JP2012039728A - 電圧フリッカ抑制装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 電圧フリッカの要因となるすべての因子を加味することにより、電圧フリッカを生じさせる負荷が接続される負荷母線における電圧フリッカを十分に抑制することが可能な電圧フリッカ抑制装置を提供する。
【解決手段】
静止形無効電力補償装置10の無効電力変動補償制御手段20からの出力信号S1と、高調波電流変動補償制御手段30からの出力信号S2と、逆相電流変動補償制御手段40からの出力信号S3と、有効電力変動補償制御手段50からの出力信号S4に基づき、負荷母線4の電圧変動を抑制する最終変動補償信号S5を電圧変動補償電流発生部70へ入力するSVC指令制御手段60とを備える。
【選択図】 図1
【解決手段】
静止形無効電力補償装置10の無効電力変動補償制御手段20からの出力信号S1と、高調波電流変動補償制御手段30からの出力信号S2と、逆相電流変動補償制御手段40からの出力信号S3と、有効電力変動補償制御手段50からの出力信号S4に基づき、負荷母線4の電圧変動を抑制する最終変動補償信号S5を電圧変動補償電流発生部70へ入力するSVC指令制御手段60とを備える。
【選択図】 図1
Description
この発明は、無効電力の変動などに起因する負荷母線の電圧フリッカを抑制するための電圧フリッカ抑制装置に関する。
製鋼用のアーク炉では、黒鉛電極とスクラップとの間に大電流アークを発生させ、このアーク熱でスクラップを溶解している。アーク炉においては、スクラップの溶け落ちによってアークが突然短絡するなど、アーク長の変動に伴ってアーク電流の不規則な脈動が生じる。そのため、アーク炉が接続される負荷母線の電圧が不規則な変動をし、これが一般負荷である照明などのちらつき(フリッカ)の原因となっている。
電圧フリッカは、無効電力の不規則な周期の変動などが原因であるため、例えばスイッチング素子などを用いて高速かつ連続可変的に無効電力を調整することで、電圧フリッカを抑制することが可能である。従来から、静止形無効電力補償装置を用いて電圧フリッカを抑制する技術は知られている(例えば、特許文献1、2、3参照)。これらの技術では、電圧フリッカを抑制するために、電圧フリッカの要因である無効電力変動成分、逆相電流変動成分、高調波電流変動成分などに対して補償を行うようにしている。
しかし、電圧フリッカの要因は、電圧フリッカを生じさせる負荷の種類によっても異なるが、図9に示すあるアーク炉の電圧フリッカ要因因子の一例としては、概ね無効電力変動成分が40%、逆相電流変動成分が20%、高調波電流変動成分が20%、有効電力変動成分が20%となっており、4つの電圧フリッカ要因因子に分解可能である。このうち、上述の静止形無効電力補償装置によって電圧フリッカを抑制できるのは、無効電力変動成分、逆相電流変動成分、高調波電流変動成分に対してのみであり、有効電力変動成分についての対策は、従来は行われていなかった。すなわち、従来は、特許文献1〜3のように、無効電力変動成分、逆相電流変動成分を主眼とし、必要に応じて高調波電流変動成分に対して補償を行うようにしているが、この方式では電圧フリッカを十分に抑制することができず、電圧フリッカの抑制効果を高めることが難しい。したがって、電圧フリッカを十分に抑制するためには、電圧フリッカの要因となるすべての因子を加味した制御が望まれる。
そこでこの発明は、電圧フリッカの要因となるすべての因子を加味することにより、電圧フリッカを生じさせる負荷が接続される負荷母線における電圧フリッカを十分に抑制することが可能な電圧フリッカ抑制装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために請求項1に記載の発明は、電圧フリッカを生じさせる負荷が接続される負荷母線の電圧変動を電力補償手段によって抑制する電圧フリッカ抑制装置であって、前記負荷に対応する無効電力変動成分を検出し、該無効電力変動成分に基づく前記負荷母線の電圧変動分を抑制する無効電力変動補償制御手段と、前記負荷に対応する高調波電流変動成分を検出し、該高調波電流変動成分に基づく前記負荷母線の電圧変動分を抑制する高調波電流変動補償制御手段と、前記負荷に対応する逆相電流変動成分を検出し、該逆相電流変動成分に基づく前記負荷母線の電圧変動分を抑制する逆相電流変動補償制御手段と、前記負荷に対応する有効電力変動成分を検出し、該有効電力変動成分に基づく前記負荷母線の電圧変動分を抑制する有効電力変動補償制御手段と、前記無効電力変動補償制御手段からの出力信号と、前記高調波電流変動補償制御手段からの出力信号と、前記逆相電流変動補償制御手段からの出力信号と、前記有効電力変動補償制御手段から出力信号とに基づき、前記負荷母線の電圧変動を抑制する最終変動補償信号を前記電力補償手段へ入力する最終指令制御手段と、を備えたことを特徴とする電圧フリッカ抑制装置である。
