JP2002354672A - 静止形電圧調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電力系統の周波数異常時に静止形電圧調整装
置を商用電力系統から解列せず、運転を続ける事によ
り、周波数異常事故後の復旧を不要にして、高品質な電
圧管理を可能にする。 【解決手段】 ゼロクロス検出回路１５，ゼロクロス間
隔計時回路１１および周波数比較回路１２により商用電
力系統の周波数の異常を検出し、瞬時電圧計測回路１
６，実効値演算回路１７および最低・最高・不平衡率比
較回路１８により商用電力系統の電圧の異常を検出す
る。位相制御回路１４は比較回路１２で周波数の異常が
検出されている間、三相時の点孤角をほぼ３０度とする
サイリスタ４のゲート点弧パルスを発生し、引きはずし
コイル２１は比較回路１８の異常検出に応答して動作す
る。ここで、周波数異常優先回路２０は、比較回路１２
で周波数の異常が検出されているときは比較回路１８の
異常検出出力を無効にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、商用電力系統の無
効電力調整や電圧安定のために供せられる静止形電圧調
整装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】国内では商用電力系統の周波数は５０Ｈ
ｚと６０Ｈｚに分かれているが、通常高い精度で周波数
が維持されている。官公庁などの受電設備等では、信頼
性向上のために周波数継電器装置を用い、商用電力系統
の事故に対して、自らの自家用電気設備を商用電力系統
から解列することがある。

【０００３】周波数継電器については、実公平７−５６
５７９号公報「周波数継電器装置」に詳しい。また、周
波数の変動の原因と周波数リレーの動作ならびに電力会
社の対応については特許第３０８０７９５号公報「電力
系統の周波数シミュレーション方法および電力系統訓練
用シミュレータ」等により概略をつかめる。

【０００４】また最近、太陽光などや風力発電などの分
散電源が商用電力系統に接続連系されることが多く単独
運転防止の観点から、何らかの周波数異常検出手段と組
み合わせて、商用電力系統の事故時には、自動的に解列
する事が求められている。一例として特許第２９４０７
７７号公報「系統連系システム及びその解列制御方法」
などがある。つまり、従来商用電力系統に接続される電
気設備においては、商用電力系統の事故の際には、何ら
かの周波数異常検出手段を用いて、系統から解列するこ
とが公知である。

【０００５】図８は従来例の商用電力系統に接続された
静止形電圧調整装置の一例を示す。図８において、１は
商用電力系統電源、２は商用電力系統の母線、３は商用
電力系統の負荷、４はサイリスタ、５は高圧トランス、
６は進相コンデンサ、７は直列リアクトル、８は周波数
継電器、１０は主開閉器、２１は主開閉器１０の引きは
ずしコイル、ＶＴは計器用変圧器である。

【０００６】この静止形電圧調整装置では、計器用変圧
器ＶＴより周波数継電器８に導かれた系統電圧は、周波
数継電器８内部で設定値と比較され、異常と判定された
場合には、主開閉器１０の引きはずしコイル２１へ開放
指令を送る。この結果、静止形電圧調整装置は系統より
解列する。

【０００７】図９は別の従来例であり、商用電力系統に
接続された静止形電圧調整装置の一例を示す。図９にお
いて、９は電圧継電器であり、その他の図８と対応する
ものには同一符号を付している。

【０００８】この静止形電圧調整装置では、計器用変圧
器ＶＴより電圧継電器９に導かれた系統電圧は、電圧継
電器９内部で設定値と比較され、異常と判定された場合
には、主開閉器１０の引きはずしコイル２１へ開放指令
を送る。この結果、静止形電圧調整装置は系統より解列
する。後述するが、この電圧継電器９は、商用電力系統
の周波数異常の場合には、誤動作する恐れがあり、あま
り有効ではなかった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように電気設備
では商用電力系統の事故の際には、何らかの周波数異常
検出手段を用いて、系統から解列することが従来一般的
である。また、商用電力系統の無効電力調整や電圧安定
のために供せられる静止形電圧調整装置においてもしか
りであった。なお、電圧調整器としては特許第２７６３
６１８号公報「静止形無効電力調整装置」や特開平１０
−３２００６３号公報「静止形無効電力補償装置」など
がある。

