JP2006166683A - 電圧変動を抑制する方法および電圧変動抑制システム - Google Patents

Abstract

【課題】 低コスト化を実現しつつ、さまざまな電圧変動に対応できる電圧変動を抑制する方法および電圧変動抑制システムを提供する。
【解決手段】 大型の電動機が起動すると無効電力が消費され、交流母線において瞬時的な電圧降下が生じる。ＳＶＣは、交流母線における電圧降下を検出して、無効電力を発生させると、交流母線における電圧は規定電圧近くまで上昇する。そして、ＳＶＣは、無効電力の補償量を減じていく。それに伴い、交流母線における電圧も低下していく。一方、ＬＲＴは、交流母線の電圧と規定電圧との偏差が動作値以上となると、偏差の積算を開始し、その積算した値が所定の値を超えると、タップ上げ動作を行い、交流母線の電圧を上昇させる。最終的に、ＳＶＣは、無効電力の補償量をゼロまで減じて、次の電圧変動が発生するまで待機する。
【選択図】 図７

Description

この発明は電圧変動を抑制する方法および電圧変動抑制システムに関し、特に異なる特性をもつ２つの電圧調整手段を協調動作させて電圧を調整する電圧変動を抑制する方法および電圧変動抑制システムに関するものである。

発電所で発電された電力は、送配電系統を介して各負荷へ供給される。

ところで、電力の品質を評価する指標の１つに電圧値がある。交流電力は、供給経路に存在する送電線や変圧器などのリアクタンス分により無効電力が消費され電圧が変動しやすい。特に、送電線が長い場合や電圧階級が低い場合などには、電圧の変動が大きくなる。そのため、無効電力を調整して電圧を調整する調相設備が変電所に設けられることが多い。

調相設備には、電力用コンデンサ、分路リアクトルおよび無効電力調整装置などがある。電力用コンデンサおよび分路リアクトルが段階的に無効電力を補償するのに対して、無効電力調整装置は、連続的に無効電力を補償できるため、優れた電圧調整能力を備える。さらに、無効電力調整装置は、半導体素子を制御して無効電力の補償量を調整するので電圧調整動作が早く、急激な電圧変動を抑制できる。

なお、無効電力調整装置には、サイリスタなどの他励式半導体素子を用いた無効電力補償装置（ＳＶＣ：Static Var Compensator；以下、ＳＶＣと称す）やＧＴＯ（Gate Turn Off Thyristor）などの自己消弧能力を有する半導体素子を用いた自励式ＳＶＣなどがある。

特許文献１には、ＳＶＣの無効電力補償により電圧変動の発振が生じないように、制御パラメータを変更するＳＶＣの制御装置が開示されている。

特許文献２には、予め電圧変動を予測し無効電力を補償するフィードフォワード型のＳＶＣの制御装置が開示されている。

一方、無効電力にかかわらず、負荷への供給電力に応じて変圧比を変更することにより、段階的に電圧を調整する負荷時電圧調整装置も変電所に設けられる。

なお、負荷時電圧調整装置は、変圧器に組み込まれる場合が多く、そのような変圧器は、負荷時タップ切換変圧器（ＬＲＴ：on-Load Ratio control Transformer；以下、ＬＲＴと称す）と呼ばれている。ＬＲＴは、一般の変圧器と比較してコスト的な差が少ないので、多くの変電所で用いられている。

特許文献３には、大型負荷の起動時において不用なタップ切換え動作を回避するＬＲＴの制御装置が開示されている。
特開２０００−９２７１３号公報 特開２０００−１４０１１号公報 特開２００４−２３５５８７号公報

無効電力を調整して電圧変動を抑制するためには、電源容量および電圧変動量に応じた無効電力の補償能力が必要である。そのため、電源容量が大きい変電所や電圧変動が大きい変電所では、大容量の無効電力調整装置が必要となるため、高コストになるという問題があった。