この発明によれば、最終変動補償信号に有効電力変動分が加味され、この有効電力変動分が加味された最終変動補償信号が最終指令制御手段から電力補償手段へ出力され、電力補償手段によって負荷母線の電圧フリッカが抑制される。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の電圧フリッカ抑制装置において、前記無効電力変動補償制御手段からの出力信号と、前記高調波電流変動補償制御手段からの出力信号と、前記逆相電流変動補償制御手段からの出力信号と、前記有効電力変動補償制御手段からの出力信号は、スイッチなどを介して選択的に前記最終指令制御手段に入力可能となっていることを特徴としている。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の電圧フリッカ抑制装置において、前記無効電力変動補償制御手段からの出力信号と、前記高調波電流変動補償制御手段からの出力信号と、前記逆相電流変動補償制御手段からの出力信号と、前記有効電力変動補償制御手段からの出力信号は、補償上限値がそれぞれ任意に設定可能となっており、各補償上限値が設定された前記各出力信号は前記最終指令制御手段に入力可能となっていることを特徴としている。
請求項1に記載の発明によれば、各変動補償制御手段からの出力信号に基づく最終変動補償信号を電力補償手段へ入力するようにしているので、電圧フリッカの要因となるすべての因子を加味した制御を行うことが可能となり、負荷母線の電圧フリッカを十分に抑制することができる。これにより、負荷母線に接続される照明などのちらつきを防止することができ、負荷母線に供給される電力の品質を高めることができる。
また、電力品質が向上することにより、負荷母線に系統連系可能なケースが増加し、電力需要の新規開拓を図ることができる。さらに、電力補償手段による電圧フリッカ抑制能力が向上するため、その分、電力補償手段の容量を低減することが可能となり、電圧フリッカ抑制装置の導入コストを低減することができる。
請求項2に記載の発明によれば、各変動補償制御手段からの出力信号は、スイッチを介して選択的に最終指令制御手段に入力可能となっているので、電圧フリッカの要因のうち特定の因子だけを加味した制御が可能となる。
請求項3に記載の発明によれば、各変動補償制御手段からの出力信号は、補償上限値がそれぞれ任意に設定可能となっており、各補償上限値が設定された各出力信号は前記最終指令制御手段に入力可能となっているので、電圧フリッカの要因因子の割合に応じた制御が可能となる。
つぎに、この発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。
図1ないし図8は、この発明の実施の形態を示している。図1および図2は、電圧フリッカ抑制装置としての静止形無効電力補償装置10を製鋼用のアーク炉5に適用した場合を示している。この実施の形態においては、静止形無効電力補償装置10は、従来の静止形無効電力補償装置が有する機能の他に、電圧フリッカをさらに抑制するための有効電力変動補償機能を付加したものから構成されている。
図2に示すように、電力系統に存在する電源1は電力系統を介して負荷母線4に供給されており、負荷であるアーク炉5は負荷母線4に接続されている。図2に示すように、負荷母線4の電圧変動は、ΔV≒R・ΔP+X・ΔQで表される。ここで、Rは電力系統の線路抵抗、ΔPは負荷の有効電力変動量、Xは電力系統の線路リアクタンス、ΔQは負荷の無効電力変動量である。
静止形無効電力補償装置10は、逆相成分検出部14、位相同期回路部15、正相成分検出部16、成分分離部17、無効電力変動補償制御手段20、高調波電流変動補償制御手段30、逆相電流変動補償制御手段40、有効電力変動補償制御手段50、最終指令制御手段としてのSVC指令制御手段60、電力補償手段としての電圧変動補償電流発生部70を有している。静止形無効電力補償装置10は、計器用変流器11および計器用変圧器12を介して必要なアーク炉5の負荷電流情報と負荷母線4の電圧情報を取り入れるようになっている。
