JP2016208763A

JP2016208763A - 所内母線電圧制御装置および送電電圧制御装置

Info

Publication number: JP2016208763A
Application number: JP2015090354A
Authority: JP
Inventors: 淳水田; Atsushi Mizuta
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-04-27
Filing date: 2015-04-27
Publication date: 2016-12-08

Abstract

【課題】電動機の起動時に降下する所内母線の電圧を補償できるとともに、定常的な負荷容量に起因する電圧変動も確実に制御できる所内母線電圧制御装置を得る。
【解決手段】電圧補償値演算部１１１は計器用変圧器８からの電圧信号および変流器９からの電流信号から所内母線２に発生する電圧変動値に対応した必要な電圧補償値を演算し、電動機４の起動信号ＳＳが出力されると、コンデンサ投入段数演算部１１２で前記電圧補償値を得るために必要なコンデンサ投入段数を演算し、コンデンサ開閉指令部１１５が投入が必要となったコンデンサブロック６ａ〜６ｃへ投入指令を出力し、進相無効電力を制御して、所内母線電圧Ｖｈを制御する。コンデンサブロック６ａ〜６ｃを全て投入しても、所内母線電圧Ｖｈが目標の電圧規定値内に入らない場合、所内変圧器２１のタップ位置を切り換えることにより、所内母線２の電圧を調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、所内母線電圧制御装置および送電電圧制御装置に関する。

従来の所内母線電圧制御装置としての電圧変動補償装置は、ポンプ用電動機の起動信号を受けて、ポンプ用電動機が接続される配電線の電圧を検出する計器用変圧器の出力とポンプ用電動機に流れる電流を検出する変流器の出力から、配電線に発生する電圧変動値に対応した必要な補償値を算出し、必要なコンデンサ投入段数を演算して、投入し、起動信号の終了時に、強制的に進相コンデンサ投入容量を段階的に減算することを開始する。この投入コンデンサ段数を任意の時間（例えば１分）経過後に１段分（または複数段分）ずつ減算して投入中のコンデンサを徐々にオフして行くことにより、最終的にコンデンサ投入量をゼロまで減少させる。そして、ある定常運転時に発生する電圧降下は電圧変動補償装置における進相コンデンサ投入量が減少することにより徐々に増加するが、電力会社配電線には定常的な負荷容量に起因する電圧変動を補償し、定電圧で供給するための自動電圧調整装置が設置されるのが通例であり、設置された自動電圧調整装置が応答可能な間隔で電圧変動補償装置の進相コンデンサ投入量を減少させるのであれば、この場合の電圧変動は自動的に調整されることが期待できる旨の記載がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１０４７９８号公報（段落番号００３１〜００４０及び図１）

従来の電圧変動補償装置は以上のように構成され、定常運転時に発生する電圧降下は電圧変動補償装置における進相コンデンサ投入量が減少することにより徐々に増加するが、電力会社配電線には定常的な負荷容量に起因する電圧変動を補償し、定電圧で供給するための自動電圧調整装置が設置されるのが通例であり、設置された自動電圧調整装置が応答可能な間隔で電圧変動補償装置の進相コンデンサ投入量を減少させるのであれば、この場合の電圧変動は自動的に調整されることが期待できると記載されており、定常的な負荷容量に起因する電圧変動の補償を電力会社配電線に設置された自動電圧調整装置により自動的に調整されることを期待しているが、自己の装置において主体的に調整するものではないので、確実に調整されるとは限らず、電圧補償の信頼性が充分でないという問題点があった。

この発明は前記のような問題点を解決するためになされたものであり、電動機の起動時に降下する所内母線の電圧を補償できるとともに、定常的な負荷容量に起因する電圧変動も確実に制御できる所内母線電圧制御装置を得ることを目的とする。また、負荷変動による送電電圧の変動を確実に制御できる送電電圧制御装置を得ることを目的とする。

この発明に係る所内母線電圧制御装置においては、
負荷時タップ切換器を有する変圧器を介して電力が供給されるとともに電動機負荷が接続される所内母線の電圧を制御する所内母線電圧制御装置であって、電圧検出部と電流検出部と進相無効電力供給装置と無効電力制御部とタップ切換器制御部とを有し、
前記電圧検出部は前記所内母線の電圧を検出するものであり、
前記電流検出部は前記変圧器から前記所内母線に流れる電流を検出するものであり、
前記進相無効電力供給装置は、前記電動機負荷の無効電力を補償するものであり、
前記無効電力制御部は、電圧補償値演算部と進相無効電力容量演算部と進相無効電力容量制御部とを有し、
前記電圧補償値演算部は、前記電圧と前記電流とに基づいて前記所内母線の電圧変動値に対応した電圧補償値を演算するものであり、
前記進相無効電力容量演算部は、前記電圧補償値を得るために必要な進相無効電力容量を演算するものであり、
前記進相無効電力容量制御部は、前記進相無効電力供給装置を制御するものであり、
前記タップ切換器制御部は、前記電圧および前記無効電力制御部の制御結果に基づいて前記負荷時タップ切換器の切換が必要か否かを判定し、前記負荷時タップ切換器を制御するものである。