【００１０】一般的に、いったん解列すると、再度運転
するときには、開閉器を閉じて商用電力系統に併入しな
ければならなかった。また、そもそも、解列すること自
体が、煩雑な解列シーケンスを要求することは特開平１
０−２６０７４４号公報「無効電力補償装置の過電圧保
護装置」にてあきらかである。

【００１１】高品質を求められる商用電力系統において
は、事故による復旧は、短時間であればある程良く、一
旦解列してしまうと、系統の電力品質は、しばらくの間
低下せざるを得ないという課題があった。

【００１２】本発明は上記課題を解決するもので、電力
系統の周波数異常時に静止形電圧調整装置を電力系統か
ら解列せず、運転を続ける事により、周波数異常事故後
の復旧を不要にして、高品質な電圧管理が可能となる静
止形電圧調整装置を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項１記載の静止形電圧調整装置は、電力
系統に接続され無効電力発生量を制御するサイリスタを
有した無効電力制御手段と、電力系統の基本波周波数の
異常を検出する周波数異常検出手段と、周波数異常検出
手段により基本波周波数の異常が検出されたとき基本波
周波数において無効電力発生量をほぼ０ｋｖａｒまたは
三相時の点孤角をほぼ３０度とするサイリスタのゲート
点弧パルスを発生し、基本波周波数の異常が検出される
限り引き続き同位相でゲート点弧パルスを発生し続ける
位相制御手段とを備えている。

【００１４】この構成によれば、複雑な解列、再併入シ
ーケンスを不要とし、電力系統の周波数異常時に静止形
電圧調整装置を電力系統から解列せず、運転を続ける事
により、周波数異常事故後の復旧を不要にして、継続運
転を可能としたもので、高品質な電圧管理を実現するこ
とができる。

【００１５】また、本発明の請求項２記載の静止形電圧
調整装置は、電力系統に接続された開閉器と、開閉器を
介して電力系統に接続され無効電力発生量を制御するサ
イリスタを有した無効電力制御手段と、開閉器を介して
電力系統に接続され電力系統の各相の瞬時電圧を計測す
る瞬時電圧計測手段と、瞬時電圧計測手段で計測した各
相の瞬時電圧を実効値電圧に演算する実効値演算手段
と、実効値演算手段で求めた各相の実効値電圧から電力
系統の各相における異常な電圧不均衡および正常電圧範
囲にない異常な電圧の発生を検出する電圧異常検出手段
と、電圧異常検出手段による異常な電圧不均衡および異
常な電圧の発生の検出に応答して開閉器を開く開閉制御
手段と、電力系統の基本波周波数の異常を検出する周波
数異常検出手段と、周波数異常検出手段により基本波周
波数の異常が検出されたとき基本波周波数において無効
電力発生量をほぼ０ｋｖａｒまたは三相時の点孤角をほ
ぼ３０度とするサイリスタのゲート点弧パルスを発生
し、基本波周波数の異常が検出される限り引き続き同位
相でゲート点弧パルスを発生し続ける位相制御手段と、
周波数異常検出手段により基本波周波数の異常が検出さ
れていないときは開閉制御手段の電圧異常検出手段の検
出に対する応答動作を可能とし、周波数異常検出手段に
より基本波周波数の異常が検出されているときには開閉
制御手段の電圧異常検出手段の検出に対する応答動作を
禁止する周波数異常優先手段とを備えている。

【００１６】この構成によれば、電力系統の周波数の異
常時に、電圧の誤検出により開閉制御手段が開閉器を開
き、静止形電圧調整装置を電力系統から誤って解列する
ことを防止し、運転を続ける事により、周波数異常事故
後の復旧を不要にして、継続運転を可能としたもので、
高品質な電圧管理を実現することができる。

【００１７】本発明の請求項３記載の静止形電圧調整装
置は、請求項１または２記載の静止形電圧調整装置にお
いて、周波数異常検出手段は、電力系統の基本波周波数
のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段と、水晶振
動子のクロックからの信号により基本波周波数のゼロク
ロスの間隔を計時するゼロクロス間隔計時手段と、ゼロ
クロス間隔計時手段で計時したゼロクロスの間隔が正常
な基本波周波数のゼロクロスの間隔ではないときに電力
系統の基本波周波数が異常であると判定する判定手段と
からなることを特徴とするものであり、このように周波
数異常検出手段を構成することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明の第１の実施の形態について図面を参照しながら説明
する。

