JP2001016780A - Series capacitor for controlling thyristor - Google Patents

Series capacitor for controlling thyristor

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JP2001016780A
JP2001016780A JP11187153A JP18715399A JP2001016780A JP 2001016780 A JP2001016780 A JP 2001016780A JP 11187153 A JP11187153 A JP 11187153A JP 18715399 A JP18715399 A JP 18715399A JP 2001016780 A JP2001016780 A JP 2001016780A
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pulse
thyristor
series capacitor
control
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JP11187153A
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Hiroo Konishi
博雄 小西
Kenichi Kawada
謙一 河田
Yasuo Morioka
靖夫 森岡
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Kansai Electric Power Co Inc
Hitachi Ltd
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Kansai Electric Power Co Inc
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a series capacitor for controlling thyristors, which is provided with such a means for stably controlling thyristors in accordance with commands, even when unbalances exist between impedances of different phases due to non-transposition of AC transmission lines or fluctuation of a load, and at the same time, suppresses the unbalances and fluctuations between the phases. SOLUTION: In a series capacitor for controlling thyristor, serial circuits composed of reactors L and thyristors Rh, which are connected in antiparallel with the reactors L for variably controlling the capacitances of series capacitors C connected in series with transmission lines for compensating the impedances of the transmission line, are connected in parallel with the capacitors C. The series capacitor is provided with a controller, incorporating different phases of control means AZR which control and compute parameters to be controlled for different phases, synchronizing signal generating means SYN and PLL which collectively find three-phase reference pulses Ss for igniting the thristors Th from the AC signals of the transmission lines, and a pulse phase shifting means APS which shifts the phase of the reference pulse Ss, according to controlled and computed results of each phase and generates and outputs an igniting pulse for controlling the thyristor Th of each phase.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、交流電力系統のサ
イリスタ制御直列コンデンサに係り、特に、各相ごとの
位相制御に好適なサイリスタ制御直列コンデンサの制御
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thyristor controlled series capacitor for an AC power system, and more particularly to a thyristor controlled series capacitor control device suitable for phase control of each phase.

【0002】[0002]

【従来の技術】定態安定度および過渡安定度の向上に効
果がある直列補償装置として、直列コンデンサが、長距
離送電の多い北欧,北米,南米を中心に採用されてい
る。
2. Description of the Related Art As a series compensator effective for improving the steady state stability and the transient stability, a series capacitor is mainly used in Northern Europe, North America and South America where long-distance power transmission is common.

【0003】しかし、補償の効果を大きくするために、
補償量を増大させると、LCによる電気的な共振周波数
が50Hzに近づき、発電機の軸ねじれ(SSR)が問題
となる。
However, in order to increase the effect of compensation,
When the amount of compensation is increased, the electric resonance frequency by LC approaches 50 Hz, and the shaft twist (SSR) of the generator becomes a problem.

【0004】その対策として、直列コンデンサの容量を
サイリスタの位相制御により変えるサイリスタ制御直列
コンデンサ(TCSC)がEPRI(Electric Power Rese
archInstitute)を中心に開発され、フィールドでの実証
試験がなされている。
As a countermeasure, a thyristor controlled series capacitor (TCSC) that changes the capacity of the series capacitor by controlling the phase of the thyristor is provided by an EPRI (Electric Power Rese).
archInstitute), and field trials have been conducted.

【0005】実証試験などによる海外での運転実績が積
み重ねられれば、重負荷で電圧安定性が問題となってい
る日本の電力系統においても、電圧安定性や系統安定性
の改善に、サイリスタ制御直列コンデンサが使われる可
能性が大きい。
[0005] If the operation results abroad are accumulated through demonstration tests and the like, the thyristor control series can be used to improve the voltage stability and system stability even in the Japanese power system where voltage stability is a problem due to heavy load. The possibility that a capacitor is used is great.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】サイリスタ制御直列コ
ンデンサの制御方式として、三相を一括した制御方式が
検討されている。この制御方式は、三相を一括した電圧
や電流の平均値または実効値を用いて、直列コンデンサ
を制御する方式である。
As a control method of a thyristor control series capacitor, a control method in which three phases are integrated has been studied. This control method is a method of controlling a series capacitor using an average value or an effective value of a voltage or a current in which three phases are combined.

【0007】しかし、三相交流送電線においては、非撚
架や負荷のばらつきにより、各相間のインピーダンスに
不平衡がある。したがって、三相を一括した制御では、
三相に不平衡がある場合には、指令通りの満足な制御が
できず、各相の不平衡やばらつきも抑制できない。
However, in a three-phase AC transmission line, there is an imbalance in the impedance between the phases due to non-twisting and variations in load. Therefore, in the control of all three phases,
If the three phases are unbalanced, satisfactory control cannot be performed as instructed, and the unbalance or variation in each phase cannot be suppressed.

【0008】また、サイリスタ制御直列コンデンサは、
送電線に直列に挿入されるので、適切に制御しないと、
不平衡を抑制するための各相制御が、逆に系統に外乱を
与え、不平衡を助長する可能性がある。
The thyristor control series capacitor is
Since it is inserted in series with the transmission line, if not properly controlled,
Conversely, each phase control for suppressing the imbalance may cause disturbance in the system and promote the imbalance.

