンク切換情報がＤＯＷＮ（−１）
と設定された場合は、バンク切換情報有りを意味するの
で、このステップ１２０にて「Ｙｅｓ」と判定してプロ
グラムをステップ１２２に進める。また、ステップ１３
４にてバンク切換情報がＵＰ（＋１）と設定され、ある
いはステップ１３６にてバンク切換情報がＤＯＷＮ（−
１）と設定されも、ステップ１４４にてバンク切換中止
に設定された場合は、バンク切換情報無しを意味するの
で、このステップ１２０にて「Ｎｏ」と判定してステッ
プ１０４に戻る。

【０１２８】ステップ１２２においては、マイクロコン
ピュータ２４は動作バンク指令信号をサイリスタ制御回
路２３に送出する。すると、サイリスタ制御回路２３
は、ステップ１３４にてバンク切換情報がＵＰ（＋１）
と設定され、現在のコンデンサバンクが無い（０）場合
は第１ゲート信号（バンク０→１）を送出し、現在のコ
ンデンサバンクが第１バンクの場合は第２ゲート信号
（バンク１→２）を送出し、現在のコンデンサバンクが
第２バンクの場合は第３ゲート信号（バンク２→３）を
送出することとなる。また、ステップ１３６にてバンク
切換情報がＤＯＷＮ（−１）と設定され、現在のコンデ
ンサバンクが第３バンクの場合は第４ゲート信号（バン
ク３→２）を送出し、現在のコンデンサバンクが第２バ
ンクの場合は第５ゲート信号（バンク２→１）を送出
し、現在のコンデンサバンクが第１バンクの場合は第６
ゲート信号（バンク１→０）を送出することとなる。

【０１２９】これにより、ゲート回路２２は、サイリス
タ制御回路２３から出力された第１から第６の各ゲート
信号に基づいて、第１コンデンサバンク２１ａのサイリ
スタスイッチ２１ａｔのサイリスタ、第２コンデンサバ
ンク２１ｂのサイリスタスイッチ２１ｂｔのサイリスタ
あるい両コンデンサバンク２１ａ，２１ｂの各サイリス
タスイッチ２１ａｔ，２１ｂｔの各サイリスタのゲート
にゲート電圧を印加あるいは印加を停止して、ゲート電
圧の印加状態に応じて各サイリスタをターンオンあるい
はターンオフさせる。

【０１３０】ついで、マイクロコンピュータ２４はプロ
グラムをステップ１２４に進め、ステップ１１０にて演
算した系統の状態、即ち、コンデンサバンク切換前の系
統の電圧および電流の実効値、位相角、力率をメモリ
（ＲＡＭ）に記憶させた後、ステップ１０４に戻り、上
述したステップ１０４からステップ１１６、ステップ１
２６からステップ１４４およびステップ１２０からステ
ップ１２４までの処理動作を繰り返し実行する。

【０１３１】上述したように、本電圧制御運転において
は、ステップ１３４あるいはステップ１３６にて、コン
デンサバンク切換情報ＵＰ（＋１）あるいはＤＯＷＮ
（−１）を送出しても、ステップ１３８にて推定したコ
ンデンサバンク切換後の系統電圧が予め設定した設定範
囲外にあればコンデンサバンクを切り換えないようにす
るので、系統に異常電圧（過電圧）が発生することを防
止できるようになるとともに、最適な電圧調整ができる
ようになる。また、不感帯幅設定スイッチにより設定さ
れた不感帯幅に応じてステップ１２８（しきい値電圧設
定手段）にてしきい値電圧を設定するので、当該無効電
力調整装置が設置される電力系統にとって最適な電圧制
御運転の設定ができるようになる。

【０１３２】（３）無効電力制御運転 上述したステップ１０４からステップ１１６、ステップ
１２６からステップ１４４およびステップ１２０からス
テップ１２４までの処理動作を繰り返し実行している内
に、操作者が操作パネルに設けられた無効電力制御運転
スイッチを押圧するか、あるいは電源投入時に無効電力
制御運転スイッチを押圧するとともに、操作パネルに設
けられたヒステリシス幅設定スイッチおよびゲイン調整
設定スイッチを操作することにより、ステップ１１６お
よびステップ１２６にて「Ｎｏ」と判定してステップ１
４６（図８参照）に進み、このステップ１４６にて「Ｙ
ｅｓ」と判定して無効電力制御運転を開始し、プログラ
ムをステップ１４８に進める。

【０１３３】ステップ１４８においては、無効電力しき
い値の設定を行う。例えば、調整する無効電力のヒステ
リシス幅が±４０ｋＶａｒとして、ヒステリシス幅設定
スイッチで設定された場合のバンク上げ時の無効電力し
きい値の設定値は以下のようになる。即ち、バンク０
（０ｋＶａｒ）→バンク１（１６７ｋＶａｒ）の場合
は、１６７＋４０＝２０７ｋＶａｒ、バンク１（１６７
ｋＶａｒ）→バンク２（３３３ｋＶａｒ）の場合は、３
３３＋４０＝３７５ｋＶａｒ、バンク２（３３３ｋＶａ
ｒ）→バンク３（５００ｋＶａｒ）の場合は、５００＋
４０＝５４０ｋＶａｒとなる。