一方、負荷時電圧調整装置は、タップと呼ばれる機構を機械的に切替えることにより、電圧を段階的に調整するので、フリッカなどの瞬時的な電圧変動を抑制することができず、電力品質の低下が避けられなかった。

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、低コスト化を実現しつつ、さまざまな電圧変動に対応できる電圧変動を抑制する方法および電圧変動抑制システムを提供することである。

この発明によれば、電源側から送電された電力を負荷に供給する交流母線に接続された第１および第２の電圧調整手段を用いて交流母線に生じる電圧変動を抑制する方法であって、交流母線の電圧と規定電圧との偏差が第１の動作値以上となると、第１の電圧調整手段が交流母線の電圧を調整する第１のステップと、第１の電圧調整手段による電圧調整が完了するまでの間に偏差が第２の動作値以上となると、偏差が第１の動作値程度となるように第２の電圧調整手段が交流母線の電圧を調整する第２のステップとを含む。

好ましくは、第１の電圧調整手段は、交流母線と電源側との間に配置され、変圧比を切換えることにより交流母線の電圧を段階的に調整する負荷時電圧調整装置であり、第２の電圧調整手段は、交流母線の無効電力を補償することにより交流母線の電圧を調整する無効電力調整装置である。

好ましくは、第２のステップは、偏差が第２の動作値以上となると、偏差に比例した無効電力を補償するステップと、補償した無効電力を所定の速度で減ずるステップとを含む。

また、この発明によれば、電源側から送電された電力を負荷に供給する交流母線と、交流母線に接続された第１および第２の電圧調整手段とを備える電圧変動抑制システムである。第１の電圧調整手段は、交流母線の電圧と規定電圧との偏差が第１の動作値以上となると、交流母線の電圧を調整する手段を含み、第２の電圧調整手段は、第１の電圧調整手段による電圧調整が完了するまでの間に偏差が第２の動作値以上となると、偏差が第１の動作値程度となるように交流母線の電圧を調整する手段を含む。

好ましくは、第１の電圧調整手段は、交流母線と電源側との間に配置され、変圧比を切換えることにより交流母線の電圧を段階的に調整する負荷時電圧調整装置であり、第２の電圧調整手段は、交流母線の無効電力を補償することにより交流母線の電圧を調整する無効電力調整装置である。

好ましくは、第２の電圧調整手段は、偏差が第２の動作値以上となると、偏差に比例した無効電力を補償する手段と、補償した無効電力を所定の速度で減ずる手段とをさらに含む。

この発明によれば、電圧変動が生じると第１の電圧調整手段が電圧調整を行うが、電圧変動の速度に対してその電圧調整動作が遅く、電圧変動を抑制できない場合には、第２の電圧調整手段がそれを補うように電圧調整を行う。そのため、第２の電圧調整手段は、第１の電圧調整手段の動作電圧程度まで電圧調整を行う能力を有すればよく、規定電圧まで電圧調整を行う能力を有する場合に比較して、低コストとなる。さらに、第２の電圧調整手段における動作速度で電圧変動を抑制できるので、第１の電圧調整手段のみで電圧変動を抑制する場合に比較して、より変動速度の速い電圧変動を抑制できる。よって、低コスト化を実現しつつ、さまざまな電圧変動に対応できる電圧変動を抑制する方法および電圧変動抑制システムを実現できる。