【0009】本発明の目的は、送電線の非撚架や負荷の
ばらつきにより、各相間のインピーダンスに不平衡があ
る場合にも、指令通り安定に制御するとともに、各相の
不平衡やばらつきを抑制する手段を備えたサイリスタ制
御直列コンデンサを提供することである。
An object of the present invention is to stably control according to a command even if there is an imbalance in the impedance between the phases due to non-twisting of the transmission line and variations in the load, and to reduce the imbalance and the variations in each phase. The object is to provide a thyristor controlled series capacitor provided with a suppression means.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、交流送電線に直列に挿入され交流送電線
を直列補償する直列コンデンサの容量を可変制御するた
めにリアクトルおよび逆並列接続されたサイリスタの直
列回路を前記直列コンデンサに並列接続して構成される
サイリスタ制御直列コンデンサにおいて、各相ごとに制
御すべきパラメータを制御演算する各相制御手段と、送
電線の交流信号からサイリスタを点弧させるための基準
パルスを三相一括で求める同期信号作成手段と、前記制
御演算の結果に基づき前記基準パルスを移相して各相ご
との点弧パルスを生成し出力するパルス移相手段とを含
む制御装置を備えたサイリスタ制御直列コンデンサを提
案する。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a reactor and an anti-parallel system for variably controlling the capacity of a series capacitor inserted in series with an AC transmission line and compensating the AC transmission line in series. In a thyristor control series capacitor configured by connecting a series circuit of connected thyristors in parallel with the series capacitor, each phase control means for controlling and calculating a parameter to be controlled for each phase, and a thyristor from an AC signal of a transmission line. Synchronizing signal generation means for obtaining a reference pulse for firing three phases at a time, and a phase shift for generating and outputting a firing pulse for each phase by shifting the phase of the reference pulse based on the result of the control operation A thyristor controlled series capacitor with a control device including means.

【0011】前記各相制御手段とパルス移相手段との間
には、パルス移相手段の出力パルスに応じて各相制御手
段からパルス移相手段への制御演算の結果の出力を相順
次に切り換える切り換え手段を設ける。
The output of the result of the control operation from each phase control means to the pulse phase shift means is phase-sequentially provided between each phase control means and the pulse phase shift means in accordance with the output pulse of the pulse phase shift means. Switching means for switching is provided.

【0012】また、切り換え手段を外部に設ける代わり
に、パルス移相手段が、相数分並設したパルス移相器を
含み、基準パルスに応じて各相ごとの点弧パルスを相順
次に生成し出力する手段であるようにすることもでき
る。
Instead of providing the switching means externally, the pulse phase shifting means includes pulse phase shifters arranged in parallel for the number of phases, and generates a firing pulse for each phase in phase sequence according to the reference pulse. Output means.

【0013】いずれのサイリスタ制御直列コンデンサに
おいても、前記制御すべきパラメータは、具体的には、
インピーダンス,電流,電圧,電力のいずれかである。
In any thyristor controlled series capacitor, the parameter to be controlled is, specifically,
It is any of impedance, current, voltage, and power.

【0014】本発明においては、交流送電線に直列に挿
入され交流送電線のインピーダンスを補償する直列コン
デンサの容量を可変制御するためにリアクトルおよび逆
並列接続されたサイリスタの直列回路を前記直列コンデ
ンサに並列接続して構成されるサイリスタ制御直列コン
デンサにおいて、各相ごとに制御すべきパラメータを制
御演算する各相制御手段と、送電線の交流信号からサイ
リスタを点弧させるための基準パルスを三相一括で求め
る同期信号作成手段と、制御演算の結果に基づき基準パ
ルスを移相して各相ごとの点弧パルスを生成し出力する
パルス移相手段とを含む制御装置を備え、パルス移相手
段は、三相を一括して求めた例えばπ/6周期の基準パ
ルスを各相ごとの制御演算結果に応じて移相させ、サイ
リスタ制御直列コンデンサのサイリスタを制御する点弧
パルスを作り出力するので、送電線の非撚架や負荷のば
らつきにより、各相間のインピーダンスに不平衡がある
場合にも、指令通り安定に各相ごとに制御し、各相の不
平衡やばらつきを抑制できる。
In the present invention, in order to variably control the capacity of a series capacitor inserted in series with the AC transmission line and compensating for the impedance of the AC transmission line, a series circuit of a thyristor connected in reverse and in parallel with the reactor is connected to the series capacitor. In a thyristor control series capacitor that is connected in parallel, each phase control means that controls and calculates parameters to be controlled for each phase, and a three-phase batch of reference pulses for firing the thyristor from an AC signal on the transmission line And a control unit including a pulse phase shifter for generating and outputting a firing pulse for each phase by shifting a reference pulse based on the result of the control operation. The phase shift of a reference pulse of, for example, π / 6 period obtained by collectively obtaining three phases according to the control calculation result for each phase is performed, and the thyristor control serial Since the ignition pulse for controlling the thyristor of the denser is generated and output, even if there is an imbalance in the impedance between the phases due to non-twisting of the transmission line or variations in the load, control is performed stably for each phase as instructed. In addition, it is possible to suppress imbalance and variation in each phase.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1は、本発明によるサイリスタ
制御直列コンデンサを含む交流系統の構成の一例を示す
図である。交流系統1と交流系統2とは、サイリスタ制
御直列コンデンサで補償すべきインピーダンス3をもつ
送電線により相互に接続されている。インピーダンス3
は、ここではリアクトルとして表現してある。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of an AC system including a thyristor-controlled series capacitor according to the present invention. The AC system 1 and the AC system 2 are mutually connected by a transmission line having an impedance 3 to be compensated by a thyristor controlled series capacitor. Impedance 3
Is represented here as a reactor.

