JP2015116057A

JP2015116057A - サイリスタ式高圧自動電圧調整器

Info

Publication number: JP2015116057A
Application number: JP2013256759A
Authority: JP
Inventors: 謙治苻川; Kenji Fukawa; 寛梶田; Hiroshi Kajita; 俊明高木; Toshiaki Takagi
Original assignee: Aichi Electric Co Ltd
Current assignee: Aichi Electric Co Ltd
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2015-06-22

Abstract

【課題】サイリスタへのタップ位置切換信号線の本数を削減したサイリスタ式高圧自動電圧調整器を提供する。
【解決手段】サイリスタのタップ位置切換信号をデジタル符号（バイナリコード）化することにより、サイリスタ制御・駆動部６と制御部７間の信号線の本数を削減した。
【選択図】図１

Description

本発明は、サイリスタ式タップ切換器を備えた自動電圧調整器において、サイリスタへのタップ切換信号線の削減技術に関する。

近年、低炭素社会の実現に向けて、再生可能エネルギーの大量導入が進められている。また、平成２３年３月に発生した東北地方太平洋沖地震による電力供給不安から、国内の再生可能エネルギーへの転換の機運は更に高まってきた。

一方で、再生可能エネルギーが配電系統に大量に連系されると、急激な電圧変動が発生する恐れがある。高圧配電系統では負荷時タップ切換変圧器や自動電圧調整器などで、適正電圧範囲内に収まるように制御されてはいるが、高圧配電系統への再生可能エネルギーの連系や家庭用太陽光発電等の大量導入に伴う急激な電圧変動への対応は難しい。

そこで、近年、急激な電圧変動への対応を可能とし、電圧調整を高速かつ多頻度に行えるサイリスタ式の自動電圧調整器が注目されている（特許文献１参照）。

特開平８−３３５１１９

図２に上記特許文献１記載の自動電圧調整器（１相分）を示す。図２において、１は１次巻線１ａと複数のタップＴ₁〜Ｔ₄を設けた２次巻線１ｂと３次巻線１ｃを有する電圧調整用の変圧器で、１次巻線１ａはその一端が出力側端子Ｌ₀に接続され、他端は図示しない他相の１次巻線１ａの他端と共通接続されている。

２は１次巻線２ａと２次巻線２ｂを有する直列変圧器で、１次巻線２ａは入力側端子Ｌｉと出力側端子Ｌｏ間に直列挿入されており、２次巻線２ｂは、無接点形のタップ切換器３を介して変圧器１の２次巻線１ｂのタップＴ₁〜Ｔ₄に接続されている。

タップ切換器３は、変圧器１の２次巻線１ｂのタップＴ₁〜Ｔ₄に、一対のサイリスタを逆並列接続して形成したスイッチング素子Ｔｈ₁〜Ｔｈ₄の一端をそれぞれ接続し、他端を直列変圧器２の２次巻線２ｂの一端に共通接続してなるタップ切換部と、タップＴ₁，Ｔ₄とに一対のサイリスタを逆並列接続して形成したスイッチング素子Ｔｈ₅，Ｔｈ₆の一端をそれぞれ接続し、スイッチング素子Ｔｈ₅，Ｔｈ₆の他端を直列変圧器２の２次巻線２ｂの他端に共通接続してなる極性切換部と、直列変圧器２の２次巻線２ｂの両端に限流用抵抗Ｒ₁を介して直列に挿入した一対のサイリスタを逆並列接続して形成したブリッジ用スイッチング素子Ｔｈ₇とから構成されている。

そして、スイッチング素子Ｔｈ₁〜Ｔｈ₄のオンオフ制御によりタップＴ₁〜Ｔ₄を切換え、また、スイッチング素子Ｔｈ₅，Ｔｈ₆のオンオフ制御により直列変圧器２の２次巻線２ｂに印加する電圧の極性を切換え、さらに、スイッチング素子Ｔｈ₁〜Ｔｈ₄のオンオフ制御により２次巻線２ｂの両端をブリッジする。

４は変圧器１の３次巻線１ｃに接続されて、積分動作形としてその動作電圧の不感帯を零又は極めて小さな範囲に設定した９０リレーである。これは、出力電圧と調整目標電圧との電圧偏差を時間積分し、その積分値が判定値以上になったときタップ切換の指令を送出するものである。