この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態に従う電圧変動抑制システム２の概略構成図である。

図１を参照して、電圧変動抑制システム２は、負荷時タップ切換変圧器（ＬＲＴ）６と、交流母線８と、無効電力補償装置（ＳＶＣ）１０とからなる。

この発明の実施の形態においては、ＬＲＴ６が第１の電圧調整手段を実現し、ＳＶＣ１０が第２の電圧調整手段を実現する。

ＬＲＴ６は、電源側から受電した電力を所定の電圧に変換して交流母線８へ供給する。

交流母線８は、ＬＲＴ６を介して電源側から受電した電力を負荷へ供給する。

ＳＶＣ１０は、交流母線８と接続され、交流母線８に対して無効電力を補償する。

図２は、ＬＲＴ６の概略構成図である。

図２を参照して、ＬＲＴ６は、巻線部３０と、変成器２８と、制御部２６と、タップ切換部２４とからなる。

巻線部３０は、互いに電磁的に結合され、電源側および交流母線８の定格電圧の比に応じた巻数比が選定される。

変成器２８は、交流母線８と電磁的に結合され、交流母線８の電圧に応じた信号を制御部２６へ出力する。

制御部２６は、変成器２８から受けた信号により交流母線８の電圧を検出し、その検出した交流母線８の電圧と規定電圧との偏差に応じて、タップ上げ（電圧上昇）またはタップ下げ（電圧下降）の指令をタップ切換部２４へ与える。

タップ切換部２４は、制御部２６からの指令を受けて、巻線部３０から段階的に引き出された接続点のうちいずれか１つを選択する。すると、巻線部３０の巻線比、すなわち変圧比が変更され、電源側から受電した電力がその変更された変圧比に応じた電圧に変換されて交流母線８へ供給される。

なお、上述の説明では、電源側にタップ切換部２４を備えるＬＲＴ６について説明したが、タップ切換部２４を交流母線８側に設けてもよい。一般的に、タップ切換部２４は、電流容量の小さい高圧側に設けられる。

図３は、ＬＲＴ６の電圧調整の動作特性を示す図である。

図３を参照して、ＬＲＴ６の制御部２６は、反限時特性に従い、タップ上げ（電圧上昇）またはタップ下げ（電圧下降）の動作（以下では、両方の動作を一括してタップ切換動作と称す）を行う。

制御部２６は、交流母線８の電圧と規定電圧との偏差ΔＶを算出し、偏差ΔＶが動作値以上となれば、積算を開始する。そして、偏差ΔＶの積算値（ΔＶ×ｔ）が所定の値以上となった場合には、タップ切換動作を行う。また、制御部２６は、偏差ΔＶが動作値未満となると、積算値をリセットする。このように、偏差ΔＶが動作値未満となる領域を不感帯と称す。

なお、ＬＲＴ６が、偏差ΔＶを検出してからタップ切換動作を行うまでの最小の時間は、約５秒である。

図４は、ＳＶＣ１０の概略構成図である。

図４を参照して、ＳＶＣ１０は、高インピーダンス変圧器１４と、サイリスタ１８と、コンデンサ２０と、リアクトル２２と、変成器１６と、制御部１２とからなる。

ＳＶＣ１０では、高インピーダンス変圧器１４において無効電力が消費され、コンデンサ２０において無効電力が発生される。そして、これらの合計が交流母線８に対する無効電力の補償量となる。

交流母線８における電圧低下は、無効電力の過剰消費、すなわち遅れ側への力率低下によるものであり、ＳＶＣ１０が無効電力を供給することで、電圧の低下を抑制できる。このような無効電力の過剰消費は、大型電動機の運転による無効電力の消費や発電所の運転停止に伴う無効電力の供給停止などにより生じる。

一方、交流母線８における電圧上昇は、無効電力の過剰供給、すなわち進み側への力率低下によるものであり、ＳＶＣ１０が無効電力を消費することで、電圧の上昇を抑制できる。このような無効電力の過剰供給は、深夜帯における負荷電流の減少などにより生じる。

すなわち、「無効電力の補償」とは、交流母線８へ無効電力を供給することおよび交流母線８の無効電力を消費することを含む概念である。

ＳＶＣ１０は、サイリスタ１８の点弧角を制御して、高インピーダンス変圧器１４を流れるリアクトル電流を調整することにより、高インピーダンス変圧器１４において消費される無効電力を調整する。すなわち、ＳＶＣ１０内において消費される無効電力を制御することにより、ＳＶＣ１０が交流母線８に対して補償する無効電力を調整する。

上述のように、リアクトル電流を制御することにより、無効電力の補償量を調整するものは、ＴＣＲ（Thyristor Controlled Reactor）方式と称される。