【０１３４】そして、バンク下げ時の無効電力しきい値
の設定値は以下のようになる。即ち、バンク３（５００
ｋＶａｒ）→バンク２（３３３ｋＶａｒ）の場合は、５
００−４０＝４６０ｋＶａｒ、バンク２（３３３ｋＶａ
ｒ）→バンク１（１６７ｋＶａｒ）の場合は、３３３−
４０＝２９３ｋＶａｒ、バンク１（１６７ｋＶａｒ）→
バンク０（０ｋＶａｒ）の場合は、１６７−４０＝１２
７ｋＶａｒとなる。また、ゲイン調整設定スイッチによ
り、例えば、調整するゲインの設定値が１．５０と設定
されている場合の無効電力のゲイン調整値はステップ１
１０にて演算した無効電力×１．５０となるように設定
する。

【０１３５】また、ステップ１４８においては、電圧し
きい値の設定を行う。例えば、電圧上限制限値が７００
０（Ｖ）で、電圧下限制限値が６０００（Ｖ）とした場
合、上限しきい値電圧ＶｕはＶｕ＝７０００（Ｖ）とな
り、下限しきい値電圧ＶｄはＶｄ＝６０００（Ｖ）とな
るように設定した後、プログラムをステップ１５０に進
める。なお、電圧上限制限値および電圧下限制限値はマ
イクロコンピュータ２４（図５参照）のＲＯＭに予め格
納されている。

【０１３６】ステップ１５０においては、ステップ１１
０にて演算した系統の負荷側のゲイン調整した無効電力
がステップ１４８にて設定した無効電力のしきい値の範
囲内か否かの判定を行う。ステップ１１０にて演算した
系統の負荷側の無効電力がステップ１４８にて設定した
無効電力のしきい値の範囲内にあれば、ステップ１５０
にて「Ｙｅｓ」と判定してプログラムをステップ１３８
に進め、ステップ１１０にて演算した系統の負荷側のゲ
イン調整した無効電力がステップ１４８にて設定した無
効電力のしきい値の範囲外にあれば、ステップ１５０に
て「Ｎｏ」と判定してプログラムをステップ１５２に進
める。

【０１３７】ステップ１５２においては、ステップ１１
０にて演算した系統の負荷側のゲイン調整した無効電力
がステップ１４８にて設定した無効電力のバンク上げ時
（バンク０→１、バンク１→２、バンク２→３）のしき
い値（以下、バンクＵＰ値という）より大きいか否かの
判定を行う。ここで、ゲイン調整した無効電力がバンク
ＵＰ値より大きいとステップ１５２にて「Ｙｅｓ」と判
定して、次のステップ１５４にてバンク切換情報をＵＰ
（＋１）と設定して、プログラムをステップ１３８（図
７参照）に進める。ゲイン調整した無効電力がバンクＵ
Ｐ値より小さいとステップ１５２にて「Ｎｏ」と判定し
て、次のステップ１５５にプログラムを進める。

【０１３８】ステップ１５５においては、ステップ１１
０にて演算した系統の負荷側のゲイン調整した無効電力
がステップ１４８にて設定した無効電力のバンク下げ時
（バンク３→２、バンク２→１、バンク１→０）のしき
い値（以下、バンクＤＯＷＮ値という）より小さいか否
かの判定を行う。ここで、ゲイン調整した無効電力がバ
ンクＤＯＷＮ値より小さいとステップ１５５にて「Ｙｅ
ｓ」と判定して、次のステップ１５６にてバンク切換情
報をＤＯＷＮ（−１）と設定して、プログラムをステッ
プ１３８（図７参照）に進める。ゲイン調整した無効電
力がバンクＤＯＷＮ値より大きいとプログラムをステッ
プ１５０に戻す。

【０１３９】ステップ１３８においては、ステップ１１
４にて更新された各パラメータ（ａ，ｂ，ｃ）とステッ
プ１１０にて演算されたコンデンサバンク切換前の系統
電流の実効値（Ｉ）、系統電圧の実効値（Ｖ）および位
相角（Ｒ）を用いて次回のコンデンサバンク切換後の電
圧変化ΔＶを上記数式（１）に基づいて演算を行い、コ
ンデンサバンク切換後の電圧変化ΔＶの推定を行う。こ
の後、プログラムをステップ１４０に進める。

【０１４０】ステップ１４０においては、ステップ１３
８にて推定したΔＶとステップ１１０にて演算した現在
の系統電圧の実効値Ｖとを用いてコンデンサバンク切換
後の系統の到達電圧（Ｖ＋ΔＶ）の演算を行い、プログ
ラムをステップ１４２に進める。

【０１４１】ステップ１４２においては、ステップ１４
０にて演算したコンデンサバンク切換後の系統の到達電
圧がステップ１４８にて設定したしきい値電圧の範囲内
であるか否かの判定を行う。到達電圧がしきい値電圧の
範囲内であれば、ステップ１４２にて「Ｙｅｓ」と判定
して、プログラムをステップ１２０に進める。到達電圧
がしきい値電圧の範囲外であればステップ１４４にてコ
ンデンサバンク切換中止の設定を行って、プログラムを
ステップ１２０に進める。

【０１４２】ステップ１２０においては、バンク切換情
報の有無を判定する。ここで、ステップ１５４にてバン
ク切換情報がＵＰ（＋１）と設定された場合、あるいは
ステップ１５６にてバンク切換情報がＤＯＷＮ（−１）
と設定された場合は、バンク切換情報有りを意味するの
で、このステップ１２０にて「Ｙｅｓ」と判定してプロ
グラムをステップ１２２に進める。また、ステップ１５
４にてバンク切換情報がＵＰ（＋１）と設定され、ある
いはステップ１５６にてバンク切換情報がＤＯＷＮ（−
１）と設定されても、ステップ１４４にてバンク切換中
止に設定された場合は、バンク切換情報無しを意味する
ので、このステップ１２０にて「Ｎｏ」と判定してステ
ップ１０４に戻る。