【００１９】図１は本発明の第１の実施の形態の静止形
電圧調整装置の構成図である。図１において、図８，図
９と対応する部分には同一符号を付している。なお、２
２は無効電力発生量を制御する無効電力制御手段であ
る。この無効電力制御手段２２において、コンデンサ６
は固定的に進み無効電力を発生し、サイリスタ４はリア
クトル７に流れる遅れ無効電力を調整する。サイリスタ
４を制御することにより進みから遅れまでの無効電力を
無段階に調整できる。

【００２０】本実施の形態の静止形電圧調整装置は、主
開閉器１０と、主開閉器１０の引きはずしコイル２１
と、降圧用トランス５と、コンデンサ６と、リアクトル
７と、サイリスタ４と、サイリスタ４のゲートを駆動す
るパルスを発生する位相制御回路１４と、計器用変圧器
ＶＴと、ゼロクロス検出回路１５と、ゼロクロス間隔計
時回路１１と、周波数比較回路１２と、異常値設定回路
１３とより構成される。上記構成において、以下に動作
を説明する。

【００２１】図３は、周波数が高い場合、正常な周波数
の時、周波数が低い場合について、電圧波形の差を示し
たものである。電圧が０ボルトよりスタートして再び０
ボルトになるときのそれぞれの０ボルトの点をゼロクロ
ス点と言うが、図３より明らかなように、周波数が高い
場合にはゼロクロス間隔が短くなり、逆に、周波数が低
い場合には、ゼロクロス間隔が長くなる。

【００２２】よって、商用電力系統の周波数を測定する
には、電圧のゼロクロス間隔を水晶振動子のクロックか
らの信号により計数する（ゼロクロス間隔計時回路１
１）事により、正しく測定できる。なお、商用電力系統
に高調波歪みがある場合には、基本波フィルターを挿入
して高調波を除去することにより、同様に精度良く測定
することが可能である。

【００２３】以下にさらに図４を参照しながら本実施の
形態における動作を説明する。図４は、本発明の実施の
形態における動作のフローチャートを示すものである。

【００２４】ここで、商用電力系統の電圧は計器用変圧
器ＶＴにより一旦低い電圧に変換された後、ゼロクロス
検出回路１５に導かれる。ゼロクロス検出回路１５は、
交流電圧がゼロボルトになる度にパルス（以下「ゼロク
ロスパルス」という）を発生するように構成されてい
る。

【００２５】電源投入後、ゼロクロス検出回路１５がゼ
ロクロスパルスを発生すると（Ｓ１）、ゼロクロス間隔
計時回路１１のタイマーがスタートする（Ｓ２）。そし
て、交流の半周期が経過すると、再びゼロクロス検出回
路１５がゼロクロスパルスを発生し、ゼロクロス間隔計
時回路１１に送る（Ｓ３）。このゼロクロスパルスを受
け、ゼロクロス間隔計時回路１１はタイマーをストップ
させるようトグル動作する（Ｓ４）。この時点でゼロク
ロス間隔計時回路１１の中には、交流の半周期分の計時
値が保存される。

【００２６】次にゼロクロス間隔計時回路１１はこの計
時値を周波数比較回路１２に送り、周波数比較回路１２
では、現在の商用電力系統の周波数の異常の有無を判定
する（Ｓ５）。交流の半周期の周期は、５０Ｈｚの場合
には、１０ミリセカンド、６０Ｈｚの場合には、８．３
ミリセカンドであるので、あらかじめ、異常値設定回路
１３に格納されたしきい値を読み出して比較することに
より、現在の商用電力系統の周波数の異常の有無が判定
できる。具体的に５０Ｈｚの場合、例えば周波数異常の
動作整定値を１％とすると、４９〜５１Ｈｚの間が正常
であり、４９Ｈｚより低い場合には不足周波異常、５１
Ｈｚより高い場合は過周波異常となるので、具体的に異
常値設定回路１３には、それぞれ１０ｍｓ×５０／４９
≒１０．２０ｍｓ、１０ｍｓ×５０／５１≒９．８０ｍ
ｓがしきい値として格納され、現在の商品用電力系統周
波数の半波の時間と大小比較して異常の有無を決定す
る。６０Ｈｚの場合も例えば周波数異常の動作整定値を
１％として同様で構成できる。