なお、上述のＴＣＲ方式以外にも、コンデンサの開閉制御により無効電力の補償量を調整するＴＳＣ（Thyristor Switched Capacitor）方式およびＴＣＲ方式とＴＳＣ方式とを組合せた方式などを用いてもよい。

高インピーダンス変圧器１４は、無効電力を消費するための誘導性リアクタンス分の役割を果たす。また、高インピーダンス変圧器１４は、交流母線８の電圧をサイリスタ１８の動作電圧に適した電圧に変換する機能も有する。

サイリスタ１８は、高インピーダンス変圧器１４と接続され、制御部１２からの指令に応じて点弧角を変化させることで、消費される無効電力を調整する。

コンデンサ２０は、無効電力を発生させるための容量性リアクタンス分の役割を果たす。また、コンデンサ２０の容量は、高インピーダンス変圧器１４の容量の半分程度となるように選定するのが望ましい。

リアクトル２２は、コンデンサ２０で生じる高調波を抑制するために設けられ、コンデンサ２０の容量の７〜１３％程度に相当するように選定するのが望ましい。

変成器１６は、交流母線８と電磁的に結合され、交流母線８の電圧に応じた信号を制御部１２へ出力する。

制御部１２は、変成器１６から受けた信号により交流母線８の電圧を検出し、その検出した交流母線８の電圧と規定電圧との差に応じて、必要とする無効電力の補償量を算出する。そして、制御部１２は、その算出した無効電力の補償量に応じて、サイリスタ１８へ指令を与える。

図５は、ＳＶＣ１０の電圧調整の動作特性を示す図である。

図５を参照して、ＳＶＣ１０の制御部１２は、交流母線８の電圧と規定電圧との偏差ΔＶを算出し、偏差ΔＶが動作値以上となれば、偏差ΔＶに比例した無効電力Ｑを補償する。なお、上述のＬＲＴ６の動作特性と同様に、偏差ΔＶが動作値未満となる領域を不感帯と称す。

通常、電力の供給経路に存在する送電線や変圧器のインピーダンスに応じて電圧変動が生じるが、送電線や変圧器のインピーダンスでは、抵抗分に比較してリアクタンス分が十分大きい。そのため、電圧変動は、無効電流とリアクタンス分との積に比例するとみなすことができる。したがって、無効電流は、無効電力と比例するものであるから、ＳＶＣ１０は、交流母線８の電圧と規定電圧との偏差ΔＶに比例した無効電力Ｑを補償することにより、交流母線８の電圧変動を抑制できる。

なお、ＳＶＣ１０が偏差を検出してから無効電力を補償開始するまでの時間は、数サイクル（０．０３〜０．０５秒程度）である。

（電圧変動抑制方法）
図６は、ＬＲＴ６とＳＶＣ１０とにおける電圧変動抑制の動作特性を示す図である。

図６を参照して、大型の電動機の起動などによるフリッカ等の瞬時的な電圧変動は、ＬＲＴ６のタップ切換動作における特性曲線より下側の領域において生じる。そのため、ＬＲＴ６は、フリッカなどの瞬時的な電圧変動を抑制することはできない。

一方、同一の電圧変動量がより長い時間をかけて生じる場合には、ＬＲＴ６はタップ切換動作により電圧変動を抑制できる。

そこで、ＳＶＣ１０は、ＬＲＴ６のタップ切換動作における特性曲線より下側の領域において生じる電圧変動の変動速度を緩和することにより、ＬＲＴ６がタップ切換動作を行えるようにする。

図７は、ＬＲＴ６とＳＶＣ１０とにおける電圧変動抑制動作の概略を示す図である。

図７（ａ）は、交流母線８における電圧変動を示す。

図７（ｂ）は、ＳＶＣ１０における無効電力発生量を示す。

図７（ａ）を参照して、電源側の系統において大型の電動機が起動すると無効電力が消費され、交流母線８において瞬時的な電圧降下が生じる。

図７（ｂ）を参照して、ＳＶＣ１０は、交流母線８における電圧降下を検出して、無効電力を補償する。すると、図７（ａ）に示すように、交流母線８における電圧は、規定電圧近くまで上昇する。