計器用変流器11は、負荷母線4とアーク炉5とを接続する回路の途中に設けられており、アーク炉5に流れる負荷電流を間接的に検出する機能を有している。計器用変圧器12は、アーク炉5が接続される負荷母線4におけるアーク炉5の近傍に設けられており、負荷母線4の電圧を間接的に検出する機能を有している。計器用変流器11によって検出された負荷電流信号Iは、加減算部13および逆相成分検出部14に流れるようになっている。加減算部13は、負荷電流信号Iと逆相成分検出部14からの逆相電流信号Inとを加減算し、加減算された電流信号が正相成分検出部16に送られるようになっている。正相成分検出部16は、逆相を除く正相成分の電流信号Ipのみを検出する機能を有している。正相成分検出部16からの正相電流信号Ipは、成分分離部17に送られるようになっている。
計器用変圧器12によって検出された負荷母線4の電圧信号Vは、位相同期回路部(PLL:Phase Locked Loop)15に入力されている。位相同期回路部15からは、負荷母線4の電圧に対応する電圧信号Vが逆相成分検出部14と成分分離部17に向けて出力されるようになっている。成分分離部17は、正相成分検出部16からの正相電流信号Ipおよび位相同期回路部15からの負荷母線4の電圧に対応する電圧信号Vに基づき、無効電力変動補償制御手段20、高調波電流変動補償制御手段30、有効電力変動補償制御手段50へ成分信号Q(無効電力成分)、Ih(高調波電流成分)、P(有効電力成分)をそれぞれ出力するようになっている。すなわち、成分分離部17からは、無効電力変動補償制御手段20に向けて成分信号Qが出力されるとともに、高調波電流変動補償制御手段30には成分信号Ih(逆相電流成分)が出力され、有効電力変動補償制御手段50には成分信号Pが出力されるようになっている。また、逆相成分検出部14からは、逆相電流変動補償手段40へ成分信号Inが出力されるようになっている。
無効電力変動補償制御手段20は、無効電力変動分検出部21と、無効電力APC(APC:Automatic Power Control)22と、乗算部23と、第1のスイッチ24などから構成されている。無効電力変動補償制御手段20は、成分信号Qから無効電力変動成分ΔQを検出し、この無効電力変動成分ΔQに基づく負荷母線4の電圧変動分を抑制する機能を有している。無効電力APC22は、無効電力変動成分ΔQに基づき、無効電力APCゲインを出力し、有効に電圧フリッカを抑制するための制御を行う機能を有している。
ここで、無効電力APC22の機能について、図3および図4を用いて説明する。静止形無効電力補償装置10は、負荷無効電力変動を補償する機能を有しているが、実際には装置容量に限界があるため、定格容量以上の変動に応答することができない。つまり、図3の特性K1に示すように、静止形無効電力補償装置10は、負荷無効電力変動に対応して定格容量も増加するのが理想であるが、実際には定格容量または任意の補償上限値以上の変動には応答することができず、定格容量は図3の特性K2となってしまう。そこで、図4の特性K3に示すように、負荷無効電力変動が静止形無効電力補償装置10の定格容量または任意の補償上限値以上になると、ゲインを乗じた無効電力を出力することによって、有効に電圧フリッカを抑制するようにしている。
例えば、図5(a)に示すような負荷無効電力の変動が生じた際には、APC制御により定格無効電力が定格容量または任意の補償上限値以上の変動であっても、図5(b)に示すように、負荷無効電力の変動に応じて有効に追従する無効電力が出力される。これは、後述する高調波電流変動、逆相電流変動、有効電力変動についても、同様にAPC制御を行うことにより、静止形無効電力補償装置10を有効に活用することが可能となる。図2に示すように、無効電力変動補償制御手段20においては、無効電力変動検出分ΔQと無効電力APCゲインが入力される乗算部23の出力側には、第1のスイッチ24などが接続されており、乗算部23からの出力信号S1は、第1のスイッチ24などを介してSVC指令制御手段60に送られるようになっている。