【0016】サイリスタ制御直列コンデンサは、逆並列
接続されたサイリスタTh1およびTh2とリアクトル
Lとの直列回路を直列コンデンサCと並列に接続し構成
してある。直列コンデンサCは、送電線に直列に挿入さ
れて、送電線のインピーダンス3を打ち消し補償する。
The thyristor control series capacitor is configured by connecting a series circuit of the thyristors Th1 and Th2 and the reactor L connected in anti-parallel to the series capacitor C in parallel. The series capacitor C is inserted in series with the transmission line to cancel and compensate for the impedance 3 of the transmission line.

【0017】このサイリスタ制御直列コンデンサの制御
装置200は、インピーダンス指令値Zpと交流電圧検
出器201が検出した送電線の交流電圧と交流電流検出
器202が検出した送電線の電流とを取り込み、逆並列
接続されたサイリスタTh1およびTh2を介して、リ
アクトルLに流れる電流の位相を制御する。
The thyristor control series capacitor control device 200 takes in the impedance command value Zp, the AC voltage of the transmission line detected by the AC voltage detector 201, and the current of the transmission line detected by the AC current detector 202, and The phase of the current flowing through the reactor L is controlled via the thyristors Th1 and Th2 connected in parallel.

【0018】図2は、サイリスタ制御直列コンデンサの
インピーダンス特性の一例を示す図である。横軸は、サ
イリスタの制御角を表わし、縦軸は、サイリスタ制御直
列コンデンサのインピーダンスを表わしている。正領域
は、容量性インピーダンスであり、負領域は、誘導性イ
ンピーダンスである。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the impedance characteristics of a thyristor-controlled series capacitor. The horizontal axis represents the control angle of the thyristor, and the vertical axis represents the impedance of the thyristor controlled series capacitor. The positive region is the capacitive impedance and the negative region is the inductive impedance.

【0019】直列コンデンサCの両端の電圧位相を18
0度から0度の方向に取った角度βで表わすと、β=0
度のときはリアクトルLに電流が流れないので、サイリ
スタ制御直列コンデンサのインピーダンスは、直列コン
デンサのインピーダンスと同じZco=1/ωC(ω=
2πf,f:商用周波数)である。サイリスタの点弧位
相βを大きくしていくと、リアクトルに流れる電流が大
きくなり、βlimの点弧位相角までは容量性であり、
インピーダンスが大きくなる。βlimは、CとLとが
商用周波数で共振する点弧位相角である。このβlim
を超えた点弧位相角では、リアクトルに流れる電流が直
列コンデンサに流れる電流よりも大きくなり、サイリス
タ制御直列コンデンサのインピーダンスは、誘導性のイ
ンピーダンスとなる。点弧位相角βを更に大きくしてい
くと、誘導性のインピーダンスは小さくなり、β=90
度でサイリスタが全導通となる。このときのインピーダ
ンスは、LとCとの並列インピーダンス値であり、誘導
性のZloとなる。図2から明らかなように、点弧位相
角βを制御すると、容量性領域から誘導性領域の範囲
で、インピーダンスを変えることができる。
The voltage phase across the series capacitor C is 18
When expressed by an angle β taken in a direction from 0 degree to 0 degree, β = 0
In this case, no current flows through the reactor L, so that the impedance of the thyristor controlled series capacitor is equal to the impedance of the series capacitor, Zco = 1 / ωC (ω =
2πf, f: commercial frequency). When the firing phase β of the thyristor is increased, the current flowing through the reactor increases, and is capacitive up to the firing phase angle of βlim,
The impedance increases. βlim is the firing phase angle at which C and L resonate at the commercial frequency. This βlim
When the ignition phase angle exceeds, the current flowing through the reactor becomes larger than the current flowing through the series capacitor, and the impedance of the thyristor controlled series capacitor becomes an inductive impedance. As the firing phase angle β is further increased, the inductive impedance decreases, and β = 90
Each time, the thyristor becomes fully conductive. The impedance at this time is a parallel impedance value of L and C, and becomes inductive Zlo. As is clear from FIG. 2, by controlling the firing phase angle β, the impedance can be changed in the range from the capacitive region to the inductive region.

【0020】点弧位相角βに対するインピーダンスは、
加藤他6名「サイリスタ制御直列コンデンサの制御方式
の検討及び縮小モデルの開発」『電気学会論文誌 B』
Vol.117,No.7(1997.7)に見られるように、送電線の基
本波電圧および基本波電流の値から次式で与えられる。
The impedance for the firing phase angle β is
Kato et al. “Examination of control method of thyristor controlled series capacitor and development of reduced model”, IEICE Transactions B
As shown in Vol. 117, No. 7 (1997.7), it is given by the following equation from the values of the fundamental wave voltage and the fundamental wave current of the transmission line.

【0021】 Xtcsc=πωL/(πω2LC−2β+sin2β) サイリスタ制御直列コンデンサの制御方式としては、三
相を一括して制御する方式が、上記参考文献にも示され
るように、検討されていた。
Xtcsc = πωL / (πω2LC-2β + sin2β) As a control method of the thyristor-controlled series capacitor, a method of controlling three phases collectively has been studied as described in the above-mentioned reference.

【0022】しかし、送電線には、非撚架や負荷のばら
つきにより、各相間のインピーダンスに不平衡がある。
そこで、交流系統に有効な制御を指令通りに実行するに
は、各相を個別に制御する必要がある。
However, the transmission line has an imbalance in impedance between the phases due to non-twisting and variations in load.
Therefore, in order to execute effective control for the AC system as instructed, it is necessary to control each phase individually.