その後、図７（ｂ）に示すように、ＳＶＣ１０は、所定の割合で無効電力の補償量を減じていく。補償量の減少に伴い、図７（ａ）に示すように、交流母線８における電圧も低下していく。そのため、交流母線８の電圧と規定電圧との偏差が増大する。

そして、ＬＲＴ６は、交流母線８の電圧と規定電圧との偏差が動作値以上となると、偏差の積算を開始する。さらに、ＬＲＴ６は、その積算値が所定の値を超えると、図７（ａ）に示すように、タップ上げ動作を行い、交流母線８の電圧を上昇させる。

最終的に、ＳＶＣ１０は、無効電力の補償量をゼロまで減じて、次の電圧変動が発生するまで待機する。

上述のように、ＳＶＣ１０とＬＲＴ６とが協調を取りながら、交流母線８における電圧変動を抑制する。

ところで、ＳＶＣ１０は、交流母線８の電圧変動の変動速度を緩和する機能を備えればよく、電圧変動を完全に抑制できる能力は必ずしも必要ではない。すなわち、ＳＶＣ１０は、想定される交流母線８の瞬時的な電圧変動に対して、その変動量および継続時間が許容値に収まるように容量を選定すればよい。

なお、上述では、交流母線８における電圧が低下した場合の動作について説明したが、電圧が上昇した場合には、ＳＶＣ１０が無効電力を消費し、ＬＲＴ６がタップ下げ動作を行うことで同様に電圧変動を抑制できることは言うまでもない。

図８は、ＳＶＣ１０の制御部１２における電圧調整動作を示すフローチャートである。

図８を参照して、制御部１２は、交流母線８の電圧と規定電圧との偏差を算出する（ステップＳ１００）。そして、制御部１２は、算出した偏差が動作値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。

算出した偏差が動作値以上でない場合（ステップＳ１０２においてＮＯの場合）には、制御部１２は、再度、交流母線８の電圧と規定電圧との偏差を算出する（ステップＳ１００）。

算出した偏差が動作値以上である場合（ステップＳ１０２においてＹＥＳの場合）には、制御部１２は、算出した偏差に比例した無効電力補償量を算出する（ステップＳ１０４）。そして、制御部１２は、算出した無効電力を補償するようにサイリスタ１８へ指令を与える（ステップＳ１０６）。

無効電力を補償した後、制御部１２は、無効電力補償量の減少速度を算出（ステップＳ１０８）し、その算出した減少速度に応じて、無効電力の補償量を減少させるようにサイリスタ１８へ指令を与える（ステップＳ１１０）。そして、制御部１２は、無効電力の補償量がゼロとなると処理を終了する。

図９は、ＬＲＴ６の制御部２６における電圧調整動作を示すフローチャートである。

図９を参照して、制御部２６は、交流母線８の電圧と規定電圧との偏差を算出する（ステップＳ２００）。そして、制御部２６は、算出した偏差が動作値以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０２）。

算出した偏差が動作値以上でない場合（ステップＳ２０２においてＮＯの場合）には、制御部２６は、偏差の積算値をリセット（ステップＳ２０８）した後、再度、交流母線８の電圧と規定電圧との偏差を算出する（ステップＳ２００）。

算出した偏差が動作値以上である場合（ステップＳ２０２においてＹＥＳの場合）には、制御部２６は、算出した偏差を積算する（ステップＳ２０４）。そして、制御部２６は、偏差の積算値が所定値以上か否かを判断する（ステップＳ２０６）。

偏差の積算値が所定値以上でない場合（ステップＳ２０６においてＮＯの場合）には、制御部２６は、再度、交流母線８の電圧と規定電圧との偏差を算出する（ステップＳ２００）。