【０１４３】ステップ１２２においては、マイクロコン
ピュータ２４は動作バンク指令信号をサイリスタ制御回
路２３に送出する。すると、サイリスタ制御回路２３
は、ステップ１５４にてバンク切換情報がＵＰ（＋１）
と設定され、現在のコンデンサバンクが無い（０）場合
は第１ゲート信号（バンク０→１）を送出し、現在のコ
ンデンサバンクが第１バンクの場合は第２ゲート信号
（バンク１→２）を送出し、現在のコンデンサバンクが
第２バンクの場合は第３ゲート信号（バンク２→３）を
送出することとなる。また、ステップ１５６にてバンク
切換情報がＤＯＷＮ（−１）と設定され、現在のコンデ
ンサバンクが第３バンクの場合は第４ゲート信号（バン
ク３→２）を送出し、現在のコンデンサバンクが第２バ
ンクの場合は第５ゲート信号（バンク２→１）を送出
し、現在のコンデンサバンクが第１バンクの場合は第６
ゲート信号（バンク１→０）を送出することとなる。

【０１４４】これにより、ゲート回路２２は、サイリス
タ制御回路２３から出力された第１から第６の各ゲート
信号に基づいて、第１コンデンサバンク２１ａのサイリ
スタスイッチ２１ａｔのサイリスタ、第２コンデンサバ
ンク２１ｂのサイリスタスイッチ２１ｂｔのサイリスタ
あるい両コンデンサバンク２１ａ，２１ｂの各サイリス
タスイッチ２１ａｔ，２１ｂｔの各サイリスタにゲート
電圧を印加あるいは印加を停止して、ゲート電圧の印加
状態に応じて各サイリスタをターンオンあるいはターン
オフさせる。

【０１４５】ついで、マイクロコンピュータ２４はプロ
グラムをステップ１２４に進め、ステップ１１０にて演
算した系統の状態、即ち、コンデンサバンク切換前の系
統の電圧および電流の実効値、位相角、力率をメモリ
（ＲＡＭ）に記憶させた後、ステップ１０４に戻り、上
述したステップ１０４からステップ１１６、ステップ１
２６、ステップ１４６からステップ１５６、ステップ１
３８からステップ１４４およびステップ１２０からステ
ップ１２４までの処理動作を繰り返し実行する。

【０１４６】上述したように、本無効電力制御運転にお
いては、ステップ１５４あるいはステップ１５６にて、
コンデンサバンク切換情報ＵＰ（＋１）あるいはＤＯＷ
Ｎ（−１）を送出しても、ステップ１３８にて推定した
コンデンサバンク切換後の系統電圧が予め設定した設定
範囲外にあればコンデンサバンクを切り換えないように
するので、系統に異常電圧（過電圧）が発生することを
防止できるようになるとともに、最適な無効電力調整が
できるようになる。

【０１４７】また、ステップ１４８（電圧・無効電力し
きい値設定手段）において、ヒステリシス幅設定スイッ
チにより設定されたヒステリシス幅に応じて無効電力し
きい値を設定する。また、ゲイン調整スイッチにより設
定されたゲイン調整値に応じてゲイン調整された無効電
力を設定する。そして、設定された無効電力しきい値と
ゲイン調整された無効電力とを比較してコンデンサバン
クを切り換えるか否かを判定するので、当該無効電力調
整装置が設置される電力系統にとって最適な無効電力制
御運転の設定が可能になる。

【０１４８】（４）無効電力・電圧制御運転 上述したステップ１０４からステップ１１６、ステップ
１２６、ステップ１４６からステップ１５６およびステ
ップ１２０からステップ１２４までの処理動作を繰り返
し実行している内に、操作者が操作パネルに設けられた
無効電力・電圧制御運転スイッチを押圧するか、あるい
は電源投入時に無効電力・電圧制御運転スイッチを押圧
するとともに、操作パネルに設けられたヒステリシス幅
設定スイッチおよびゲイン調整設定スイッチを操作する
ことにより、ステップ１１６ステップ１２６およびステ
ップ１４６にて「Ｎｏ」と判定してステップ１５８（図
９参照）に進み、このステップ１５８にて「Ｙｅｓ」と
判定して無効電力・電圧制御運転を開始し、プログラム
をステップ１６０に進める。

【０１４９】ステップ１６０においては、無効電力しき
い値の設定を行う。例えば、調整する無効電力のヒステ
リシス幅が±４０ｋＶａｒとして、ヒステリシス幅設定
スイッチで設定された場合のバンク上げ時の無効電力し
きい値の設定値は以下のようになる。即ち、バンク０
（０ｋＶａｒ）→バンク１（１６７ｋＶａｒ）の場合
は、１６７＋４０＝２０７ｋＶａｒ、バンク１（１６７
ｋＶａｒ）→バンク２（３３３ｋＶａｒ）の場合は、３
３３＋４０＝３７５ｋＶａｒ、バンク２（３３３ｋＶａ
ｒ）→バンク３（５００ｋＶａｒ）の場合は、５００＋
４０＝５４０ｋＶａｒとなる。