高調波電流変動補償制御手段30は、高調波変動成分検出部31と、高調波APC32と、乗算部33と、第2のスイッチ34などから構成されている。高調波電流変動補償制御手段30は、成分信号Ihから高調波電流変動成分ΔIhを検出し、この高調波電流変動成分ΔIhに基づく負荷母線4の電圧変動分を抑制する機能を有している。高調波APC32は、高調波電流変動成分ΔIhに基づき、高調波APCゲインを出力し、有効に電圧フリッカを抑制するための制御を行う機能を有している。ここでは、高調波電流変動成分ΔIhに基づく負荷母線4の電圧変動分を抑制する機能から電圧フリッカを抑制するための制御について説明したが、例えば成分分離部17からの高調波電流成分Ihを打ち消すための高調波電流を電圧変動補償電流発生部70から出力させる機能でもよい。
高調波APC32の機能については、原理的に無効電力APC22の機能と同様であり、高調波電流変動が電圧変動補償電流発生部70の定格容量または任意の補償上限値以上になると、ゲインを乗じた出力制御を行うことによって、有効に電圧フリッカを抑制するようにしている。図2に示すように、高調波変動補償制御手段30では、高調波電流変動成分ΔIhと高調波APCゲインが入力される乗算部33の出力側には、第2のスイッチ34などが接続されており、乗算部33からの出力信号S2は、第2のスイッチ34などを介してSVC指令制御手段60に送られるようになっている。
逆相電流変動補償制御手段40は、逆相変動分検出部41と、逆相APC42と、乗算部43と、第3のスイッチ44などから構成されている。逆相電流変動補償制御手段40は、成分信号Inから逆相電流変動成分ΔInを検出し、この逆相電流変動成分ΔInに基づく負荷母線4の電圧変動分を抑制する機能を有している。逆相APC42は、逆相電流変動成分ΔInに基づき、逆相APCゲインを出力し、有効に電圧フリッカを抑制するための制御を行う機能を有している。ここでは、逆相電流変動成分ΔInに基づく負荷母線4の電圧変動分を抑制する機能から電圧フリッカを抑制するための制御について説明したが、例えば逆相成分検出部14からの逆相電流成分Inを打ち消すための逆相電流を電圧変動補償電流発生部70から出力させる機能でもよい。
逆相APC42の機能については、原理的に無効電力APC22の機能と同様であり、逆相電流変動が電圧変動補償電流発生部70の定格容量または任意の補償上限値以上になると、ゲインを乗じた出力制御を行うことによって、有効に電圧フリッカを抑制するようにしている。図2に示すように、逆相電流変動補償制御手段40では、逆相電流変動成分ΔInと逆相APCゲインが入力される乗算部43の出力側には、第3のスイッチ44などが接続されており、乗算部43からの出力信号S2は、第3のスイッチ44などを介してSVC指令制御手段60に送られるようになっている。
有効電力変動補償制御手段50は、有効電力変動分検出部51と、有効電力APC52と、乗算部53と、第4のスイッチ54などから構成されている。有効電力変動補償制御手段50は、成分信号Pから有効電力変動成分ΔPを検出し、この有効電力変動成分ΔPに基づく負荷母線4の電圧変動分を抑制する機能を有している。有効電力APC52は、有効電力変動成分ΔPに基づき、有効電力APCゲインを出力し、有効に電圧フリッカを抑制するための制御を行う機能を有している。
有効電力APC52の機能については、原理的に無効電力APC22の機能と同様であり、有効電力変動が電圧変動補償電流発生部70の定格容量または任意の補償上限値以上になると、ゲインを乗じた出力制御を行うことによって、有効に電圧フリッカを抑制するようにしている。図2に示すように、有効電力変動補償制御手段50では、有効電力変動成分ΔPと有効電力APCゲインが入力される乗算部53の出力側には、第4のスイッチ54などが接続されており、乗算部53からの出力信号S4は、第4のスイッチ54などを介してSVC指令制御手段60に送られるようになっている。
最終指令制御手段としてのSVC指令制御手段60は、総加減算部61と、最終APC62と、乗算部63とから構成されている。SVC指令制御手段60は、無効電力変動補償制御手段20からの出力信号S1と、高調波電流変動補償制御手段30からの出力信号S2と、逆相電流変動補償制御手段40からの出力信号S3と、有効電力変動補償制御手段50からの出力信号S4に基づき、負荷母線4の電圧変動を抑制する最終変動補償信号S5を電圧変動補償電流発生部70へ入力する機能を有している。