【００２７】正常であると周波数比較回路１２が判定し
た場合には、ゼロクロス間隔計時回路１１のタイマーを
リセットして（Ｓ６）、再び周波数の計時をスタートす
る。

【００２８】また、異常と判定した場合には、周波数比
較回路１２は位相制御回路１４に周波数異常信号を送る
（Ｓ７）。位相制御回路１４は、この異常信号を受けた
場合には、通常の電圧フィードバック制御を停止して、
サイリスタ４に対し、三相時の点孤角をほぼ３０度とす
るゲート点弧パルスを発生する。このように位相制御回
路１４は構成されているものとする。なお、位相制御回
路１４による通常の電圧フィードバック制御は、無効電
力制御手段２２のサイリスタ４の点弧角を、電圧が高い
場合には大きくし、電圧が低い場合には小さくする。こ
の結果、リアクトル７に流れる電流がそれぞれ大きく、
また少なくなるので、トータルの無効電力はそれぞれ遅
れ側にまた進み側に変化する。この変化により系統電圧
が変化するので一定電圧に調整することが可能である。

【００２９】図４のフローチャートでも明らかなように
ゼロクロス検出回路１５とゼロクロス間隔計時回路１１
と周波数比較回路１２は、この状態でもループを続けて
動作しているので、周波数比較回路１２は基本波周波数
異常が続く限り、異常信号を位相制御回路１４に送り続
けるので、結果として位相制御回路１４は引き続き同位
相でゲート点弧パルスを発生し続けるよう動作する。

【００３０】次に何故、三相時の点孤角をほぼ３０度と
するゲート点弧パルスを発生するようにすれば、基本波
周波数異常の場合にも静止形電圧調整装置を商用電力系
統から解列する必要がないかについて図５及び図６を用
いて説明する。

【００３１】図５は、商用電力系統の三相電圧波形を示
すものであるが、図５において、０度から６０度までし
か位相制御が許されていない。

【００３２】サイリスタ４のゲートパルスは常に、位相
制御範囲０〜６０度の範囲で制御されており、位相制御
角が０度であれば、サイリスタ４はオフとなりリアクト
ル７には電流が流れない。また、位相制御角が６０度で
あれば、サイリスタ４はオンとなりリアクトル７には定
格電流が流れる。位相制御範囲０〜６０度の範囲内で有
れば、制御角に応じてサイリスタ４のオン具合（導通状
態）が変化するので、それに応じて、リアクトル７の電
流が変化する。

【００３３】図６は、周波数が高い場合の電圧波形（破
線）を図５に追加したものであるが、図６から読みとれ
るように、正常な周波数の時の制御角範囲αと比較し
て、周波数が高い場合の制御角範囲α１は、左側つまり
時間的に早い方向にシフトしている。この結果、図６に
おいて制御角α３の範囲は使えないことになる。

【００３４】逆に、周波数が低い場合の制御角範囲（図
示せず）は、右側つまり時間的に遅い方向にシフトす
る。この結果、図６において、ある制御角（以下、制御
角α２とする）の範囲は使えないことになる。

【００３５】なお、制御角α２ならびに制御角α３の範
囲でサイリスタ４のゲートパルスを発生させると、リア
クトル７を流れる電流が著しくアンバランスになった
り、サイリスタ４を破損してしまう。このために、従
来、周波数異常があると、機器を停止させていた。

【００３６】本実施の形態のように、三相時の点孤角を
ほぼ３０度とするゲート点弧パルスであれば、制御角α
２ならびに制御角α３の範囲に引っかかる可能性は、極
めて低くなり、５０Ｈｚの場合には約４０〜６０Ｈｚの
範囲内での異常で有れば、安全に運転可能である。