【０１５０】そして、バンク下げ時の無効電力しきい値
の設定値は以下のようになる。即ち、バンク３（５００
ｋＶａｒ）→バンク２（３３３ｋＶａｒ）の場合は、５
００−４０＝４６０ｋＶａｒ、バンク２（３３３ｋＶａ
ｒ）→バンク１（１６７ｋＶａｒ）の場合は、３３３−
４０＝２９３ｋＶａｒ、バンク１（１６７ｋＶａｒ）→
バンク０（０ｋＶａｒ）の場合は、１６７−４０＝１２
７ｋＶａｒとなる。また、ゲイン調整設定スイッチによ
り、例えば、調整するゲインの設定値が１．５０と設定
されている場合の無効電力のゲイン調整値はステップ１
１０にて演算した無効電力×１．５０となるように設定
する。

【０１５１】また、ステップ１６０においては、電圧し
きい値の設定を行う。例えば、電圧上限値設定スイッチ
で設定された電圧上限値が７０００（Ｖ）で、電圧下限
値設定スイッチで設定された電圧下限値が６０００
（Ｖ）とした場合、上限しきい値電圧ＶｕはＶｕ＝７０
００（Ｖ）となり、下限しきい値電圧ＶｄはＶｄ＝６０
００（Ｖ）となるように設定した後、プログラムをステ
ップ１６２に進める。

【０１５２】ステップ１６２においては、ステップ１１
０にて演算した系統の負荷側のゲイン調整した無効電力
がステップ１６０にて設定した無効電力のしきい値の範
囲内か否かの判定を行う。ステップ１１０にて演算した
系統の負荷側の無効電力がステップ１４８にて設定した
無効電力のしきい値の範囲内にあれば、ステップ１６２
にて「Ｙｅｓ」と判定してプログラムをステップ１７０
に進め、ステップ１１０にて演算した系統の負荷側のゲ
イン調整した無効電力がステップ１６０にて設定した無
効電力のしきい値の範囲外にあれば、ステップ１６２に
て「Ｎｏ」と判定してプログラムをステップ１６４に進
める。

【０１５３】ステップ１６４においては、ステップ１１
０にて演算した系統の負荷側のゲイン調整した無効電力
がステップ１６０にて設定した無効電力のバンク上げ時
（バンク０→１、バンク１→２、バンク２→３）のしき
い値（以下、バンクＵＰ値という）より大きいか否かの
判定を行う。ここで、ゲイン調整した無効電力がバンク
ＵＰ値より大きいとステップ１６４にて「Ｙｅｓ」と判
定して、次のステップ１６６にてバンク切換情報をＵＰ
（＋１）と設定して、プログラムをステップ１７０に進
める。ゲイン調整した無効電力がバンクＵＰ値より小さ
いとステップ１６４にて「Ｎｏ」と判定して、次のステ
ップ１６７にプログラムを進める。

【０１５４】ステップ１６７においては、ステップ１１
０にて演算した系統の負荷側のゲイン調整した無効電力
がステップ１６０にて設定した無効電力のバンク下げ時
（バンク３→２、バンク２→１、バンク１→０）のしき
い値（以下、バンクＤＯＷＮ値という）より小さいか否
かの判定を行う。ここで、ゲイン調整した無効電力がバ
ンクＤＯＷＮ値より小さいとステップ１６７にて「Ｙｅ
ｓ」と判定して、次のステップ１６８にてバンク切換情
報をＤＯＷＮ（−１）と設定して、プログラムをステッ
プ１７０に進める。ゲイン調整した無効電力がバンクＤ
ＯＷＮ値より大きいとプログラムをステップ１６２に戻
す。

【０１５５】ステップ１７０においては、ステップ１１
０にて演算した系統電圧の実効値Ｖがステップ１６０に
て設定したしきい値電圧の範囲内（Ｖ_D≦Ｖ≦Ｖ_U）か否
かの判定を行う。ステップ１１０にて演算した系統電圧
の実効値Ｖがステップ１６０にて設定したしきい値電圧
の範囲内（Ｖ_D≦Ｖ≦Ｖ_U）にあれば、ステップ１７０に
て「Ｙｅｓ」と判定してプログラムをステップ１３８
（図７参照）に進め、ステップ１１０にて演算した系統
電圧の実効値Ｖがステップ１６０にて設定したしきい値
電圧の範囲外（Ｖ＜Ｖ_D，Ｖ＞Ｖ_U）にあれば、ステップ
１７０にて「Ｎｏ」と判定してプログラムをステップ１
７２に進める。

【０１５６】ステップ１７２においては、ステップ１１
０にて演算した系統電圧の実効値Ｖがステップ１６０に
て設定したしきい値電圧の下限値より小さい（Ｖ＜
Ｖ_D）か否かの判定を行う。ここで、系統電圧の実効値
Ｖが下限値より小さい（Ｖ＜Ｖ_D）とステップ１７２に
て「Ｙｅｓ」と判定して、次のステップ１７４にてバン
ク切換情報をＵＰ（＋１）と設定して、プログラムをス
テップ１３８（図７参照）に進める。系統電圧の実効値
Ｖが下限値より大きい（Ｖ＞Ｖ_D）とステップ１７２に
て「Ｎｏ」と判定して、プログラムを次のステップ１７
５に進める。