図2に示すように、SVC指令制御手段60における総加減算部61には、無効電力変動補償制御手段20からの出力信号S1と、高調波電流変動補償制御手段30からの出力信号S2と、逆相電流変動補償制御手段40からの出力信号S3、有効電力変動補償制御手段50からの出力信号S4がそれぞれ入力可能となっている。最終APC62は、電圧フリッカを生じさせる4つの因子(無効電力変動、高調波電流変動、逆相電流変動、有効電力変動)を加味し、有効に電圧フリッカを抑制するための制御を行う機能を有している。
最終APC62の機能については、原理的に無効電力APC22の機能と同様であり、無効電力変動、高調波電流変動、逆相電流変動、有効電力変動を総合した変動が電圧変動補償電流発生部70の定格容量以上になると、ゲインを乗じた出力制御を行うことによって、有効に電圧フリッカを抑制するようにしている。図2に示すように、SVC指令制御手段60では、乗算部63からの最終変動補償信号S5は、電力補償手段としての電圧変動補償電流発生部70に入力されるようになっている。
電圧変動補償電流発生部70は、静止形無効電力補償装置(SVC:Static Var Compensation)の構成要素の一部である。SVCには、自励式SVC
(STATCOM:STATic synchronous COMpensator)と他励式SVCとがあり、自励式SVCは電力品質改善用として一般的に無効電力補償機能、高調波電流補償機能、逆相電流補償機能を有しており、他励式SVCは電力品質改善用として一般的に無効電力補償機能を有している。電圧変動補償電流発生部70は、SVC指令制御手段60からの最終変動補償信号S5に基づき、電圧フリッカなど電力品質を悪化させる電流を打ち消すための電流を負荷母線4側に出力するようになっている。
(STATCOM:STATic synchronous COMpensator)と他励式SVCとがあり、自励式SVCは電力品質改善用として一般的に無効電力補償機能、高調波電流補償機能、逆相電流補償機能を有しており、他励式SVCは電力品質改善用として一般的に無効電力補償機能を有している。電圧変動補償電流発生部70は、SVC指令制御手段60からの最終変動補償信号S5に基づき、電圧フリッカなど電力品質を悪化させる電流を打ち消すための電流を負荷母線4側に出力するようになっている。
つぎに、静止形無効電力補償装置10の動作および作用について説明する。
アーク炉5の運転中には、負荷母線4側からアーク炉5に電力が供給され、アーク熱によってアーク炉5内のスクラップが溶解される。アーク炉5においては、スクラップの溶け落ちによってアークが突然短絡するなど、アーク長の変動に伴ってアーク電流の不規則な脈動が生じる。そのため、負荷母線4の電圧が不規則に変動し、負荷母線4に接続されている照明などにちらつきが生ずる。本発明においては、負荷母線4に静止形無効電力補償装置10を接続することにより、アーク炉5による電圧フリッカの発生を抑制している。
図2に示すように、アーク炉5の運転中には、負荷母線4側からアーク炉5に流れる負荷電流Iが計器用変流器11によって検出され、負荷母線4の電圧は計器用変圧器12によって検出される。検出された負荷電流に対応する負荷電流信号Iは、逆相成分検出部14および正相成分検出部16に入力される。正相成分検出部16では、負荷電流における正相成分信号Ipが検出され、正相成分信号Ipは成分分離部17に入力される。検出された負荷母線4の電圧に対応する電圧信号Vは、逆相成分検出部14および成分分離部17に入力される。
つぎに、成分分離部17からは成分信号Q(無効電力成分)、Ih(高調波電流成分)、P(有効電力成分)が出力され、そのうち成分信号Qは無効電力変動補償制御手段20に入力され、成分信号Ihは高調波電流変動補償制御手段30に入力され、成分信号Pは有効電力変動補償制御手段50に入力される。また、逆相成分検出部14からの成分信号In(逆相電流成分)は、逆相電流変動補償制御手段40に入力される。
無効電力変動補償制御手段20では、無効電力変動分検出部21によって無効電力変動成分ΔQが検出される。その後、無効電力変動成分ΔQに基づき無効APC22から無効電力APCゲインが出力され、この無効電力APCゲインが乗算部23に入力される。そして、乗算部23から出力される出力信号S1は、SVC指令制御手段60の総加減算部61に入力される。