５は９０リレー４に接続されて、タップ切換器３のスイッチング素子Ｔｈ₁〜Ｔｈ₄と極性切換用のスイッチング素子Ｔｈ₅，Ｔｈ₆及びブリッジ用のスイッチング素子Ｔｈ₇にゲート信号をそれぞれ送出するゲート制御回路である。

このゲート制御回路５は、９０リレー４の昇圧又は降圧指令により、現状のタップ位置からタップの昇圧又は降圧切換の制御信号を送出し、対応するスイッチング素子にゲート信号を送出することで、タップの切換動作を行うものである。

以上のように構成した自動電圧調整器により配電線の線路電圧を調整する場合は、９０リレー４が出力電圧と調整目標電圧との電圧偏差を時間積分し、この積分値が判定値以上になったら、タップ切換の昇圧指令又は降圧指令を送出する。

これを受信したゲート制御回路５は、例えば、スイッチング素子Ｔｈ₃とＴｈ₅がオンしている状態で１タップ昇圧指令を受けた場合、タップ切換器３のスイッチング素子Ｔｈ₁〜Ｔｈ₆のゲート信号を全て停止してスイッチング素子Ｔｈ₁〜Ｔｈ₆をオフさせると共に、スイッチング素子Ｔｈ₇にゲート信号を送出してこれをオンさせ、直列変圧器２の２次巻線２ｂをブリッジする。

次いで、現状のタップ位置（例えば、スイッチング素子Ｔｈ₃）より１タップ切換に対応するスイッチング素子（例えば、Ｔｈ₅とＴｈ₄）にゲート信号を送出してこれをオンさせると共に、スイッチング素子Ｔｈ₇のゲート信号を停止してこれをオフさせ、１タップ昇圧切換動作を終了する。

このタップ切換動作により、切換接続されたタップの電圧が直列変圧器２の２次巻線２ｂに印加され、１次巻線２ａに誘起した電圧が線路電圧に加えられて、線路電圧が目標電圧に調整される。

図２に示す従来のサイリスタ式の自動電圧調整器は、ゲート制御回路５から各スイッチング素子Ｔｈ₁〜Ｔｈ₇にゲート信号を送出してこれをオンオフさせるので、ゲート制御回路５から各サイリスタＴｈ₁〜Ｔｈ₇への信号線の本数は、サイリスタＴｈ₁〜Ｔｈ₇の数（図２では７本）と同数必要となる。

このように、多数（サイリスタの個数と同数）の信号線が必要となると、信号線の締付不良等、不具合が発生する可能性が高くなる。また、これ以上の信号線の増加が物理的に難しくなるので、機器の拡張性を阻害する要因ともなっており、信号線の本数は可能な限り削減することが望ましい。そこで、本発明は、タップ切換用のスイッチング素子への信号線の本数を極力削減し、機器の信頼性向上と拡張性の担保を実現することを目的とする。

請求項１記載の発明は、変圧器、サイリスタ式タップ切換器、制御装置の各部で構成され、電圧調整変圧器の低圧回路側と、線路に対し直列に挿入した直列変圧器の低圧回路側を、前記サイリスタ式タップ切換器で結合し、配電線の電圧を予め設定してある基準電圧に調整するようサイリスタを切換えて前記電圧調整変圧器のタップを切換えるサイリスタ式高圧自動電圧調整器において、前記制御装置は、自動電圧調整器本体側に位置するサイリスタ制御・駆動部と、自動電圧調整器に付属する制御部によって構成され、前記制御部は前記サイリスタ制御・駆動部に対して、タップの切換指令信号とデジタル符号化した切換タップ位置信号を出力し、前記サイリスタ制御・駆動部は、当該切換指令信号及び切換タップ位置信号をデコードして、切換対象のサイリスタに切換信号を出力するように構成したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のサイリスタ式高圧自動電圧調整器において、デジタル符号は、バイナリコードであることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、オンオフ制御するスイッチング素子（サイリスタ）の特定をデジタル符号化することにより、スイッチング素子の数と同数の信号線は必要なくなり、信号線の本数を削減することができる。この結果、信号線の締付不良等が発生する可能性を低減することができ、機器の信頼性を向上させることができる。