【０１５７】ステップ１７５においては、ステップ１１
０にて演算した系統電圧の実効値Ｖがステップ１６０に
て設定したしきい値電圧の上限値より大きい（Ｖ＞
Ｖ_U）か否かの判定を行う。ここで、系統電圧の実効値
Ｖが上限値より大きい（Ｖ＞Ｖ_U）とステップ１７５に
て「Ｙｅｓ」と判定して、次の１７６にてバンク切換情
報をＤＯＷＮ（−１）と設定して、プログラムをステッ
プ１３８（図７参照）に進める。系統電圧の実効値Ｖが
上限値より小さい（Ｖ＜Ｖ_U）とステップ１７５にて
「Ｎｏ」と判定して、プログラムをステップ１７０に戻
り上述した処理を繰り返し実行する。

【０１５８】ステップ１３８（図７参照）においては、
ステップ１１４にて更新された各パラメータ（ａ，ｂ，
ｃ）とステップ１１０にて演算されたコンデンサバンク
切換前の系統電流の実効値（Ｉ）、系統電圧の実効値
（Ｖ）および位相角（Ｒ）を用いて次回のコンデンサバ
ンク切換後の電圧変化ΔＶを上記数式（１）に基づいて
演算を行い、コンデンサバンク切換後の電圧変化ΔＶの
推定を行う。この後、プログラムをステップ１４０に進
める。

【０１５９】ステップ１４０においては、ステップ１３
８にて推定したΔＶとステップ１１０にて演算した現在
の系統電圧の実効値Ｖとを用いてコンデンサバンク切換
後の系統の到達電圧（Ｖ＋ΔＶ）の演算を行い、プログ
ラムをステップ１４２に進める。

【０１６０】ステップ１４２においては、ステップ１４
０にて演算したコンデンサバンク切換後の系統の到達電
圧がステップ１６０にて設定したしきい値電圧の範囲内
であるか否かの判定を行う。到達電圧がしきい値電圧の
範囲内であれば、ステップ１４２にて「Ｙｅｓ」と判定
して、プログラムをステップ１２０（図６参照）に進め
る。到達電圧がしきい値電圧の範囲外であればステップ
１４４にてコンデンサバンク切換中止の設定を行って、
プログラムをステップ１２０（図６参照）に進める。

【０１６１】ステップ１２０においては、バンク切換情
報の有無を判定する。ここで、ステップ１６６にてバン
ク切換情報がＵＰ（＋１）と設定された場合、ステップ
１６８にてバンク切換情報がＤＯＷＮ（−１）と設定さ
れた場合、あるいはステップ１７４にてバンク切換情報
がＵＰ（＋１）と設定された場合、ステップ１７６にて
バンク切換情報がＤＯＷＮ（−１）と設定された場合は
バンク切換情報有りを意味するので、このステップ１２
０にて「Ｙｅｓ」と判定してプログラムをステップ１２
２に進める。また、ステップ１６６およびステップ１７
４にてバンク切換情報がＵＰ（＋１）と設定され、ある
いはステップ１６８およびステップ１７６にてバンク切
換情報がＤＯＷＮ（−１）と設定されても、ステップ１
４４にてバンク切換中止に設定された場合は、バンク切
換情報無しを意味するので、このステップ１２０にて
「Ｎｏ」と判定してステップ１０４に戻る。

【０１６２】ステップ１２２においては、マイクロコン
ピュータ２４は、ステップ１６６にて設定されたＵＰ
（＋１）のバンク切換情報、ステップ１６８にて設定さ
れたＤＯＷＮ（−１）のバンク切換情報、ステップ１７
４にて設定されたＵＰ（＋１）のバンク切換情報、ステ
ップ１７６にて設定されたＤＯＷＮ（−１）のバンク切
換情報に基づいて動作バンク指令信号をサイリスタ制御
回路２３に送出することとなる。

【０１６３】ここで、バンク切換情報がステップ１６６
にてＵＰ（＋１）と設定されるか、ステップ１６８にて
ＤＯＷＮ（−１）と設定され、ステップ１７０にて「Ｙ
ｅｓ」と判定した場合、サイリスタ制御回路２３は、ス
テップ１６６にてバンク切換情報がＵＰ（＋１）と設定
され、現在のコンデンサバンクが無い（０）場合は第１
ゲート信号（バンク０→１）を送出し、現在のコンデン
サバンクが第１バンクの場合は第２ゲート信号（バンク
１→２）を送出し、現在のコンデンサバンクが第２バン
クの場合は第３ゲート信号（バンク２→３）を送出する
こととなる。また、ステップ１５６にてバンク切換情報
がＤＯＷＮ（−１）と設定され、現在のコンデンサバン
クが第３バンクの場合は第４ゲート信号（バンク３→
２）を送出し、現在のコンデンサバンクが第２バンクの
場合は第５ゲート信号（バンク２→１）を送出し、現在
のコンデンサバンクが第１バンクの場合は第６ゲート信
号（バンク１→０）を送出することとなる。