【００３７】一般的に言って、商用電力系統の周波数
は、定常時においては±０．０５Ｈｚ程度で安定してお
り、事故時でも数Ｈｚの範囲のずれであることから、上
記のように広い範囲で安全に運転が継続できる事は、系
統から解列する必要がない運転を周波数異常時において
も継続できるという効果が得られる。

【００３８】したがって、本実施の形態によれば、周波
数異常事故の際の複雑な解列、再併入シーケンスを不要
とし、商用電力系統の周波数異常時に静止形電圧調整装
置を商用電力系統から解列せず、運転を続ける事によ
り、周波数異常事故後の復旧を不要にして、高品質な電
圧管理が実現できるという効果が得られる。

【００３９】なお、上記実施の形態では、位相制御回路
１４は、周波数比較回路１２から異常信号を受けた場合
に、サイリスタ４に対し、三相時の点孤角をほぼ３０度
とするゲート点弧パルスを発生するようにしたが、基本
波周波数において無効電力発生量をほぼ０ｋｖａｒとす
るゲート点弧パルスを発生するようにしても、同様の効
果が得られる。この場合、無効電力制御手段２２におい
て、コンデンサ６とリアクトル７の容量比が一例として
１：２であれば、リアクトル７の電流を半分にサイリス
タ４で位相制御することにより、コンデンサ６とリアク
トル７のそれぞれの電流が進みと遅れで同じになるので
打ち消しあい、無効電力発生量がほぼ０ｋｖａｒとな
る。このように０ｋｖａｒとなる点弧角は、コンデンサ
６とリアクトル７の容量比により個別に決定される。

【００４０】なお、第１の実施の形態において、ゼロク
ロス間隔計時回路１１と、周波数比較回路１２と、異常
値設定回路１３とは、物理的ハードウェアであるとは限
らず、マイコンの制御ソフトウェアにより構成されてい
ても同等な動作をすることは明らかである。また、ハー
ドとソフトを組み合わせて実施しても良い。

【００４１】また、図１において、図示していないが、
商用電力系統の電圧異常を検出し、その検出に応答して
主開閉器１０の引きはずしコイル２１を動作させる手段
を設ける。例えば、計器用変圧器ＶＴに、図９のように
電圧継電器９を接続し、電圧継電器９内部で電圧異常と
判定されたときに、電圧継電器９が引きはずしコイル２
１に対し開放指令を送るようにする。ただし、この場
合、周波数異常による電圧継電器９の誤動作を防止する
ため、周波数比較回路１２により周波数の異常信号が発
せられているときは、電圧継電器９から引きはずしコイ
ル２１への開放指令へ出力させない、あるいはそれを無
効にする手段を設ける。これにより、商用電力系統の周
波数が異常時に、電圧の誤検出による電圧継電器９の誤
動作によって静止形電圧調整装置を商用電力系統から誤
って解列せず、運転を続ける事が可能になる。

【００４２】（第２の実施の形態）以下、本発明の第２
の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

【００４３】図２は本発明の第２の実施の形態の静止形
電圧調整装置の構成図である。図２において、図１と対
応する部分には同一符号を付している。

【００４４】本実施の形態の静止形電圧調整装置は、主
開閉器１０と、主開閉器１０の引きはずしコイル２１
と、降圧用トランス５と、コンデンサ６と、リアクトル
７と、サイリスタ４と、サイリスタ４のゲートを駆動す
るパルスを発生する位相制御回路１４と、計器用変圧器
ＶＴと、ゼロクロス検出回路１５と、ゼロクロス間隔計
時回路１１と、周波数比較回路１２と、異常値設定回路
１３と、瞬時電圧計測回路１６と、実効値演算回路１７
と、最低・最高・不平衡率比較回路１８と、周波数異常
優先回路２０とより構成される。

【００４５】図７は、一般的な電圧の計測方法を示す図
である。図７において正規の周波数の場合には、ゼロク
ロス割り込みからゼロクロス割り込みまでの電源周波数
の半周期の区間を一例として２０分割し、各分割点の瞬
時電圧をアナログディジタルコンバーターでマイコンに
取り込み、マイコンにて瞬時値の自乗平均和を求めて単
相の電圧の実効値を算出する。この計算を各相にて繰り
返し三相の算術和を求めて三相の実効値を算出する。三
相の瞬時値を同時に計算しないのは、各相の電圧を求め
て、各相の電圧に異常がないかを監視したいためであ
り、その必要性がないか、または、より正しい実効値を
求めたい場合には、三相の瞬時値を同時に計算する。