高調波電流変動補償制御手段30では、高調波変動成分検出部31によって高調波電流変動成分ΔIhが検出される。その後、高調波電流変動成分ΔIhに基づき高調波APC32から高調波APCゲインが出力され、この高調波APCゲインが乗算部33に入力される。そして、乗算部33から出力される出力信号S2は、SVC指令制御手段60の総加減算部61に入力される。ここでは、高調波電流変動成分ΔIhに基づき高調波APC32から高調波APCゲインを出力する方式について説明したが、例えば成分分離部17からの高調波電流成分Ihに基づき高調波APC32から高調波APCゲインを出力して乗算部33に入力し、SVC指令制御手段60を介して高調波電流成分Ihを打ち消すための高調波電流を電圧変動補償電流発生部70から出力させる機能でもよい。
逆相電流変動補償制御手段40では、逆相変動分検出部41によって逆相電流変動成分ΔInが検出される。その後、逆相電流変動成分ΔInに基づき逆相APC42から逆相APCゲインが出力され、この逆相APCゲインが乗算部43に入力される。そして、乗算部43から出力される出力信号S3は、SVC指令制御手段60の総加減算部61に入力される。ここでは、逆相電流変動成分ΔInに基づき逆相APC42から逆相APCゲインを出力する方式について説明したが、例えば逆相成分検出部14からの逆相電流成分Inに基づき逆相APC42から逆相APCゲインを出力して乗算部43に入力し、SVC指令制御手段60を介して逆相電流成分Inを打ち消すための逆相電流を電圧変動補償電流発生部70から出力させる機能でもよい。
有効電力変動補償制御手段50では、有効電力変動分検出部51によって有効電力変動成分ΔPが検出される。その後、有効電力変動成分ΔPに基づき有効電力APC52から有効電力APCゲインが出力され、この有効電力APCゲインが乗算部53に入力される。そして、乗算部53から出力される出力信号S4は、SVC指令制御手段60の総加減算部61に入力される。
SVC指令制御手段60では、各乗算部23、33、43、53からの出力信号S1〜S4が総加減算部61に入力されると、最終APC62によって最終APCゲインが出力され、この最終APCゲインが乗算部63に入力される。そして、SVC指令制御手段60の乗算部63から出力される最終変動補償信号S5は、電圧変動補償電流発生部70に入力される。このように、SVC指令制御手段60は、電圧フリッカを生じさせる4つの因子(無効電力変動、高調波電流変動、逆相電流変動、有効電力変動)を加味した最終変動補償信号S5を電圧変動補償電流発生部70に入力させ、電圧変動補償電流発生部70が有効に電圧フリッカを抑制するよう機能させている。
図6は、あるアーク炉における電圧フリッカ因子の分析結果の一例を示しており、とくにΔ10値の上位50個を示している。ここで、「Δ10値」とは、電圧フリッカの評価尺度として用いられるものである。Δ10値は、人の目がもっとも敏感に感じる10Hz近辺の短周期変動を測定した値であり、電圧フリッカを表す指標として、日本を含む一部の国で用いられている。我が国の電圧フリッカの規制値としては、電力系統を利用する事業者の基本的ルールとして、以下の通り定められている。
設備を電力系統に連系する事業者は、人が最も敏感とされる10Hzの変動に等価変換した電圧変動ΔV10値が基準値(1時間連続して測定した1分間のデータのΔV10値のうち、4番目最大値を0.45V以下)以内になるような対策を行うことが必要である。許容値となっている0.45Vは、種々の被験者の50%がちらつきや不快に感じる値として求められたものである。また、4番目最大値とは、過去1時間のΔV10値(1分間データ)60個のうち、4番目に大きな値のことである。これは、ΔV10値が正規分布すると仮定した場合、最小側から数えて95%に相当する値となっている。
図6に示すように、あるアーク炉でのΔV10値に対する割合は、無効電力変動分によるΔV10値が約40%で最も高く、逆相電流変動分によるΔV10値の割合と、高調波電流変動分によるΔV10値の割合と、有効電力変動分によるΔV10値の割合は、約20%とほぼ同様な値となっている。