【０１６４】また、バンク切換情報設定がステップ１７
４にてＵＰ（＋１）と設定されるか、ステップ１７６に
てＤＯＷＮ（−１）と設定された場合、サイリスタ制御
回路２３は、ステップ１７４にてバンク切換情報がＵＰ
（＋１）と設定され、現在のコンデンサバンクが無い
（０）場合は第１ゲート信号（バンク０→１）を送出
し、現在のコンデンサバンクが第１バンクの場合は第２
ゲート信号（バンク１→２）を送出し、現在のコンデン
サバンクが第２バンクの場合は第３ゲート信号（バンク
２→３）を送出することとなる。また、ステップ１７６
にてバンク切換情報がＤＯＷＮ（−１）と設定され、現
在のコンデンサバンクが第３バンクの場合は第４ゲート
信号（バンク３→２）を送出し、現在のコンデンサバン
クが第２バンクの場合は第５ゲート信号（バンク２→
１）を送出し、現在のコンデンサバンクが第１バンクの
場合は第６ゲート信号（バンク１→０）を送出すること
となる。

【０１６５】なお、バンク切換情報がステップ１６６に
てＵＰ（＋１）と設定されるか、ステップ１６８にてＤ
ＯＷＮ（−１）と設定され、さらに、ステップ１７４に
てＵＰ（＋１）と設定されるか、ステップ１７６にてＤ
ＯＷＮ（−１）と設定された場合は、ステップ１７４に
て設定されたＵＰ（＋１）あるいはステップ１７６にて
設定されたＤＯＷＮ（−１）のバンク切換情報が優先さ
れるように予め設定されている。

【０１６６】これにより、ゲート回路２２は、サイリス
タ制御回路２３から出力された第１から第６の各ゲート
信号に基づいて、第１コンデンサバンク２１ａのサイリ
スタスイッチ２１ａｔのサイリスタ、第２コンデンサバ
ンク２１ｂのサイリスタスイッチ２１ｂｔのサイリスタ
あるい両コンデンサバンク２１ａ，２１ｂの各サイリス
タスイッチ２１ａｔ，２１ｂｔの各サイリスタにゲート
電圧を印加あるいは印加を停止して、ゲート電圧の印加
状態に応じて各サイリスタをターンオンあるいはターン
オフさせる。

【０１６７】ついで、マイクロコンピュータ２４はプロ
グラムをステップ１２４に進め、ステップ１１０にて演
算した系統の状態、即ち、コンデンサバンク切換前の系
統の電圧および電流の実効値、位相角、力率をメモリ
（ＲＡＭ）に記憶させた後、ステップ１０４に戻り、上
述したステップ１０４からステップ１１６、ステップ１
２６、ステップ１４６、ステップ１５８からステップ１
７６、ステップ１３８からステップ１４４およびステッ
プ１２０からステップ１２４までの処理動作を繰り返し
実行する。

【０１６８】上述したように、本無効電力・電圧制御運
転においては、ステップ１６６，ステップ１７４あるい
はステップ１６８，ステップ１７６にて、コンデンサバ
ンク切換情報ＵＰ（＋１）あるいはＤＯＷＮ（−１）を
送出しても、ステップ１３８にて推定したコンデンサバ
ンク切換後の系統電圧が予め設定した設定範囲外にあれ
ばコンデンサバンクを切り換えないようにするので、系
統に異常電圧（過電圧）が発生することを防止できるよ
うになるとともに、最適な無効電力・電圧調整ができる
ようになる。

【０１６９】また、ヒステリシス幅設定スイッチにより
設定されたヒステリシス幅に応じてステップ１６０（電
圧・無効電力しきい値設定手段）は無効電力しきい値を
設定し、ステップ１１０にて演算した無効電力をゲイン
調整スイッチにより設定されたゲインにより調整された
無効電力とを比較して、ステップ１６２にてコンデンサ
バンクを切り換えるか否かを判定するとともに、電圧上
限値設定スイッチおよび電圧下限値設定スイッチにより
設定された電圧範囲に応じてステップ１６０（電圧・無
効電力しきい値設定手段）にてしきい値電圧を設定し、
この設定されたしきい値とステップ１１０にて演算した
系統電圧の実効値とを比較して、ステップ１７０にてコ
ンデンサバンクを切り換えるか否かを判定するので、当
該無効電力調整装置が設置される電力系統にとって最適
な無効電力・電圧制御運転が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を適用して電圧変化を推定し、この推
定した電圧変化が実測値と一致するか否かを解析するた
めのシミュレーションモデルを示すブロック図である。

【図２】 図１のコンデンサバンクに定格電流が流れた
として計算して推定した電圧変化とシミュレーションモ
デルによる観測値との対応を示す図である。

【図３】 図１のコンデンサバンクに計算により求めた
電流が流れたとして計算して推定した電圧変化とシミュ
レーションモデルによる観測値との対応を示す図であ
る。

【図４】 本発明の電圧変化の推定法により求めた電圧
変化とシミュレーションモデルによる観測値との対応を
示す図である。

【図５】 本発明を適用するＳＶＣ（ＴＳＣ装置）の一
例を示す図である。

【図６】 図５のＴＳＣ装置の動作を説明するフローチ
ャートの一部である。

【図７】 図６と同様に、図５のＴＳＣ装置の動作を説
明するフローチャートの一部である。

【図８】 図６、図７と同様に、図５のＴＳＣ装置の動
作を説明するフローチャートの一部である。

【図９】 図６、図７、図８と同様に、図５のＴＳＣ装
置の動作を説明するフローチャートの一部である。

【図１０】 一般的なＴＳＣ方式の無効電力補償装置を
示す図である。

【図１１】 図１０の無効電力補償装置による電圧制御
方式による制御方法を示す図である。

【図１２】 図１０の無効電力補償装置による無効電力
制御方式による制御方法を示す図である。

【図１３】 図１０の無効電力補償装置による無効電力
−電圧制御方式による制御方法を示す図である。

【符号の説明】

１…変電所、２，３，４…負荷、５，６，７…配電路と
なる区間、１０…開閉器、１１…ＰＴ、１２，１３…Ｃ
Ｔ、１４…スイッチ、２０…ＳＶＣ（ＴＳＣ装置）２１
…コンデンサバンク、２２…ゲート回路、２３…サイリ
スタ制御回路、２４…マイクロコンピュータ、２５…表
示・設定回路、３０…変圧器