請求項２記載の発明によれば、バイナリコードによりサイリスタのオンオフ制御を行うので、信号線の本数を削減することができ、結果、将来的な信号線の本数増加を可能とし、拡張性を確保できる。

本発明の自動電圧調整器の要部を示すブロック図である。従来の自動電圧調整器を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について図１を用いて説明する。図１は本発明の自動電圧調整器を構成するタップ切換用のスイッチング素子（サイリスタＴｈ１〜Ｔｈ７，ＴｈＢ）と、これにオンオフ信号を送出する制御部間の関係を示したブロック図である。

図１に示すように本発明の自動電圧調整器は、当該機器本体側に取り付けられるサイリスタＴｈ１〜Ｔｈ７，ＴｈＢと、サイリスタ制御・駆動部６及び当該機器本体に付属する制御部７（図２のゲート制御回路５に相当）を備えて構成されている。

本発明の目的としては、機器本体側に取り付けられるサイリスタ制御・駆動部６と、機器本体に付属する制御部７間の信号線の本数を削減することにあるので、その対策として、制御部７からサイリスタ制御・駆動部６へ送出する信号を、タップ切換指令パルスとタップ位置信号とし、タップ位置信号をデジタル符号化した。具体的には、タップ位置信号をバイナリコード化し、このデジタル信号によりオンオフするサイリスタを特定することとした。

これにより、制御部７と本体側に取り付けられるサイリスタ制御・駆動部６間の信号線は、サイリスタＴｈ１〜Ｔｈ７，ＴｈＢの個数（図１では８個）と同数必要なくなり、機器本体と付属する制御部７間の信号線の本数を削減することが可能となる。

信号線の本数が少なくなることにより、機器本体側及びこれに付属する制御部７間おいて、両部位を電気的に接続する信号線の締付作業等、種々の不具合が発生する可能性を確実に低減することができ、また、将来に向けて信号線の増設余地を残すことが可能となるので、拡張性の担保として実に有効である。

なお、制御部７からタップ切換指令パルスを受信したサイリスタ制御・駆動部６は、同時に受信したデジタル符号化したタップ位置信号をデコードして、同じく本体側に位置するサイリスタＴｈ１〜Ｔｈ７，ＴｈＢにオンオフ指令を出力し、サイリスタＴｈ１〜Ｔｈ７，ＴｈＢを駆動させる。これにより、配電線の線路電圧は目標電圧に調整される。

以上説明したように、本発明の自動電圧調整器によれば、制御部７とサイリスタ制御・駆動部６間の信号線の本数を従来の自動電圧調整器と比較して削減することができるので、機器の信頼性向上と拡張性を図ることができる。

本発明は、配電系統の電圧変動に対応する機器に利用される可能性が高い。

１電圧調整用変圧器
１ａ１次巻線
１ｂ２次巻線
１ｃ３次巻線
２直列変圧器
２ａ１次巻線
２ｂ２次巻線
３タップ切換器
４電圧調整継電器（９０リレー）
５ゲート制御回路
６サイリスタ制御・駆動部
７制御部

Claims

変圧器、サイリスタ式タップ切換器、制御装置の各部で構成され、電圧調整変圧器の低圧回路側と、線路に対し直列に挿入した直列変圧器の低圧回路側を、前記サイリスタ式タップ切換器で結合し、配電線の電圧を予め設定してある基準電圧に調整するようサイリスタを切換えて前記電圧調整変圧器のタップを切換えるサイリスタ式高圧自動電圧調整器において、前記制御装置は、自動電圧調整器本体側に位置するサイリスタ制御・駆動部と、自動電圧調整器に付属する制御部によって構成され、前記制御部は前記サイリスタ制御・駆動部に対して、タップの切換指令信号とデジタル符号化したタップ位置切換信号を出力し、前記サイリスタ制御・駆動部は、当該切換指令信号及びタップ位置切換信号をデコードして、切換対象のサイリスタに切換信号を出力するように構成したことを特徴とするサイリスタ式高圧自動電圧調整器。
前記デジタル符号は、バイナリコードであることを特徴とする請求項１記載のサイリスタ式高圧自動電圧調整器