図7は、電圧フリッカを生じさせる負荷によって生ずる有効電力変動の電圧変動成分を無効電圧変動成分に変換した場合における無効電力波形を示している。図7の特性K6に示すように、有効電力APC52における任意の補償上限値や電圧変動補償電流発生部70の定格容量を超過した場合において、有効電力APC52を使用した場合は、特性K6aに示すように、有効電力APCゲインによって有効電力変動に追従した波形制御を行うことが可能となる。これに対して、図8の特性K7に示すように、有効電力APC52における任意の補償上限値や電圧変動補償電流発生部70の定格容量を超過した場合において、有効電力APC52を使用しない場合は、特性K7aに示すように、有効電力変動に追従した波形制御を行うこと不可能となり、静止形無効電力補償装置10を有効に機能させることが困難となる。
このように、各変動補償制御手段20〜50からの出力信号S1〜4に基づく最終変動補償信号S5を電圧変動補償電流発生部70へ入力するようにしているので、電圧フリッカの要因となるすべての因子を加味した制御を行うことが可能となり、負荷母線4の電圧フリッカを十分に抑制することができる。これにより、負荷母線4に接続される照明などのちらつきを防止することができ、負荷母線4に供給される電力の品質を高めることができる。
また、電力品質が向上することにより、負荷母線4に系統連系可能なケースが増加し、電力需要の新規開拓を図ることができる。さらに、静止形無効電力補償装置10による電圧フリッカ抑制能力が向上するため、その分、静止形無効電力補償装置10の容量を低減することが可能となり、静止形無効電力補償装置10の導入コストを低減することができる。
さらに各変動補償制御手段20〜50からの出力信号S1〜S4は、各スイッチ24、34、44、54などを介して選択的に最終指令制御手段としてのSVC指令制御手段60に入力可能となっているので、電圧フリッカの要因のうち特定の因子だけを加味した制御が可能となる。また,無効電力APC22,高調波APC32,逆相APC42,有効電力APC52により任意の補償上限値を設定することで電圧フリッカ要因因子の割合に応じた制御が可能となる。すなわち、図9に示す電圧フリッカの要因をディスプレイなどを介して表示することにより、目視などに基づき各変動補償制御手段20〜50のうち不必要な制御機能をスイッチ24、34、44、54などを介して停止させたり、各APC22、32、42、52においてそれぞれ補償上限値を設定したりすることができ、電圧フリッカの要因のうち特定の因子だけを加味したり、電圧フリッカの要因因子の割合に応じた制御が可能となる。また、ディスプレイなどを介して表示する構成に代えて、例えばリアルタイムに電圧フリッカ要因分析結果を各APCにフィードバックし、自動的に各APC補償上限値を最適設定値にセットさせながら運用する構成とすることなども可能である。
以上、この発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、実施の形態においては、電圧フリッカを生じさせる負荷としては、アーク炉5を対象として説明したが、電圧フリッカを生じさせる負荷はアーク炉5に限定されることはなく、破砕機、掘削機、溶接機などの負荷も含まれる。なお、本発明は、電圧一定制御機能や電力動揺抑制機能などを備えている静止形無効電力補償装置に適用してもよい。
また、この実施の形態においては、図2に示すように、各変動補償制御手段20〜50からの出力信号S1〜S4を選択するためのスイッチ24、34、44、54を設けるようにしているが、これらのスイッチを必要としない構成であってもよい。さらに、高調波電流変動補償制御手段30や逆相電流変動補償制御手段40を必要としない種類の負荷などの場合は、これらの変動補償制御手段を必要としない構成としてもよい。
4 負荷母線
5 アーク炉(負荷)
10 (静止形無効電力補償装置)電圧フリッカ抑制装置
11 計器用変流器
12 計器用変圧器
20 無効電力変動補償制御手段
30 高調波電流変動補償制御手段
40 逆相電流変動補償制御手段
50 有効電力変動補償制御手段
60 SVC指令制御手段(最終指令制御手段)
70 電圧変動補償電流発生部(電力補償手段)
S1〜S4 出力信号
S5 最終変動補償信号
5 アーク炉(負荷)
10 (静止形無効電力補償装置)電圧フリッカ抑制装置
11 計器用変流器
12 計器用変圧器
20 無効電力変動補償制御手段
30 高調波電流変動補償制御手段
40 逆相電流変動補償制御手段
50 有効電力変動補償制御手段
