JP2003032893A - 無効電力補償装置の運転制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 応答が速く、しかも電力系統のうち連系点よ
りも電源側の負荷変動についても電圧を安定化させるこ
とができる無効電力補償装置の運転制御方法を提供す
る。 【解決手段】 電力系統１への無効電力補償装置３の連
系点７においてセンサ９により電圧・電流を測定して力
率を求める。無効電力補償装置３の制御回路１０は、そ
の力率を目標力率に一致させるに要する出力指令値Ａ
に、系統電圧の変動を補正するに要する出力分Ｚを加算
した加算出力指令値Ａ+Ｚを発し、これに従って無効電
力補償装置３の運転制御を行なう。なお上記の目標力率
ｃｏｓθは、電力系統１の線路インピーダンスであるイ
ンダクタンス分Ｘと抵抗分Ｒの割合に基づいて、ｃｏｓ
θ＝Ｘ／√（Ｘ²+Ｒ²）の式により決定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力系統に設置さ
れた無効電力補償装置の運転制御方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】配電線路等の電力系統の電圧は、系統に
接続されている負荷の変動に伴って常に変動している
が、近年は電圧変動の影響を受け易いコンピュータ等の
電子機器が増加していることもあって、電圧の安定化が
要求されている。そこで電力会社では電力系統に無効電
力補償装置を設置し、電力系統の電圧変動を抑制してい
る。

【０００３】無効電力補償装置は、後述するようにコン
デンサとインバータとを連系リアクトルを介して電力系
統と並列に接続したものであって、電力系統の負荷によ
って生ずる無効電力を打ち消すことができる進み位相又
は遅れ位相の無効電力を電力系統に供給することによ
り、系統電圧を一定に保つ効果を発揮するものである。

【０００４】上記の目的を達成するために、無効電力補
償装置はセンサによって電力系統の状況をリアルタイム
で監視しつつ、制御回路から無効電力の補償に必要な出
力指令値を発して運転されている。このための運転制御
として、従来から電圧一定制御と力率一定制御とが知ら
れている。

【０００５】電圧一定制御は、無効電力補償装置の連系
点において測定される系統電圧を一定値（例えば６６０
０Ｖ）に保つように制御するものであり、制御回路は系
統電圧との偏差に応じて出力指令値を発し、無効電力補
償装置からその出力指令値に対応する電力を電力系統に
供給することにより、系統電圧を一定に保つ。この電圧
一定制御は、系統電圧を一定に保つという無効電力補償
装置の本来の目的に従った基本的な制御方法であるが、
フィードバックを繰返しながら徐々に電圧を変化させる
ため、応答が遅いという問題がある。

【０００６】一方、力率一定制御は無効電力補償装置の
連系点において測定される系統の力率を一定に保つよう
に演算された出力指令値を発し、無効電力補償装置から
その出力指令値に対応する電力を電力系統に供給するこ
とにより、系統電圧を一定に保つものである。この力率
一定制御は、電圧一定制御に比較して応答が速いという
利点があるが、電力系統のうち連系点よりも電源側の負
荷変動については効果がないという問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決し、応答が速く、しかも電力系統のうち
連系点よりも電源側の負荷変動についても電圧を安定化
させることができる無効電力補償装置の運転制御方法を
提供するためになされたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明の無効電力補償装置の運転制御方法
は、電力系統に設置された無効電力補償装置を運転制御
する方法であって、連系点において測定される力率を、
連系点までの線路インピーダンスであるインダクタンス
分と抵抗分の割合に基づいて決定される目標力率に一致
させるに要する出力指令値Ａに、系統電圧の変動を補正
するに要する出力分Ｚを加算した加算出力指令値Ａ+Ｚ
を用いて運転制御することを特徴とするものである。