【0023】図3は、本発明によるサイリスタ制御直列
コンデンサの各相と制御装置との接続状態を示す系統図
である。各相のインピーダンス,電流,電圧を個別に制
御するため、各送電線に設置された電圧検出器201と
電流検出器202とにより、各相の電圧および電流を検
出する。
FIG. 3 is a system diagram showing a connection state between each phase of a thyristor control series capacitor according to the present invention and a control device. In order to individually control the impedance, current, and voltage of each phase, the voltage and current of each phase are detected by a voltage detector 201 and a current detector 202 installed on each transmission line.

【0024】《サイリスタ制御直列コンデンサの制御装
置の実施例1》図4は、本発明によるサイリスタ制御直
列コンデンサの制御装置200の実施例1の構成を示す
ブロック図である。本実施例1では、サイリスタ制御直
列コンデンサの制御対象パラメータをインピーダンスと
している。
<< First Embodiment of Thyristor-Controlled Series Capacitor Control Device >> FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of a thyristor-controlled series capacitor control device 200 according to the present invention. In the first embodiment, the control target parameter of the thyristor control series capacitor is impedance.

【0025】インピーダンス検出回路DZuC,DZv
C,DZwCは、各相に設置された電圧検出器201の
検出電圧と電流検出器202の検出電流とを取り込み、
各相ごとにインピーダンスを検出する。インピーダンス
制御回路AZuR,AZvR,AZwRは、インピーダ
ンス指令値Zpと各相ごとに検出されたインピーダンス
検出値Zu,Zv,Zwとを取り込み、各相のインピー
ダンスを指令値Zpに合うように、それぞれ制御する。
切り換え回路SWは、後述するパルス移相回路APSの
出力パルスに応じて、インピーダンス制御回路AZu
R,AZvR,AZwRの出力を切り換える。
Impedance detection circuits DZuC, DZv
C and DZwC take in the detection voltage of the voltage detector 201 and the detection current of the current detector 202 installed in each phase,
The impedance is detected for each phase. The impedance control circuits AZuR, AZvR, AZwR take in the impedance command value Zp and the detected impedance values Zu, Zv, Zw detected for each phase, and control the impedance of each phase so as to match the command value Zp. .
The switching circuit SW outputs an impedance control circuit AZu according to an output pulse of a pulse phase shift circuit APS described later.
The output of R, AZvR, AZwR is switched.

【0026】同期信号検出回路SYNは、各相ごとに設
置された電流検出器202の出力信号から電流の零点で
ある同期点を検出し、同期パルスSnを出力する。同期
信号作成回路PLLは、サイリスタを点弧させる基準点
を表わす基準パルスSsを三相一括で求め出力する。パ
ルス移相回路APSは、同期信号作成回路PLLで作ら
れた各相の基準点を表わす基準パルスSsをインピーダ
ンス制御回路AZuR,AZvR,AZwRの出力に応
じて移相させる。
The synchronizing signal detecting circuit SYN detects a synchronizing point which is a zero point of the current from an output signal of the current detector 202 provided for each phase, and outputs a synchronizing pulse Sn. The synchronizing signal generation circuit PLL obtains a reference pulse Ss representing a reference point at which the thyristor is to be fired, and outputs the same in three phases. The pulse phase shift circuit APS shifts the phase of the reference pulse Ss generated by the synchronization signal generation circuit PLL and representing the reference point of each phase according to the outputs of the impedance control circuits AZuR, AZvR, AZwR.

【0027】図5は、サイリスタ制御直列コンデンサの
制御装置200の同期信号作成回路PLLの一例の構成
を示すブロック図である。位相差検出回路DETは、上
記同期信号検出回路SYNの各相の同期パルスSnと後
述する分周回路DECの出力パルスである基準パルスS
sとの位相差Δθを検出する。演算増幅回路CALは、
位相差検出回路DETの出力である位相差Δθを制御演
算し増幅する。電圧制御発振回路OSCは、制御演算増
幅された信号Ecの大きさに比例する周波数の信号を発
信し出力する。分周回路DECは、電圧制御発振回路O
SCからの高周波信号を商用周波数の6倍の周波数に分
周する。6倍の周波数に分周された信号パルスは、基準
パルスSsとして、位相差検出回路DETおよびパルス
移相回路APSに出力される。
FIG. 5 is a block diagram showing an example of the configuration of the synchronization signal generating circuit PLL of the control device 200 for the thyristor control series capacitor. The phase difference detection circuit DET includes a synchronization pulse Sn of each phase of the synchronization signal detection circuit SYN and a reference pulse S which is an output pulse of a frequency dividing circuit DEC described later.
s is detected. The operational amplifier circuit CAL is
The phase difference Δθ, which is the output of the phase difference detection circuit DET, is controlled, computed, and amplified. The voltage controlled oscillation circuit OSC transmits and outputs a signal having a frequency proportional to the magnitude of the signal Ec subjected to the control operation and amplification. The frequency dividing circuit DEC has a voltage-controlled oscillation circuit O
The high frequency signal from the SC is frequency-divided to six times the commercial frequency. The signal pulse frequency-divided to six times is output to the phase difference detection circuit DET and the pulse phase shift circuit APS as the reference pulse Ss.

【0028】図6は、図5の同期信号作成回路PLLの
動作の一例を示すタイムチャートである。同期信号検出
回路SYNは、各相の検出電流の零点で同期パルスSn
を出力する。三相分を合わせると、商用周波数の6倍の
同期パルスSnが得られる。図6は、検出電流および直
列コンデンサCの両端の電圧については、U相の電流I
uと電圧Vuの波形を代表させて示しており、同期パル
スSn,基準パルスSs,位相差Δθ,演算増幅回路C
ALの出力電圧Ecについては、三相分を併せて示して
いる。
FIG. 6 is a time chart showing an example of the operation of the synchronization signal generating circuit PLL of FIG. The synchronization signal detection circuit SYN detects the synchronization pulse Sn at the zero point of the detection current of each phase.
Is output. When the three phases are combined, a synchronization pulse Sn six times the commercial frequency is obtained. FIG. 6 shows the U-phase current I with respect to the detection current and the voltage across the series capacitor C.
u and the waveform of the voltage Vu are represented as a representative, a synchronization pulse Sn, a reference pulse Ss, a phase difference Δθ, and an operational amplifier circuit C
The output voltage Ec of AL is shown for three phases.