【００４６】図７より明らかなように、商用電力系統の
周波数が高い場合には、一例として１８サンプリングで
計測が終了し、低い場合には、２２サンプリング必要で
ある事がわかる。

【００４７】系統の解析のための計測器などの場合のよ
うに、計測が時間的に余裕のある場合には、多重サンプ
リングするとともに、ＰＬＬをかけ、一周期の正しい時
間を求めてから、１回あたりのサンプリングタイムを変
更するか、あるいは、自乗平均をするときのサンプリン
グ数を正しく補正することが多い。

【００４８】しかし、商用電力系統に直接つながる機器
においては、常にリアルタイムで電圧値が必要なため
に、計算が簡略化され２０サンプリングしたものとあら
かじめ見なして計算する場合が多い。この場合には、周
波数が高い場合には、自乗平均和が高くなり、周波数が
低い場合には、自乗平均和がやや低くなる。このこと
は、正しい電圧を求めて、一定の電圧管理を目的とする
静止形電圧調整装置においては、極めて不都合である。

【００４９】つまり、設定された目標電圧から電圧が変
動したことを検出して、偏差を修正するように動作する
静止形電圧調整装置においては、周波数がずれた場合に
あたかも、電圧が変動したかのように不要動作してしま
うことにより不要なフリッカを発生しかねないという不
都合がある。

【００５０】さらに、一般的に同装置には、電圧保護手
段として、過電圧の場合や不足電圧の場合には、商用電
力系統から強制的に装置を解列させる機能を付加するこ
とが通常である。また、そのほかにも、各相の電圧が著
しくアンバランスした場合にも、異常な電圧不平衡とし
て解列させる場合が多い。

【００５１】図７の場合では、２０サンプリングあたり
２サンプリングずれているので、おおまかに言って、２
／２０＝１０％の割合で電圧を、誤って検出したものと
する。通常、商用電力系統に接続される機器としては、
１０〜１５％程度に、異常検出レベルを設定することが
多いので、図７の例では、周波数が高い場合には、過電
圧になったとして、事故処理する可能性が高い。

【００５２】また、三相の場合には、各相のスタートの
タイミングは１２０度ずれているが、タイミングの取り
方次第では、１８サンプリングになる相と２２サンプリ
ングになる相がでてきた場合には、異常な電圧不平衡と
して解列させる可能性が高い。

【００５３】つまり、前述のような電圧保護手段を持
ち、商用電力系統に接続される機器は、周波数が異常に
なると、電圧を誤検出し、電圧保護手段が誤動作してし
まう可能性があり、不都合であった。

【００５４】本実施の形態は、上記のような不都合を解
消し、電圧保護手段により異常な電圧不平衡や最低最高
異常電圧等が発生した場合には静止形電圧調整装置を系
統から解列させるが、基本波周波数異常時には電圧保護
手段の動作を禁止し、基本波周波数が正常に戻った場合
（すなわち正常な場合）には、電圧保護手段の動作を可
能とした構成とした静止形電圧調整装置である。

【００５５】以下、第２の実施の形態における動作につ
いて説明する。

【００５６】計器用変圧器ＶＴ，ゼロクロス検出回路１
５，ゼロクロス間隔計時回路１１，周波数比較回路１２
および位相制御回路１４の動作については、周波数比較
回路１２の出力である周波数の異常信号が、周波数異常
優先回路２０を経由して位相制御回路１４へ入力される
他は、第１の実施の形態と同様であるので、その説明を
省略する。ここで、周波数異常優先回路２０は、周波数
比較回路１２から入力する周波数の異常信号をそのまま
位相制御回路１４へ出力する。

