JP2011120396A

JP2011120396A - トランスの同期投入方式

Info

Publication number: JP2011120396A
Application number: JP2009276356A
Authority: JP
Inventors: Akio Suzuki; 明夫鈴木; Mitsutoshi Yamamoto; 光俊山本
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2011-06-16

Abstract

【課題】インバータを用いてトランスを励磁し電力系統に同期投入する場合に、同期投入に要する時間を短縮するとともに、インバータの過電流を防止する。
【解決手段】一次側が遮断器ＣＢを介して電力系統に連系されるトランスＴｒを、二次側からインバータＩＮＶにより励磁するに当たり、励磁電流の値を検出器ＣＴにて検出し、その値に応じてインバータ出力電圧の上昇速度を変化させることで、励磁電流が所定値を超えないように抑制する。
【選択図】図１

Description

この発明は、遮断器を投入してトランスを電力系統に連系させる場合の、トランスの同期投入方式に関する。

図４に、例えば特許文献１に記載されている、この種の従来例を示す。
図４では、一次側が遮断器１３を介して系統に接続されたトランス１５を、二次側からインバータ１７を用いて所定の速度で電圧を上昇させ（ソフトスタートさせ）て行きながら励磁し、系統電圧２６をトランス二次側電圧に換算した値と実際のトランス二次側電圧２８とが、同一の振幅・位相となった同期状態において、遮断器１３を投入して系統に連系することで、励磁突入電流の抑制を図るようにしている。

特開平１０−０４２４７５号公報

しかし、上記のような方式では、トランスが電力系統から解列された際に、鉄心に残った磁束（残留磁束）による偏磁を抑制しながら、励磁電流（インバータ出力電流）をインバータが運転可能な電流値以下に抑えるため、緩やかにインバータ出力電圧を上昇させる必要がある。このため、同期化を行ない、遮断器を投入して電力系統に連系させるまでに時間が掛かる。

その結果、短時間で連系し装置を運用することが困難になるという問題が発生する。また、同期投入に要する時間を短縮するためにソフトスタート時間を短くすると、残留磁束の消磁ができず、残留磁束による偏磁によりインバータが過電流になるという問題も生じる。
従って、この発明の課題は、同期投入に要する時間を短縮し、インバータの過電流を防止することにある。

上記のような課題を解決するため、請求項１の発明では、一次側が遮断器を介して電力系統に連系されるトランスを、二次側からインバータを用いて励磁し、電力系統と同期させてから遮断器を投入するトランスの同期投入方式において、
前記インバータ励磁電流の値に応じて出力電圧の上昇速度を変化させることにより、励磁電流を所定値以下となるように抑制することを特徴とする。
この請求項１の発明においては、前記所定値を、インバータの過電流レベルとすることができる（請求項２の発明）。

この発明によれば、トランス同期投入時のソフトスタート時間を短縮でき、かつインバータの過電流を防止できるので、短時間での系統連系および無効電力補償等の装置の運用が可能となる。

この発明の実施の形態を示す構成図である。図１における電圧上昇率の切り換え動作を説明する説明図である。図１におけるインバータ出力電圧，電流の変化を説明する説明図である。従来例を示す構成図である。

図１はこの発明の実施形態を示す構成図である。
系統電圧Ｖｓは電圧検出器ＰＴ１で検出され、インバータＩＮＶの出力電圧Ｖｉは電圧検出器ＰＴ２で検出される。電圧検出器ＰＴ１で検出された系統電圧Ｖｓは電圧指令生成器ＳＳに入力され、インバータＩＮＶの運転指令に基づき零ホールドが解除されると、電圧指令生成器ＳＳは予め設定された電圧上昇率を以って、零電圧からＶｓまで電圧指令Ｖｒｅｆを順次上げて行く。

上記電圧指令Ｖｒｅｆと電圧Ｖｉとの偏差は電圧調節器ＡＶＲに入力され、ここでＶｓとＶｉの振幅と位相を一致させるための駆動指令λが生成される。パルス生成器ＰＷＭはこの駆動指令λに基づきインバータＩＮＶの駆動パルスを生成し、トランスＴｒをその二次側から励磁する。そして、ＶｓとＶｉが同一の振幅，位相となった時点で遮断器ＣＢを投入し、系統に連系する。

ここで、電圧指令生成器ＳＳの電圧上昇率を、電流検出器ＣＴで検出した励磁電流（インバータ出力電流）Ｉ０の値により切り換えており、その様子を図２，図３に示す。
インバータＩＮＶが停止した状態で遮断器ＣＢを開放し、トランスＴｒを系統から解列すると、解列時の系統電圧位相φに依存した残留磁束が発生する。一例として、系統電圧位相φ＝９０〜１８０°の間のφ＝φｒで遮断器ＣＢが開放された場合を例に説明する。

φ＝φｒで遮断器ＣＢが開放されると、トランス鉄心のＢ−Ｈ特性により、図２（ａ）のように磁束Ｂｒが残留する。磁束Ｂｒが残留している状態で、インバータＩＮＶを用いてトランスを二次側から励磁すると、図２（ｂ）のようにＢ−Ｈカーブが正側に偏った（偏磁）状態で励磁される。インバータ出力電圧Ｖｉが小さいときは、鉄心の磁束密度は、偏磁していても飽和磁束Ｂｍに対して余裕あるレベルなので、Ｉ０の増加は僅かである。しかし、電圧Ｖｉが大きくなってくると、偏磁している極性の飽和磁束が図２（ｃ）のようにＢｍに近付き、Ｉ０は急激に増加する。

そこで、鉄心の磁束密度がＢｍに近付き、Ｉ０が急激に増加して所定の電流値Ｉ０ｘに達するまで（図３のｔ０〜ｔ１期間）は、電圧Ｖｉを急激に上昇させ、Ｉ０ｘを超えると図３のｔ１〜ｔ３期間のように、ＶｉをＶｓまで緩やかに上昇させる。Ｖｉの上昇率を緩やかにすると、Ｉ０の増加も緩やかとなる。交流での励磁を続けることにより、Ｂｒは徐々に消磁され（図２（ｄ），図３のｔ２〜ｔ４期間）、偏磁は解消される。

ここで、Ｉ０ｘは、Ｉ０がＩ０ｘに達した後、Ｖｉを緩やかに上昇させた場合に想定される最大の励磁電流値Ｉ０ｍａｘが、インバータの過電流レベルを超えない値とする。そして、ＶｉがＶｓに同期する図３のｔ３時点で遮断器ＣＢを投入し、トランスＴｒを系統に連系する。
以上のように、Ｉ０が増加するまでは、Ｖｉを急激に上昇させることで同期投入に要する時間を短縮し、また、Ｉ０が増加した後はＶｉを緩やかに上昇させることでＩ０の増加を抑制し、インバータが過電流にならないようにする。

ＰＴ１，ＰＴ２…電圧検出器、ＣＢ…遮断器、ＣＴ…電流検出器、ＳＳ…電圧指令生成器、Ｔｒ…トランス、ＡＶＲ…電圧調節器、ＰＷＭ…パルス生成器、ＩＮＶ…インバータ。

Claims

一次側が遮断器を介して電力系統に連系されるトランスを、二次側からインバータを用いて励磁し、電力系統と同期させてから遮断器を投入するトランスの同期投入方式において、
前記インバータ励磁電流の値に応じて出力電圧の上昇速度を変化させることにより、励磁電流を所定値以下となるように抑制することを特徴とするトランスの同期投入方式。
前記所定値を、インバータの過電流レベルとすることを特徴とする請求項１に記載のトランスの同期投入方式。