【0029】直列コンデンサCの両端の電圧Vuは、容
量性インピーダンスであり、サイリスタ直列コンデンサ
を制御する場合、検出電流Iuよりも約90度遅れてい
る。位相差検出回路DETが検出した同期パルスSnお
よび基準パルスSsの位相差Δθは、演算増幅回路CA
Lで制御演算し増幅される。制御演算動作を1次進み遅
れ制御とした場合、演算増幅回路CALの出力電圧Ec
の波形は、図6の最下段のようになる。電圧制御発振回
路OSCは、この出力電圧Ecの平均電圧に応じた発振
周波数をもつパルスを出力する。分周回路DECは、電
圧制御発振器OSCの出力パルスを商用周波数の6倍の
周波数の基準パルスSsに分周する。
The voltage Vu across the series capacitor C is a capacitive impedance, and is about 90 degrees behind the detection current Iu when controlling the thyristor series capacitor. The phase difference Δθ between the synchronization pulse Sn and the reference pulse Ss detected by the phase difference detection circuit DET is determined by the operational amplifier circuit CA
The control operation is performed by L and amplified. In the case where the control operation is the first-order advance / delay control, the output voltage Ec of the operational amplifier circuit CAL is used.
Are as shown at the bottom of FIG. The voltage controlled oscillation circuit OSC outputs a pulse having an oscillation frequency corresponding to the average voltage of the output voltage Ec. The frequency divider DEC frequency-divides the output pulse of the voltage controlled oscillator OSC into a reference pulse Ss having a frequency six times the commercial frequency.

【0030】何らかの原因で、交流系統の周波数が上が
り、検出電流の零点が進んだとすると、同期パルスSn
が進むので、位相差検出回路の出力である位相差Δθが
大きくなり、演算増幅回路CALの出力Ecも大きくな
る。このため、発振周波数が高くなり、分周回路DEC
の出力である基準パルスSsの位相を進める。このよう
にして系統の周波数に追従する。
If, for some reason, the frequency of the AC system rises and the zero point of the detection current advances, the synchronization pulse Sn
Progresses, the phase difference Δθ, which is the output of the phase difference detection circuit, increases, and the output Ec of the operational amplifier circuit CAL also increases. For this reason, the oscillation frequency increases, and the frequency divider DEC
The phase of the reference pulse Ss, which is the output of, is advanced. In this way, it follows the frequency of the system.

【0031】一方、系統の周波数が下がった場合は、同
期パルスSnが遅れるので、位相差検出回路の出力であ
る位相差Δθが小さくなり、演算増幅回路の出力Ecも
小さくなる。このため発振周波数が低くなり、分周回路
の出力パルスSsの位相を遅らせる。このようにして系
統の周波数に追従する。このように、分周回路DECの
出力パルスである基準パルスSsは、交流系統の電流の
零点に対しある位相差をもって常に追従することにな
る。
On the other hand, when the frequency of the system decreases, the synchronization pulse Sn is delayed, so that the phase difference Δθ, which is the output of the phase difference detection circuit, decreases, and the output Ec of the operational amplifier circuit also decreases. For this reason, the oscillation frequency becomes low, and the phase of the output pulse Ss of the frequency dividing circuit is delayed. In this way, it follows the frequency of the system. As described above, the reference pulse Ss, which is the output pulse of the frequency dividing circuit DEC, always follows the zero point of the current of the AC system with a certain phase difference.

【0032】ここでは図示していないが、Ecにバイア
ス信号を印加すれば、定常時の位相差を任意に設定でき
るので、バイアス値を変えると、サイリスタを点弧させ
る基準パルスSsが直列コンデンサ両端電圧の位相の0
度の点または180度の点と一致するように、基準パル
スSsを生成できる。
Although not shown here, if a bias signal is applied to Ec, the steady-state phase difference can be set arbitrarily. Therefore, when the bias value is changed, the reference pulse Ss for firing the thyristor is applied to both ends of the series capacitor. Voltage phase 0
The reference pulse Ss can be generated to coincide with the degree point or the 180 degree point.

【0033】パルス移相回路APSは、制御信号に応じ
て、この基準パルスSsを移相させ、サイリスタ制御直
列コンデンサの各相の点弧パルスを作る。基準パルスS
sの位相が三相一括で決められていても、インピーダン
ス制御回路AZuR,AZvR,AZwRが各相個別の
回路なので、サイリスタの点弧パルスは、各相ごとに異
なった適切な点弧パルスになる。
The pulse phase shift circuit APS shifts the phase of the reference pulse Ss in accordance with the control signal to generate a firing pulse for each phase of the thyristor control series capacitor. Reference pulse S
Even if the phase of s is determined collectively for three phases, since the impedance control circuits AZuR, AZvR, AZwR are individual circuits for each phase, the firing pulse of the thyristor is a different appropriate firing pulse for each phase. .