【０００９】本発明によれば、連系点において測定され
る力率を目標力率とするに要する出力指令値Ａを用いて
無効電力補償装置の運転制御が行なわれるので、電圧一
定制御に比較して迅速な応答速度を得ることができる。
しかもその出力指令値Ａに、系統電圧の変動を補正する
に要する出力分Ｚが加算されるので、連系点よりも電源
側の負荷変動についても電圧を安定化させることができ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施形態
を示す。図１は本発明の実施形態を説明するブロック図
である。この図１において、１は変電所２から需要家に
電力を供給するための電力系統であり、例えば系統電圧
が６６００Ｖの配電系統である。この電力系統１には無
効電力補償装置３が設置されている。無効電力補償装置
３は従来と同様に、進み位相を与えるコンデンサ４とイ
ンバータ５とを、遅れ位相を与える連系リアクトル６を
介して電力系統１と並列に接続したものである。なお、
８は電力系統に連系された様々な負荷であり、これらの
負荷８によって系統電圧の変動が生ずる。

【００１１】無効電力補償装置３の連系点７の近傍に
は、電力系統１の電圧と電流とを測定できるセンサ９が
設けられている。制御回路１０はこのセンサ９からの電
圧・電流信号に応じて無効電力補償装置３に対して出力
指令値を発し、無効電力補償装置３はこの出力指令値に
対応する進み位相又は遅れ位相の電力を連系点７から電
力系統１に供給し、電圧変動を防止する。

【００１２】以上の構成は従来と特に変わるところはな
いが、本発明では制御回路１０における出力指令値の演
算方法に特徴がある。すなわち本発明では、図２に示す
ように、力率一定制御の出力指令値Ａに、電圧変動を補
正するに要する出力分Ｚを加算した加算出力指令値Ａ+
Ｚを用いて、無効電力補償装置３の運転制御を行なう。

【００１３】まず力率一定制御は、センサ９の測定値か
ら求められる連系点７における電力系統１の力率を一定
に保つために行なわれる。本発明においては、その目標
力率ｃｏｓθは、変電所２から連系点７までの線路イン
ピーダンスであるインダクタンス分Ｘと抵抗分Ｒの割合
に基づいて、ｃｏｓθ＝Ｘ／√（Ｘ²+Ｒ²）の式により
決定される。

【００１４】上記した力率一定制御の出力指令値Ａは、
センサ９の測定値から求められる力率を、この目標力率
ｃｏｓθに一致させるために無効電力補償装置３から出
力させるべき出力を意味する。連系点７よりも負荷側の
電力系統１の無効電力をＱＬ，有効電力をＰＬとする
と、図２に示されるようにこの出力指令値Ａは、出力指
令値Ａ＝-ＱＬ+ＰＬ×ｔａｎθの式により求められる。
ここでｔａｎθは、上記のｃｏｓθから換算される値で
あることはことはいうまでもない。

【００１５】本発明では、この力率一定制御の出力指令
値Ａにさらに、電圧変動を補正するに要する出力分Ｚが
加算される。電圧一定制御は、センサ９の測定値から求
められる連系点における電力系統１の電圧を、所定の系
統電圧（例えば６６００Ｖ）に維持するために行なわれ
る。従って、この出力分Ｚは連系点の電圧と系統電圧と
の偏差に応じた値である。ただし、応答速度は意識的に
遅く設定しておくものとする。

【００１６】このように本発明では力率一定制御の出力
指令値Ａに、電圧変動を補正するに要する出力分Ｚを加
算した加算出力指令値Ａ+Ｚを用いて、無効電力補償装
置３の運転制御が行なわれる。その結果、無効電力補償
装置３の出力は力率一定制御の出力と電圧一定制御の出
力とが重畳されたものとなる。

【００１７】図３は、本発明の無効電力補償装置の運転
制御方法を実施した場合の系統電圧の変化を示すグラフ
である。すなわち、図示のように系統電圧が急激に低下
したとき、無効電力補償装置がないと外部要因の変化が
ないかぎり、系統電圧は低下したままとなる。