偏差の積算値が所定値以上である場合（ステップＳ２０６においてＹＥＳの場合）には、制御部２６は、タップ切換動作を行うようにタップ切換部２４へ指令を与える（ステップＳ２０８）。そして、制御部２６は、処理を終了する。

（適用例１）
本発明を実際の電力系統に適用した場合の効果の一例を以下に示す。

図１０は、本発明を適用した電力系統１００の系統図である。

図１０を参照して、電力系統１００は、無限大母線５０と、変圧器５２，５４，６０，６２，６８，７０，７６と、交流母線７８，８０，８２，８，８６と、発電電動機５６と、発電機５８，６４，６６，７２と、ＬＲＴ６と、遮断器８８と、ＳＶＣ１０とからなる。

無限大母線５０は、電力系統１００に比較して系統容量が十分に大きく、電力系統１００の状態にかかわらず電圧は一定であり、電力系統１００との電力授受についても無制限とみなすことができる。

交流母線７８は、無限大母線５０と接続される。

変圧器５２および５４は、交流母線７８および８０との間に配置され、電圧を相互に変換する。

発電電動機５６は、変圧器５４の３次巻線に接続され、機械的に接続される負荷または動力源に応じて、電動機または発電機として機能する。たとえば、発電電動機５６は、揚水発電所におけるポンプ水車に接続される。そして、深夜など軽負荷時には、発電電動機５６は、電動機として機能し、上流のダムに水をくみ上げ、昼間などの重負荷時には、上流のダムからの放流を動力源として発電機として機能する。

発電機５８，６４，６６および７２は、それぞれ指令に従い所定の電力を発電し、その発電した電力をそれぞれ変圧器６０，６２，６８および７０を介して、交流母線８０および８２へ供給する。

交流母線８および８６は、それぞれＬＲＴ６および変圧器７６を介して交流母線８２と接続され、受電した電力を負荷へ供給する。

遮断器８８は、変圧器６８と交流母線８２とを接続する経路を開閉する。

ＳＶＣ１０は、交流母線８と接続され、交流母線８の無効電力を補償する。

交流母線７８の定格電圧は、２７５ｋＶであり、交流母線８０および８２の定格電圧は１５４ｋＶであり、交流母線８の定格電圧は７７ｋＶであり、交流母線８６の定格電圧は３３ｋＶである。

発電電動機５６の定格容量は、７８ＭＷであり、発電機５８，６４，６６および７２の定格容量は、それぞれ８２ＭＷ，７５ＭＷ，３０ＷＭおよび５８ＷＭである。

ＳＶＣ１０の定格容量は、２０ＭＶａｒである。

また、ＬＲＴ６の動作値は、規定電圧に対して±１．１％とし、ＳＶＣ１０の動作値は、規定電圧に対して±１．２％とする。

なお、図中の矢印は、電力系統１００内の潮流分布を表しており、ｊを虚数単位として、実数部が有効電力（ＭＷ）を意味し、虚数部が無効電力（ＭＶａｒ）を意味する。

適用例１においては、発電電動機５６の起動に伴う交流母線８における電圧変動の抑制効果について説明する。

本発明を適用しない場合には、発電電動機５６の起動に伴い交流母線８において、約５％の電圧低下が約１秒間にわたり生じていた。そのため、電圧低下により負荷に含まれるサイリスタ装置などが停止するなどの影響が生じていた。

図１１は、発電電動機５６の起動直後の潮流分布を示す図である。

図１１を参照して、発電電動機５６が接続されている変圧器５４に対して、交流母線８０から多くの無効電力が流入しているのがわかる。つまり、発電電動機５６の起動および運転により多くの無効電力が消費される。

図１２は、発電電動機５６の起動に伴う交流母線８の電圧変動とＳＶＣ１０の補償量とを示す図である。

図１２を参照して、発電電動機５６が起動した直後には、交流母線８の電圧が瞬時的に低下する。ＳＶＣ１０は、この瞬時的な電圧低下を検出して、電圧低下が１．２％以上となると無効電力を発生する。その結果、交流母線８の電圧低下は、約５％から約２．７９％へ低減され、さらに、その継続時間は、約１秒から約０．１秒へ短縮される。