【００５７】次に、瞬時電圧計測回路１６，実効値演算
回路１７，最低・最高・不平衡率比較回路１８および周
波数異常優先回路２０について説明をする。

【００５８】計器用変圧器ＶＴより導かれた商用電力系
統電圧は、瞬時電圧計測回路１６で各相の瞬時電圧が計
測される。瞬時電圧計測回路１６により計測された商用
電力系統電圧の瞬時値は実効値演算回路１７へ送られ
る。実効値演算回路１７において、自乗平均和された商
用電力系統電圧は、最低・最高・不平衡率比較回路１８
へ送られる。この比較回路１８において異常値設定回路
１９に格納されている電圧異常設定値と比較し、電圧の
異常の有無を判定する。異常がなければ、制御は元に戻
り、再び、瞬時電圧計測からループを繰り返す。異常が
あった場合には、電圧異常信号が周波数異常優先回路２
０に送られる。

【００５９】なお、異常値設定回路１９には、不足電圧
整定値および過電圧整定値および不平衡率許容最大値お
よび不平衡率許容最小値を格納しており、最低・最高・
不平衡率比較回路１８は、計測した電圧（Ｖrms）が、
不足電圧整定値＜Ｖrms＜過電圧整定値の場合を正常と
し、それ以外の場合を異常とする。また、最低・最高・
不平衡率比較回路１８は、各相の電圧を測定し、その電
圧から不平衡率を算出する。この不平衡率を算出方法は
公知であり、ここでは説明しない。その判定について
は、電圧の場合と同様、大小比較であり、算出した不平
衡率が不平衡率許容最大値および不平衡率許容最小値の
範囲内にあるか否かを判定する。

【００６０】比較回路１８からの電圧異常信号を受けた
周波数異常優先回路２０は、周波数の異常信号が周波数
比較回路１２より入力されていないことを確認してか
ら、主開閉器１０の引きはずしコイル２１を動作させ、
静止形電圧調整装置を商用電力系統より解列させる。周
波数の異常信号が周波数比較回路１２より入力されてい
る場合には、主開閉器１０の引きはずしコイル２１を動
作させない。

【００６１】すなわち、周波数が異常な場合には、比較
回路１２より周波数異常信号が周波数異常優先回路２０
に送られる。また、この周波数が異常な場合に前述のよ
うに、電圧保護手段である、瞬時電圧計測回路１６と、
実効値演算回路１７と、最低・最高・不平衡率比較回路
１８とが、電圧を誤検出し、誤動作するとする。この結
果、比較回路１８より、電圧異常信号が周波数異常優先
回路２０に送られるが、周波数異常優先回路２０は周波
数異常を優先するように構成されているので、静止形電
圧調整装置を商用電力系統より解列させることがない。

【００６２】次に、周波数が異常から正常に戻った場合
の動作を説明する。電圧は異常であるとする。この場
合、周波数異常優先回路２０は、周波数異常信号が比較
回路１２より発令されていないので、主開閉器１０の引
きはずしコイル２１を動作させ、静止形電圧調整装置を
商用電力系統より解列させる。

【００６３】本実施の形態によれば、電圧保護手段を持
ち、商用電力系統に接続される静止形電圧調整装置にお
いて、周波数が異常になると、電圧の誤検出により電圧
保護手段が誤動作してしまう不都合を解決し、商用電力
系統の周波数異常時に静止形電圧調整装置を商用電力系
統から誤って解列せず、運転を続ける事が可能になるた
め、周波数異常事故後の復旧が不要になり、継続運転が
可能となるので、高品質な電圧管理を実現できるという
効果が得られる。

【００６４】なお、第２の実施の形態において、ゼロク
ロス間隔計時回路１１と、周波数比較回路１２と、異常
値設定回路１３と、瞬時電圧計測回路１６と、実効値演
算回路１７と、最低・最高・不平衡率比較回路１８と、
周波数異常優先回路２０とは、物理的ハードウェアであ
るとは限らず、マイコンの制御ソフトウェアにより構成
されていても同等な動作をすることは明らかである。ま
た、ハードとソフトを組み合わせて実施しても良い。

【００６５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、簡易な構成により、電力系統の周波数異常時
に静止形電圧調整装置を電力系統から解列せず、運転を
続ける事により、周波数異常事故後の復旧を不要にし
て、継続運転を可能としたもので、高品質な電圧管理を
実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における静止形電圧
調整装置の構成を示す図