【0034】図7は、各相制御装置による点弧パルスの
出力タイミングを示すタイムチャートである。サイリス
タの点弧パルスは、U→Z→V→X→W→Yの順に、π
/6ずつ遅れている。U相の場合、Su点が同期信号作
成回路PLLで作られた基準パルス、すなわちU相の直
列コンデンサ両端の電圧の0度(α=0度)に当たり、制
御回路AZuRの指令値がαuで、基準パルスSsu
(直流コンデンサ両端電圧との関係は図6参照)をαuだ
けシフトさせたパルスが、パルス移相回路APSから出
力される。
FIG. 7 is a time chart showing the output timing of the firing pulse by each phase control device. The firing pulse of the thyristor is π in the order of U → Z → V → X → W → Y
/ 6 behind each other. In the case of the U phase, the Su point corresponds to the reference pulse generated by the synchronization signal generation circuit PLL, that is, 0 degree (α = 0 degree) of the voltage across the U-phase series capacitor, and the command value of the control circuit AZuR is αu. Reference pulse Ssu
(See FIG. 6 for the relationship with the voltage across the DC capacitor.) A pulse shifted by αu is output from the pulse phase shifter APS.

【0035】このパルスに応じて、図4に示したよう
に、切り換え回路SWが、制御回路の出力を次のAZw
Rの出力に切り換える。パルス移相回路APSは、π/
6遅れた次の基準パルスSszに切り換え、Szを制御
回路の指令値αzだけシフトさせたパルスを出力する。
このパルスに応じて、切り換え回路SWが、制御回路の
出力をAZvRの出力に切り換える。パルス移相回路A
PSは、次のπ/6遅れた基準パルスSsvに切り換
え、Ssvを制御回路の指令値αvだけシフトさせたパ
ルスを出力する。この動作を順次繰返し、各相の点弧パ
ルスを作る。制御回路の点弧角の指令値は、各相ごとに
設けられたインピーダンス制御回路AZuR,AZv
R,AZwRにより作られており、点弧角の指令値に基
づいて、パルス移相回路APSで基準パルスSsが移相
されるので、各相ごとに異なった点弧パルスとなり、各
相を適切に制御できる。
In response to this pulse, the switching circuit SW changes the output of the control circuit to the next AZw, as shown in FIG.
Switch to R output. The pulse phase shift circuit APS is π /
The pulse is switched to the next reference pulse Ssz which is delayed by 6 and a pulse obtained by shifting Sz by the command value αz of the control circuit is output.
In response to this pulse, the switching circuit SW switches the output of the control circuit to the output of AZvR. Pulse phase shift circuit A
The PS switches to the next reference pulse Ssv delayed by π / 6, and outputs a pulse obtained by shifting Ssv by the command value αv of the control circuit. This operation is sequentially repeated to generate a firing pulse for each phase. The command value of the firing angle of the control circuit is controlled by impedance control circuits AZuR, AZv provided for each phase.
Since the reference pulse Ss is phase-shifted by the pulse phase shift circuit APS based on the command value of the firing angle, a different firing pulse is generated for each phase. Can be controlled.

【0036】ここで、三相一括した同期信号から基準パ
ルスSsを作り、パルス移相回路APSにこの基準パル
スSsを取り込む理由を説明する。従来は、各相ごとに
直列コンデンサの両端の電圧をもとにサイリスタの点弧
位相角の基準点を決め、この点から三相一括して求めた
制御角指令値だけ移相した点弧パルスを作り、サイリス
タ制御直列コンデンサのサイリスタを点弧していた。
Here, the reason why the reference pulse Ss is generated from the three-phase collective synchronization signal and the reference pulse Ss is taken into the pulse phase shift circuit APS will be described. Conventionally, for each phase, the reference point of the firing phase angle of the thyristor is determined based on the voltage between both ends of the series capacitor, and from this point the firing pulse is shifted by the control angle command value obtained for all three phases. The thyristor controlled thyristor of the series capacitor was fired.

【0037】この方法を採用すると、送電線のインピー
ダンスが異なり、不平衡電流が流れると、直列コンデン
サC両端の電圧位相が、三相不平衡となり、サイリスタ
の点弧位相を所望の点弧角にできないばかりでなく、系
統を安定化しようとサイリスタを点弧したはずが、誤っ
た点弧位相となり、系統を逆に不安定にする場合も生じ
る。また、系統故障時は、直列コンデンサCに直流分が
流れ、直列コンデンサC両端の電圧からは、位相の基準
点を見つけることが不可能となる場合がある。
When this method is adopted, when the impedance of the transmission line is different and an unbalanced current flows, the voltage phases across the series capacitor C become three-phase unbalanced, and the firing phase of the thyristor is set to a desired firing angle. Not only is it impossible, but the thyristor must have been fired in order to stabilize the system, but the igniting phase will be wrong, and the system may become unstable on the contrary. In addition, when a system failure occurs, a DC component flows through the series capacitor C, and it may not be possible to find a phase reference point from the voltage across the series capacitor C.

【0038】これに対して、図4および図5に示すよう
に、三相一括で基準点を見つけるようにすれば、この問
題を解決できる。電圧制御発振器OSCにより、系統事
故にかかわらず、常に電圧制御発振器OSCを発振状態
に保ち、三相一括した基準パルスSsを常に得ることが
できるからである。
On the other hand, as shown in FIGS. 4 and 5, this problem can be solved by finding the reference points in three phases at once. This is because the voltage-controlled oscillator OSC can always keep the voltage-controlled oscillator OSC in an oscillating state and always obtain the three-phase collective reference pulse Ss regardless of a system fault.