そのため、発電電動機５６の起動から約０．１秒後には、交流母線８の電圧は起動前の電圧値にほぼ回復する。

さらに、ＳＶＣ１０は、無効電力の発生量が１０分間でゼロとなるように、発生量を減じていく。その過程において、電圧低下が１．１％以上となると、ＬＲＴ６がタップ上げ動作を行う。したがって、発電電動機５６の起動および運転に伴い、ＬＲＴ６は、ＳＶＣ１０が無効電力の発生量を減じていく間に、１または２回のタップ上げ動作を行う。

上述のように、本発明を適用することにより、発電電動機５６の起動に伴う交流母線８の電圧変動を抑制することができた。

（適用例２）
再び、図１０を参照して、適用例２においては、遮断器８８の開放に伴う潮流分布の変化による交流母線８における電圧変動の抑制効果について説明する。

無限大母線５０と、変圧器５２，５４，６０，６２，６８，７０，７６と、交流母線７８，８０，８２，８４，８６と、発電電動機５６と、発電機５８，６４，６６，７２と、ＬＲＴ６と、ＳＶＣ１０とについては適用例１と同様であるので詳細な説明は省略する。

また、発電電動機５６は運転を休止している。

本発明を適用しない場合には、遮断器８８の開放に伴い交流母線８において、約４％の電圧低下が継続して生じていた。

図１３は、遮断器８８の開放に伴う交流母線８の電圧変動とＳＶＣ１０の補償量とを示す図である。

図１３を参照して、遮断器８８が経路を開放した直後には、交流母線８の電圧が低下する。ＳＶＣ１０は、この電圧低下を検出して、電圧低下が１．２％以上となると無効電力を発生する。その結果、交流母線８の電圧低下は、約４％から約１．３４％へ低減され、さらに、その継続時間は、約０．１秒に抑制される。

そのため、遮断器８８の開放から約０．０９秒後には、交流母線８の電圧は開放前の電圧値にほぼ回復する。

さらに、上述の適用例１と同様に、ＳＶＣ１０は、無効電力の発生量が１０分間でゼロとなるように、発生量を減じていく。その過程において、電圧低下が１．１％以上となると、ＬＲＴ６がタップ上げ動作を行う。

上述のように、本発明を適用することにより、遮断器８８の開放に伴う交流母線８の電圧変動を抑制することができた。

なお、上述の説明では、第１の電圧調整手段をＬＲＴで実現する場合について説明したが、ＬＲＴ以外にも、負荷時タップ切換装置を用いてもよい。

また、第２の電圧調整手段をＳＶＣで実現する場合について説明したが、ＳＶＣ以外にも、自励式ＳＶＣや同期調相機などを用いてもよい。

実施の形態によれば、ＳＶＣは、ＬＲＴの不感帯の値程度まで母線電圧を調整できる能力を有すればよいので、規定電圧まで調整する能力を有する場合に比較して、無効電力補償能力が小さくて済むため低コスト化が実現できる。また、ＳＶＣは、母線電圧の電圧と規定電圧との偏差を検出した後、数サイクルで電圧調整動作を行うので、フリッカ等の瞬時的な電圧変動を抑制できる。よって、低コスト化を実現しつつ、交流母線に生じるさまざまな電圧変動を抑制できる。