【図２】本発明の第２の実施の形態における静止形電圧
調整装置の構成を示す図

【図３】周波数が変化した場合のゼロクロス間隔を説明
する図

【図４】本発明の実施の形態における動作を説明するた
めのフローチャート

【図５】制御角の範囲を説明する図

【図６】周波数が変化した場合の制御角の変化を説明す
る図

【図７】周波数が変化した場合のサンプリング内容の変
化を説明する図

【図８】従来例の静止形電圧調整装置の構成図

【図９】別の従来例の静止形電圧調整装置の構成図

【符号の説明】

１ 商用電力系統電源 ２ 商用電力系統の負荷 ３ 商用電力系統の母線 ４ サイリスタ ５ トランス ６ コンデンサ ７ リアクトル ８ 周波数継電器 ９ 電圧継電器 １０ 主開閉器 １１ ゼロクロス間隔計時回路 １２ 周波数比較回路 １３ 異常値設定回路 １４ 位相制御回路 １５ ゼロクロス検出回路 １６ 瞬時電圧計測回路 １７ 実効値演算回路 １８ 最低・最高・不平衡率比較回路 １９ 異常値設定回路 ２０ 周波数異常優先回路 ２１ 主開閉器の引きはずしコイル ＶＴ 計器用変圧器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力系統に接続され無効電力発生量を制
   御するサイリスタを有した無効電力制御手段と、 前記電力系統の基本波周波数の異常を検出する周波数異
   常検出手段と、 前記周波数異常検出手段により基本波周波数の異常が検
   出されたとき基本波周波数において無効電力発生量をほ
   ぼ０ｋｖａｒまたは三相時の点孤角をほぼ３０度とする
   前記サイリスタのゲート点弧パルスを発生し、基本波周
   波数の異常が検出される限り引き続き同位相でゲート点
   弧パルスを発生し続ける位相制御手段とを備えた静止形
   電圧調整装置。
2. 【請求項２】 電力系統に接続された開閉器と、 前記開閉器を介して前記電力系統に接続され無効電力発
   生量を制御するサイリスタを有した無効電力制御手段
   と、 前記開閉器を介して前記電力系統に接続され前記電力系
   統の各相の瞬時電圧を計測する瞬時電圧計測手段と、 前記瞬時電圧計測手段で計測した各相の瞬時電圧を実効
   値電圧に演算する実効値演算手段と、 前記実効値演算手段で求めた各相の実効値電圧から前記
   電力系統の各相における異常な電圧不均衡および正常電
   圧範囲にない異常な電圧の発生を検出する電圧異常検出
   手段と、 前記電圧異常検出手段による異常な電圧不均衡および異
   常な電圧の発生の検出に応答して前記開閉器を開く開閉
   制御手段と、 前記電力系統の基本波周波数の異常を検出する周波数異
   常検出手段と、 前記周波数異常検出手段により基本波周波数の異常が検
   出されたとき基本波周波数において無効電力発生量をほ
   ぼ０ｋｖａｒまたは三相時の点孤角をほぼ３０度とする
   前記サイリスタのゲート点弧パルスを発生し、基本波周
   波数の異常が検出される限り引き続き同位相でゲート点
   弧パルスを発生し続ける位相制御手段と、 前記周波数異常検出手段により基本波周波数の異常が検
   出されていないときは前記開閉制御手段の前記電圧異常
   検出手段の検出に対する応答動作を可能とし、前記周波
   数異常検出手段により基本波周波数の異常が検出されて
   いるときには前記開閉制御手段の前記電圧異常検出手段
   の検出に対する応答動作を禁止する周波数異常優先手段
   とを備えた静止形電圧調整装置。
3. 【請求項３】 周波数異常検出手段は、電力系統の基本
   波周波数のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段
   と、水晶振動子のクロックからの信号により前記基本波
   周波数のゼロクロスの間隔を計時するゼロクロス間隔計
   時手段と、前記ゼロクロス間隔計時手段で計時したゼロ
   クロスの間隔が正常な基本波周波数のゼロクロスの間隔
   ではないときに前記電力系統の基本波周波数が異常であ
   ると判定する判定手段とからなることを特徴とする請求
   項１または２記載の静止形電圧調整装置。