【0039】《サイリスタ制御直列コンデンサの制御装
置の実施例2》図8は、本発明によるサイリスタ制御直
列コンデンサの制御装置200の実施例2の構成を示す
ブロックである。本実施例2が図4の実施例1と異なる
点は、各相の制御回路出力の切り換え回路SWが外部に
なく、インピーダンス制御回路AZuR,AZvR,A
ZwRに対応して、パルス移相回路BPSの中に相数分
のパルス移相器を並設してある点である。パルス移相回
路BPSは、図7の動作説明から容易に理解できるよう
に、相数分並設されたパルス移相器の出力を順次切り換
えて出力する。
<< Second Embodiment of Thyristor-Controlled Series Capacitor Control Device >> FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of a second embodiment of a thyristor-controlled series capacitor control device 200 according to the present invention. The second embodiment differs from the first embodiment in FIG. 4 in that the switching circuit SW for the control circuit output of each phase is not provided outside, and the impedance control circuits AZuR, AZvR, A
The point is that pulse phase shifters for the number of phases are arranged in the pulse phase shift circuit BPS in correspondence with ZwR. As can be easily understood from the operation description of FIG. 7, the pulse phase shift circuit BPS sequentially switches and outputs the outputs of the pulse phase shifters arranged in parallel for the number of phases.

【0040】パルス移相回路BPSの中に相数分のパル
ス移相器を並設することは、LSI技術を用いれば、比
較的容易に実現できるので、図4に示した外部の切り換
え回路SWとパルス移相回路APSとを連係動作させる
方式よりは、系統構成および制御動作が単純になる。
Since it is relatively easy to arrange the pulse phase shifters for the number of phases in the pulse phase shift circuit BPS by using the LSI technology, the external switching circuit SW shown in FIG. The system configuration and the control operation are simpler than the system in which the pulse phase shift circuit APS and the pulse phase shift circuit APS are operated in cooperation.

【0041】以上の説明では、制御回路200がインピ
ーダンスを制御する場合を例としたが、電流,電圧,電
力などの制御においても、制御指令値とフィードバック
信号となる検出値とが代わるだけであり、本発明の基本
的な部分、すなわち、各相ごとに制御回路を設け、ここ
で作られた点弧角指令値に基づき、三相一括した信号か
ら作られた基準パルスを移相して得られた点弧パルスに
より、サイリスタ制御直列コンデンサのサイリスタを制
御することに変わりはない。したがって、本発明は、イ
ンピーダンス制御のみならず、電流,電圧,電力などの
制御にも適用できる。
In the above description, the case where the control circuit 200 controls the impedance has been described as an example. However, in the control of current, voltage, power, etc., only the control command value and the detection value serving as the feedback signal are replaced. In the basic part of the present invention, that is, a control circuit is provided for each phase, and based on the firing angle command value generated here, a reference pulse generated from a three-phase signal is shifted and obtained. The thyristor of the thyristor control series capacitor is still controlled by the generated firing pulse. Therefore, the present invention can be applied not only to impedance control but also to control of current, voltage, power, and the like.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明によれば、交流送電線に直列に挿
入され交流送電線のインピーダンスなどを補償する直列
コンデンサの容量を可変制御するためにリアクトルおよ
び逆並列接続されたサイリスタの直列回路を前記直列コ
ンデンサに並列接続して構成されるサイリスタ制御直列
コンデンサにおいて、各相ごとに制御すべきパラメータ
を制御演算する各相制御手段と、送電線の交流信号から
サイリスタを点弧させるための基準パルスを三相一括で
求める同期信号作成手段と、制御演算の結果に基づき基
準パルスを移相して各相ごとの点弧パルスを生成し出力
するパルス移相手段とを含む制御装置を備え、パルス移
相手段は、三相を一括して求めた基準パルスを各相ごと
の制御演算結果に応じて移相させ、サイリスタ制御直列
コンデンサのサイリスタを制御する点弧パルスを作り出
力するので、送電線の非撚架や負荷のばらつきにより、
各相間のインピーダンスに不平衡がある場合にも、指令
通り安定に各相ごとに制御し、各相の不平衡やばらつき
を抑制できる。
According to the present invention, in order to variably control the capacity of a series capacitor inserted in series with an AC transmission line and compensating for the impedance of the AC transmission line, a series circuit of a reactor and a thyristor connected in anti-parallel is provided. In a thyristor control series capacitor configured in parallel with the series capacitor, each phase control means for controlling and calculating a parameter to be controlled for each phase, and a reference pulse for firing the thyristor from an AC signal of a transmission line. A synchronous signal generating means for obtaining three phases collectively, and a pulse phase shifting means for generating and outputting a firing pulse for each phase by shifting the reference pulse based on the result of the control operation, The phase shifting means shifts the phase of the reference pulse obtained for all three phases in accordance with the result of the control operation for each phase, and changes the size of the thyristor control series capacitor. Since outputs make firing pulses for controlling the static, the non-Yoka and load variation in the power transmission line,
Even when there is an imbalance in the impedance between the phases, the control is performed stably for each phase as instructed, and the imbalance and variation in each phase can be suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるサイリスタ制御直列コンデンサを
含む交流系統の構成の一例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of an AC system including a thyristor-controlled series capacitor according to the present invention.

【図2】サイリスタ制御直列コンデンサのインピーダン
ス特性の一例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an impedance characteristic of a thyristor controlled series capacitor.

【図3】サイリスタ制御直列コンデンサの各相と制御装
置との接続状態を示す系統図である。
FIG. 3 is a system diagram showing a connection state between each phase of a thyristor control series capacitor and a control device.

【図4】本発明によるサイリスタ制御直列コンデンサの
制御装置の実施例1の構成を示すブロックである。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a control device for a thyristor control series capacitor according to a first embodiment of the present invention;

【図5】実施例1の制御装置の同期信号作成回路PLL
の一例の構成を示すブロック図である。
FIG. 5 is a synchronizing signal generation circuit PLL of the control device according to the first embodiment;
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration.