フロントページの続き (72)発明者 小杉 安夫 静岡県浜松市鴨江町字中山22番ノ１ 中部 電力株式会社浜松営業所内 (72)発明者 丹下 正次 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 櫻井 隆行 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 Ｆターム(参考） 5G066 FA01 FB03 FC04 FC12 5H420 BB12 BB16 CC04 DD03 EA03 EA27 EA47 EB26 EB38 FF03 FF04 FF22 LL10

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 系統に接続された複数のコンデンサバン
   クと、このコンデンサバンクのそれぞれに直列に接続さ
   れたサイリスタスイッチとを備え、 前記サイリスタスイッチを制御することにより前記複数
   のコンデンサバンクを適宜切り換えて前記系統の無効電
   力を調整する無効電力調整装置の制御方法であって、 前記系統の電流および電圧の瞬時値を検出するととも
   に、この検出した電流および電圧の瞬時値に基づいて、
   同系統の電流および電圧の実効値、ならびに位相角、力
   率および無効電力を演算し、 予め初期設定されたパラメータａ，ｂ，ｃと前記演算し
   た電流の実効値（Ｉ）および電圧の実効値（Ｖ）と位相
   角（Ｒ）に基づいてコンデンサバンク切換後の電圧変化
   （ΔＶ）をΔＶ＝ａ×Ｉ＋ｂ×Ｖ＋ｃ×Ｒの算出式から
   求めて、コンデンサバンク切換後の系統電圧を推定し、 前記推定したコンデンサバンク切換後の系統電圧が予め
   設定した設定範囲内にあればコンデンサバンクを切り換
   えるようにするとともに前記推定したコンデンサバンク
   切換後の系統電圧が予め設定した設定範囲外にあればコ
   ンデンサバンクを切り換えないようにしたことを特徴と
   する無効電力調整装置の制御方法。
2. 【請求項２】 前記予め初期設定されたパラメータａ，
   ｂ，ｃは、コンデンサバンク切換後に検出された系統電
   圧の瞬時値に基づく電圧の実効値とコンデンサバンク切
   換前の電圧の実効値から求めた電圧変化（ΔＶ）と、コ
   ンデンサバンク切換後の電流の実効値（Ｉ）と電圧の実
   効値（Ｖ）と位相角（Ｒ）とに基づいて更新し、コンデ
   ンサバンク切換後の電圧変化（ΔＶ）を求める毎に最小
   二乗法により逐次更新するようにしたことを特徴とする
   請求項１に記載の無効電力調整装置の制御方法。
3. 【請求項３】 系統に接続された複数のコンデンサバン
   クと、このコンデンサバンクのそれぞれに直列に接続さ
   れたサイリスタスイッチとを備え、 前記サイリスタスイッチを制御することにより前記複数
   のコンデンサバンクを適宜切り換えて前記系統の無効電
   力を調整する無効電力調整装置の制御方法であって、 前記系統の電流および電圧の瞬時値を検出するととも
   に、この検出した電流および電圧の瞬時値に基づいて、
   同系統の電流および電圧の実効値、ならびに位相角、力
   率および無効電力を演算し、 前記演算された同系統の電流の実効値、電圧の実効値、
   位相角、力率および無効電力を記憶し、 前記コンデンサバンクを切り換えた後に検出された系統
   の電圧に基づいて演算された電圧の実効値と前記記憶さ
   れた電圧の実効値とから求めたコンデンサバンクを切換
   後の電圧変化と、前記コンデンサバンク切換後に演算さ
   れた電流および電圧の実効値ならびに位相角とに基づい
   て予め初期設定されたパラメータａ，ｂ，ｃを更新する
   とともに、この更新されたパラメータａ，ｂ，ｃをコン
   デンサバンク切換後の電圧変化を求める毎に最小二乗法
   により逐次更新し、 前記逐次更新されたパラメータａ，ｂ，ｃと前記演算し
   た電流の実効値（Ｉ）および電圧の実効値（Ｖ）と位相
   角（Ｒ）に基づいてコンデンサバンク切換後の電圧変化
   （ΔＶ）をΔＶ＝ａ×Ｉ＋ｂ×Ｖ＋ｃ×Ｒの算出式から
   求めて、コンデンサバンク切換後の系統電圧を推定し、 前記推定したコンデンサバンク切換後の系統電圧が予め
   設定した設定範囲内にあればコンデンサバンクを切り換
   えるようにするとともに前記推定したコンデンサバンク
   切換後の系統電圧が予め設定した設定範囲外にあればコ
   ンデンサバンクを切り換えないようにしたことを特徴と
   する無効電力調整装置の制御方法。
4. 【請求項４】 系統に接続された複数のコンデンサバン
   クと、このコンデンサバンクのそれぞれに直列に接続さ
   れたサイリスタスイッチとを備え、 前記サイリスタスイッチを制御することにより前記複数
   のコンデンサバンクを適宜切り換えて前記系統の無効電
   力を調整する無効電力調整装置の制御装置であって、 前記系統の電流の瞬時値を検出する電流検出手段および
   同系統の電圧の瞬時値を検出する電圧検出手段が検出し
   た電流の瞬時値および電圧の瞬時値に基づいて、同系統
   の電流および電圧の実効値、ならびに位相角、力率およ