また、実施の形態によれば、瞬時的な電圧変動を抑制するために予め隣接する発電機から無効電力を過剰に供給するなどの運用制約を受けるような電力系統においては、そのような運用制約を解消できる。よって、運用制約がなくなることにより、最も経済的な運転パターンで発電機を運転できるようになるため、発電コストを低減できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態に従う電圧変動抑制システムの概略構成図である。 ＬＲＴの概略構成図である。 ＬＲＴの電圧調整の動作特性を示す図である。 ＳＶＣの概略構成図である。 ＳＶＣの電圧調整の動作特性を示す図である。 ＬＲＴとＳＶＣとにおける電圧変動抑制の動作特性を示す図である。 ＬＲＴとＳＶＣとにおける電圧変動抑制動作の概略を示す図である。 ＳＶＣの制御部における電圧調整動作を示すフローチャートである。 ＬＲＴの制御部における電圧調整動作を示すフローチャートである。 本発明を適用した電力系統の系統図である。 発電電動機の起動直後の潮流分布を示す図である。 発電電動機の起動に伴う交流母線の電圧変動とＳＶＣの補償量とを示す図である。 遮断器の開放に伴う交流母線の電圧変動とＳＶＣの補償量とを示す図である。

符号の説明

２ 電圧変動抑制システム、６ 負荷時タップ切換変圧器（ＬＲＴ）、８，７８，８０，８２，８６ 交流母線、１０ 無効電力補償装置（ＳＶＣ）、１２，２６ 制御部、１４ 高インピーダンス変圧器、１６，２８ 変成器、１８ サイリスタ、２０ コンデンサ、２２ リアクトル、２４ タップ切換部、３０ 巻線部、５０ 無限大母線、５２，５４，６０，６２，６８，７０，７６ 変圧器、５６ 発電電動機、５８，６４，６６，７２ 発電機、８８ 遮断器、１００ 電力系統、Ｑ 無効電力、ΔＶ 偏差。

Claims (6)

1. 電源側から送電された電力を負荷に供給する交流母線に接続された第１および第２の電圧調整手段を用いて前記交流母線に生じる電圧変動を抑制する方法であって、
   前記交流母線の電圧と規定電圧との偏差が第１の動作値以上となると、前記第１の電圧調整手段が前記交流母線の電圧を調整する第１のステップと、
   前記第１の電圧調整手段による電圧調整が完了するまでの間に前記偏差が第２の動作値以上となると、前記偏差が前記第１の動作値程度となるように前記第２の電圧調整手段が前記交流母線の電圧を調整する第２のステップとを含む、電圧変動を抑制する方法。
2. 前記第１の電圧調整手段は、前記交流母線と前記電源側との間に配置され、変圧比を切換えることにより前記交流母線の電圧を段階的に調整する負荷時電圧調整装置であり、
   前記第２の電圧調整手段は、前記交流母線の無効電力を補償することにより前記交流母線の電圧を調整する無効電力調整装置である、請求項１に記載の電圧変動を抑制する方法。
3. 前記第２のステップは、
   前記偏差が第２の動作値以上となると、前記偏差に比例した無効電力を補償するステップと、
   前記補償した無効電力を所定の速度で減ずるステップとを含む、請求項２に記載の電圧変動を抑制する方法。
4. 電源側から送電された電力を負荷に供給する交流母線と、
   前記交流母線に接続された第１および第２の電圧調整手段とを備え、
   前記第１の電圧調整手段は、前記交流母線の電圧と規定電圧との偏差が第１の動作値以上となると、前記交流母線の電圧を調整する手段を含み、
   前記第２の電圧調整手段は、前記第１の電圧調整手段による電圧調整が完了するまでの間に前記偏差が第２の動作値以上となると、前記偏差が前記第１の動作値程度となるように前記交流母線の電圧を調整する手段を含む、電圧変動抑制システム。
5. 前記第１の電圧調整手段は、前記交流母線と前記電源側との間に配置され、変圧比を切換えることにより前記交流母線の電圧を段階的に調整する負荷時電圧調整装置であり、
   前記第２の電圧調整手段は、前記交流母線の無効電力を補償することにより前記交流母線の電圧を調整する無効電力調整装置である、請求項４に記載の電圧変動抑制システム。
6. 前記第２の電圧調整手段は、
   前記偏差が第２の動作値以上となると、前記偏差に比例した無効電力を補償する手段と、
   前記補償した無効電力を所定の速度で減ずる手段とをさらに含む、請求項５に記載の電圧変動抑制システム。

Images