【図6】図5の同期信号作成回路PLLの動作の一例を
示すタイムチャートである。
FIG. 6 is a time chart illustrating an example of the operation of the synchronization signal generation circuit PLL of FIG. 5;

【図7】各相制御装置による点弧パルスの出力タイミン
グを示すタイムチャートである。
FIG. 7 is a time chart showing an output timing of a firing pulse by each phase control device.

【図8】本発明によるサイリスタ制御直列コンデンサの
制御装置の実施例2の構成を示すブロックである。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a control device for a thyristor control series capacitor according to a second embodiment of the present invention;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 交流系統 2 交流系統 3 送電線のインピーダンス C 直列コンデンサ L リアクトル Th1 サイリスタ Th2 サイリスタ 200 サイリスタ制御直列コンデンサの制御装置 201 交流電圧検出器 202 交流電流検出器 DZC インピーダンス検出回路 AZR インピーダンス制御回路 SW 切り換え回路 SYN 同期信号検出回路 PLL 同期信号作成回路 APS パルス移相回路 BPS パルス移相回路 DET 位相差検出回路 CAL 演算増幅回路 OSC 電圧制御発振回路 DEC 分周回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC system 2 AC system 3 Transmission line impedance C Series capacitor L Reactor Th1 Thyristor Th2 Thyristor 200 Thyristor control series capacitor control device 201 AC voltage detector 202 AC current detector DZC impedance detection circuit AZR impedance control circuit SW switching circuit SYN Synchronous signal detection circuit PLL Synchronous signal generation circuit APS Pulse phase shift circuit BPS Pulse phase shift circuit DET Phase difference detection circuit CAL Operational amplification circuit OSC Voltage controlled oscillation circuit DEC frequency divider circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河田 謙一 大阪府大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 森岡 靖夫 大阪府大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電力株式会社内 Fターム(参考) 5G066 DA04 FA01 FB08 FC01 FC11 GC01  ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Kenichi Kawada 3-2-2, Nakanoshima, Kita-ku, Osaka City, Osaka Prefecture Inside Kansai Electric Power Co., Inc. (72) Yasuo Morioka 3--3, Nakanoshima, Kita-ku, Osaka, Osaka 22 Kansai Electric Power Co., Inc. F-term (reference) 5G066 DA04 FA01 FB08 FC01 FC11 GC01

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 交流送電線に直列に挿入され前記交流送
電線を直列補償する直列コンデンサの容量を可変制御す
るためにリアクトルおよび逆並列接続されたサイリスタ
の直列回路を前記直列コンデンサに並列接続して構成さ
れるサイリスタ制御直列コンデンサにおいて、 各相ごとに制御すべきパラメータを制御演算する各相制
御手段と、 前記送電線の交流信号からサイリスタを点弧させるため
の基準パルスを三相一括で求める同期信号作成手段と、 前記制御演算の結果に基づき前記基準パルスを移相して
各相ごとの点弧パルスを生成し出力するパルス移相手段
とを含む制御装置を備えたことを特徴とするサイリスタ
制御直列コンデンサ。
1. A series circuit of a thyristor connected in anti-parallel with a reactor in order to variably control the capacity of a series capacitor inserted in series with an AC transmission line and compensating the AC transmission line in series, is connected in parallel to the series capacitor. Thyristor control series capacitor configured in each phase control means for controlling and calculating a parameter to be controlled for each phase, and a three-phase collective determination of a reference pulse for firing the thyristor from the AC signal of the transmission line. A control device including: a synchronization signal generating unit; and a pulse phase shifting unit that generates and outputs a firing pulse for each phase by shifting the phase of the reference pulse based on a result of the control operation. Thyristor controlled series capacitor.
【請求項2】 請求項1に記載のサイリスタ制御直列コ
ンデンサにおいて、 前記各相制御手段と前記パルス移相手段との間に、前記
パルス移相手段の出力パルスに応じて前記各相制御手段
から前記パルス移相手段への前記制御演算の結果の出力
を相順次に切り換える切り換え手段を設けたことを特徴
とするサイリスタ制御直列コンデンサ。
2. The thyristor controlled series capacitor according to claim 1, wherein said phase control means is connected between said phase control means and said pulse phase shift means in accordance with an output pulse of said pulse phase shift means. A thyristor-controlled series capacitor, further comprising switching means for switching the output of the result of the control operation to the pulse phase shifting means in a phase-sequential manner.
【請求項3】 請求項1に記載のサイリスタ制御直列コ
ンデンサにおいて、 前記パルス移相手段が、相数分並設したパルス移相器を
含み、前記基準パルスに応じて各相ごとの点弧パルスを
相順次に生成し出力する手段であることを特徴とするサ
イリスタ制御直列コンデンサ。
3. The thyristor-controlled series capacitor according to claim 1, wherein said pulse phase shift means includes pulse phase shifters arranged in parallel for the number of phases, and a firing pulse for each phase according to said reference pulse. Thyristor-controlled series capacitors characterized in that they are means for generating and outputting phase-sequentially.
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか一項に記載
のサイリスタ制御直列コンデンサにおいて、 前記制御すべきパラメータが、インピーダンス,電流,
電圧,電力のいずれかであることを特徴とするサイリス
タ制御直列コンデンサ。
4. The thyristor controlled series capacitor according to claim 1, wherein the parameter to be controlled is impedance, current,
A thyristor controlled series capacitor characterized by being either voltage or power.
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