   び無効電力を演算する演算手段と、 前記演算手段により演算された電流および電圧の実効
   値、ならびに位相角、力率および無効電力を記憶する記
   憶手段と、 前記コンデンサバンクを切り換えた後に検出された系統
   の電圧に基づいて前記演算手段により演算された電圧実
   効値と、前記記憶手段により記憶された電圧の実効値と
   から求めたコンデンサバンクを切換後の電圧変化と、前
   記コンデンサバンク切換後に演算された電流および電圧
   の実効値ならびに位相角とに基づいて予め初期設定され
   たパラメータａ，ｂ，ｃを更新するとともに、この更新
   されたパラメータａ，ｂ，ｃをコンデンサバンク切換後
   の電圧変化を求める毎に最小二乗法により逐次更新する
   パラメータ更新手段と、 前記パラメータ更新手段により更新されたパラメータ
   ａ，ｂ，ｃと前記演算手段により演算された電流の実効
   値（Ｉ）、電圧の実効値（Ｖ）、位相角（Ｒ）に基づい
   てコンデンサバンク切換後の電圧変化（ΔＶ）をΔＶ＝
   ａ×Ｉ＋ｂ×Ｖ＋ｃ×Ｒの算出式に基づいて演算して推
   定する電圧変化演算手段と、 前記電圧変化演算手段により推定されたコンデンサバン
   ク切換後の系統電圧が予め設定した設定範囲内にあれば
   コンデンサバンクを切り換えるようにするとともに、前
   記推定したコンデンサバンク切換後の系統電圧が予め設
   定した設定範囲外にあればコンデンサバンクを切り換え
   ないようにするコンデンサバンク切換手段とを備えたこ
   とを特徴とする無効電力調整装置の制御装置。
5. 【請求項５】 前記制御装置は電圧制御運転モードと、
   無効電力制御運転モードと、無効電力・電圧制御運転モ
   ードと、手動運転モードとを選択するモード選択手段を
   備えたことを特徴とする請求項４に記載の無効電力調整
   装置の制御装置。
6. 【請求項６】 前記制御装置は不感帯幅設定スイッチ
   と、同不感帯幅設定スイッチにより設定された不感帯幅
   に応じてしきい値電圧を設定するしきい値電圧設定手段
   とを備えており、 前記モード選択手段により前記電圧制御運転モードが選
   択されると、前記演算手段が演算した電圧の実効値が前
   記しきい値電圧設定手段により設定されたしきい値電圧
   より大きいか小さいとコンデンサバンク切換情報を送出
   するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の無効
   電力調整装置の制御装置。
7. 【請求項７】 前記制御装置は無効電力のヒステリシス
   幅を設定するヒステリシス幅設定スイッチと、前記演算
   手段により演算された無効電力のゲインを調整するゲイ
   ン調整スイッチと、前記ヒステリシス幅設定スイッチに
   より設定されたヒステリシス幅に応じて無効電力のしき
   い値を設定する無効電力しきい値設定手段とを備え、 前記モード選択手段により前記無効電力制御運転モード
   が選択されると、前記ゲイン調整スイッチの設定値に基
   づいてゲイン調整された前記演算手段により演算された
   無効電力が前記無効電力しきい値設定手段により設定さ
   れた無効電力のしきい値より大きいか小さいとコンデン
   サバンク切換情報を送出するようにしたことを特徴とす
   る請求項５に記載の無効電力調整装置の制御装置。
8. 【請求項８】 前記制御装置は電圧上限値設定スイッチ
   と電圧下限値設定スイッチにより設定された電圧範囲に
   応じてしきい値電圧を設定するしきい値電圧設定手段
   と、無効電力のヒステリシス幅を設定するヒステリシス
   幅設定スイッチと、前記演算手段により演算された無効
   電力のゲインを調整するゲイン調整スイッチと、前記ヒ
   ステリシス幅設定スイッチにより設定されたヒステリシ
   ス幅に応じて無効電力のしきい値を設定する無効電力し
   きい値設定手段とを備えており、前記モード選択手段に
   より前記無効電力・電圧制御運転モードが選択される
   と、前記ゲイン調整スイッチの設定値に基づいてゲイン
   調整された前記演算手段により演算された無効電力が前
   記無効電力しきい値設定手段により設定された無効電力
   のしきい値より大きいか小さいとコンデンサバンク切換
   情報を送出するとともに、前記演算手段が演算した電圧
   の実効値が前記設定電圧範囲を逸脱するとコンデンサバ
   ンクの切換情報を送出するようにしたことを特徴とする
   請求項５に記載の無効電力調整装置の制御装置。
9. 【請求項９】 前記コンデンサバンク切換情報を送出
   し、かつ前記電圧変化演算手段により推定されたコンデ
   ンサバンク切換後の系統電圧が予め設定した設定範囲内
   にあればコンデンサバンクを切り換えるようにし、前記
   コンデンサバンク切換情報を送出しても、前記推定した
   コンデンサバンク切換後の系統電圧が予め設定した設定
   範囲外にあればコンデンサバンクを切り換えないように
   したことを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか
   に記載の無効電力調整装置の制御装置。