【００１８】これに対して電圧一定制御を行なった場合
には、一点鎖線で示すように系統電圧はゆるやかに元の
系統電圧まで復帰する。また力率一定制御を行なった場
合には、鎖線で示すように電圧一定制御の場合よりも応
答は速いが、電源側の負荷変動には効果がない。これに
対して本発明の運転制御方法によれば、応答速度は力率
一定制御と同様に速くなり、しかも連系点よりも電源側
の部分についても電圧を安定化させることができる。

【００１９】また、本発明では上記の加算出力指令値Ａ
+Ｚを用いることにより、無効電力補償装置３の見掛け
上の補償容量を倍増させることができる。すなわち、図
４に示すように無効電力補償装置３の補償容量を仮に３
００ｋＶａｒとした場合、通常の力率一定制御では、負
荷がないときの出力を０ｋＶａｒとして、±３００ｋＶ
ａｒの範囲で補償できるようになっている。このため、
負荷が+６００ｋＶａｒ変化したとき、これを打ち消す
ように-３００ｋＶａｒまでの出力は可能であるが、残
りの-３００ｋＶａｒについては補償することができな
い。

【００２０】これに対して本発明によれば、電圧一定制
御を利用して、負荷のないときにも+３００ｋＶａｒを
出力させておくことができる。このように電圧一定制御
を利用して力率一定制御のゼロ点を移動させておくこと
により、+３００ｋＶａｒ→-３００ｋＶａｒの範囲での
出力が可能となり、６００ｋＶａｒ分の補償が可能とな
る。従って、無効電力補償装置３の見掛け上の補償容量
を倍増させることが可能となり、従来の２台分の補償が
１台で行なえるようになるとの効果がある。

【００２１】なお、本発明は無効電力補償装置３のハー
ドの変更は必要とするものではないため、制御回路１０
のプログラムを書き換えるだけで既存の無効電力補償装
置にも適用できる利点がある。

【００２２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の無効電
力補償装置の運転制御方法によれば、応答速度が速くな
り、しかも電力系統のうち連系点よりも電源側の部分に
ついても電圧を安定化させることができる利点がある。
また本発明の無効電力補償装置の運転制御方法によれ
ば、無効電力補償装置の見掛け上の補償容量を倍増させ
ることができる利点がある。さらに本発明は、制御回路
のプログラムを書き換えるだけで既存の無効電力補償装
置にも適用できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を説明するブロック図であ
る。

【図２】本発明における出力指令値の演算手順を示すブ
ロック図である。

【図３】系統電圧の変化が発生した場合の応答を示すグ
ラフである。

【図４】本発明の効果を説明する線図である。

【符号の説明】

１ 電力系統、２ 変電所、３ 無効電力補償装置、４
コンデンサ、５ インバータ、６ 連系リアクトル、
７ 連系点、８ 負荷、９ センサ、１０ 制御回路

フロントページの続き (72)発明者 松野 直也 北海道江別市対雁２−１ 北海道電力株式 会社総合研究所内 (72)発明者 冨士 重之 北海道江別市対雁２−１ 北海道電力株式 会社総合研究所内 (72)発明者 市岡 立美 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 豊田 靖臣 愛知県犬山市字上小針１番地 エナジーサ ポート株式会社内 Ｆターム(参考） 5G066 DA04 DA08 FA01 FB13 FC04 FC12 5H420 BB16 EB13 FF07

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力系統に設置された無効電力補償装置
   を運転制御する方法であって、連系点において測定され
   る力率を、連系点までの線路インピーダンスであるイン
   ダクタンス分と抵抗分の割合に基づいて決定される目標
   力率に一致させるに要する出力指令値Ａに、系統電圧の
   変動を補正するに要する出力分Ｚを加算した加算出力指
   令値Ａ+Ｚを用いて運転制御することを特徴とする無効
   電力補償装置の運転制御方法。
2. 【請求項２】 目標力率ｃｏｓθを、線路インピーダン
   スであるインダクタンス分Ｘと抵抗分Ｒの割合に基づい
   て、ｃｏｓθ＝Ｘ／√（Ｘ²+Ｒ²）の式により決定する
   請求項１記載の無効電力補償装置の運転制御方法。