60 SVC指令制御手段(最終指令制御手段)
70 電圧変動補償電流発生部(電力補償手段)
S1〜S4 出力信号
S5 最終変動補償信号
Claims (3)
- 電圧フリッカを生じさせる負荷が接続される負荷母線の電圧変動を電力補償手段によって抑制する電圧フリッカ抑制装置であって、
前記負荷に対応する無効電力変動成分を検出し、該無効電力変動成分に基づく前記負荷母線の電圧変動分を抑制する無効電力変動補償制御手段と、
前記負荷に対応する高調波電流変動成分を検出し、該高調波電流変動成分に基づく前記負荷母線の電圧変動分を抑制する高調波電流変動補償制御手段と、
前記負荷に対応する逆相電流変動成分を検出し、該逆相電流変動成分に基づく前記負荷母線の電圧変動分を抑制する逆相電流変動補償制御手段と、
前記負荷に対応する有効電力変動成分を検出し、該有効電力変動成分に基づく前記負荷母線の電圧変動分を抑制する有効電力変動補償制御手段と、
前記無効電力変動補償制御手段からの出力信号と、前記高調波電流変動補償制御手段からの出力信号と、前記逆相電流変動補償制御手段からの出力信号と、前記有効電力変動補償制御手段から出力信号とに基づき、前記負荷母線の電圧変動を抑制する最終変動補償信号を前記電力補償手段へ入力する最終指令制御手段と、
を備えたことを特徴とする電圧フリッカ抑制装置。 - 前記無効電力変動補償制御手段からの出力信号と、前記高調波電流変動補償制御手段からの出力信号と、前記逆相電流変動補償制御手段からの出力信号と、前記有効電力変動補償制御手段からの出力信号は、スイッチなどを介して選択的に前記最終指令制御手段に入力可能となっていることを特徴とする請求項1に記載の電圧フリッカ抑制装置。
- 前記無効電力変動補償制御手段からの出力信号と、前記高調波電流変動補償制御手段からの出力信号と、前記逆相電流変動補償制御手段からの出力信号と、前記有効電力変動補償制御手段からの出力信号は、補償上限値がそれぞれ任意に設定可能となっており、各補償上限値が設定された前記各出力信号は前記最終指令制御手段に入力可能となっていることを特徴とする請求項1または2に記載の電圧フリッカ抑制装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2010176712A JP2012039728A (ja) | 2010-08-05 | 2010-08-05 | 電圧フリッカ抑制装置 |
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JP2010176712A Withdrawn JP2012039728A (ja) | 2010-08-05 | 2010-08-05 | 電圧フリッカ抑制装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104052067A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-09-17 | 安徽三和电力技术有限公司 | 混合型无功功率发生装置 |
CN104052068A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-09-17 | 安徽三和电力技术有限公司 | 混合无功功率发生器输出电路 |
CN104113069A (zh) * | 2014-07-04 | 2014-10-22 | 济南圣邦电气有限公司 | 一种tsc补偿装置 |
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-
2010
- 2010-08-05 JP JP2010176712A patent/JP2012039728A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
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A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130523 |
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A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20131113 |