また、この発明に係る送電電圧制御装置においては、
負荷時タップ切換器を有する変圧器を介して発電機が接続される送電系統の電圧を制御する送電電圧制御装置であって、電圧検出部と電流検出部と進相無効電力供給装置と無効電力制御部とタップ切換器制御部とを有し、
前記電圧検出部は前記送電系統の電圧を検出するものであり、
前記電流検出部は前記変圧器を流れる電流を検出するものであり、
前記進相無効電力供給装置は、前記変圧器に流れる無効電力を補償するものであり、
前記無効電力制御部は、電圧補償値演算部と進相無効電力容量演算部と進相無効電力容量制御部とを有するものであり、
前記電圧補償値演算部は、前記電圧と前記電流とに基づいて前記送電系統の電圧変動値に対応した電圧補償値を演算するものであり、
前記進相無効電力容量演算部は、前記電圧補償値を得るために必要な進相無効電力容量を演算し、
前記進相無効電力容量制御部は、前記進相無効電力供給装置を制御するものであり、
前記タップ切換器制御部は、前記電圧および前記無効電力制御部の制御結果に基づいて前記負荷時タップ切換器の切換が必要か否かを判定し、前記負荷時タップ切換器を制御するものである。

この発明に係る所内母線電圧制御装置は、
負荷時タップ切換器を有する変圧器を介して電力が供給されるとともに電動機負荷が接続される所内母線の電圧を制御する所内母線電圧制御装置であって、進相無効電力供給装置と無効電力制御部とタップ切換器制御部とを有し、
進相無効電力供給装置は、電動機負荷の無効電力を補償するものであり、
無効電力制御部は、進相無効電力供給装置を制御するものであり、
タップ切換器制御部は、電圧および無効電力制御部の制御結果に基づいて負荷時タップ切換器の切換が必要か否かを判定し、負荷時タップ切換器を制御するものであるので、
電動機の起動時に降下する所内母線の電圧を補償できるとともに、定常的な負荷容量に起因する電圧変動も確実に制御できる所内母線電圧制御装置を得ることができる。

また、この発明に係る送電電圧制御装置は、
負荷時タップ切換器を有する変圧器を介して発電機が接続される送電系統の電圧を制御す
進相無効電力容量制御部は、進相無効電力供給装置を制御するものであり、
る送電電圧制御装置であって、
進相無効電力供給装置は、変圧器に流れる無効電力を補償するものであり、
無効電力制御部は、進相無効電力供給装置を制御するものであり、
タップ切換器制御部は、電圧および無効電力制御部の制御結果に基づいて負荷時タップ切換器の切換が必要か否かを判定し、負荷時タップ切換器を制御するものであるので、
負荷変動による送電電圧の変動を確実に制御できる送電電圧制御装置を得ることができる。

この発明の実施の形態１である所内母線電圧制御装置の構成を示す構成図である。図１のタップ切換判定部の動作を示すフローチャートである。この発明の実施の形態２である所内母線電圧制御装置の構成を示す構成図である。この発明の実施の形態３である所内母線電圧制御装置の構成を示す構成図である。この発明の実施の形態４である所内母線電圧制御装置の構成を示す構成図である。この発明の実施の形態５である所内母線電圧制御装置の構成を示す構成図である。この発明の実施の形態６である所内母線電圧制御装置の構成を示す構成図である。この発明の実施の形態７である所内母線電圧制御装置の構成を示す構成図である。この発明の実施の形態８である送電電圧制御装置の構成を示す構成図である。図９のタップ切換判定部の動作を示すフローチャートである。この発明の実施の形態９である送電電圧制御装置の構成を示す構成図である。

実施の形態１．
図１および図２は、この発明を実施するための実施の形態１を示すものであり、図１は所内母線電圧制御装置の構成を示す構成図、図２は図１のタップ切換判定部の動作を示すフローチャートである。図１において、まず、電力回路について説明する。主変圧器１１の二次側に変圧器としての所内変圧器２１が接続されている。所内変圧器２１の二次側に所内母線２が接続されている。所内変圧器２１は、負荷時タップ切換器２１ａを有する。所内母線２の電圧を検出する電圧検出部としての計器用変圧器８と、所内変圧器２１の二次側を流れる電流を検出する電流検出部としての変流器９とが設けられている。所内母線２に、開閉器３を介して電動機負荷としての電動機４が接続されている。また、所内母線２に進相無効電力供給装置としてのコンデンサ装置６が接続されている。コンデンサ装置６は、開閉器ＳＷ、直列リアクトルＬ、進相用のコンデンサＣが直列に接続されたコンデンサ回路としてのコンデンサブロック６ａ，６ｂ，６ｃを有する。コンデンサブロック６ａ，６ｂ，６ｃの容量は、１：２：３にされており、各コンデンサブロック６ａ〜６ｃの開閉の組み合わせにより、０から６までの７段階の容量調整が可能となっている。

所内母線電圧制御装置１００は、電圧補償値を演算する電圧補償値演算部１１１と、電動機４の起動信号ＳＳを受けて電圧補償値を得るために必要なコンデンサの投入段数を演算するコンデンサ投入段数演算部１１２と、所内変圧器２１のタップ切換が必要かどうか判定するタップ切換判定部１１３と、変圧器タップの切換指令を出力するタップ切換指令部１１４と、コンデンサ装置６に対してコンデンサブロック６ａ〜６ｃの開閉指令を出力するコンデンサ開閉指令部１１５とを有している。なお、電圧補償値演算部１１１と進相無効電力容量演算部としてのコンデンサ投入段数演算部１１２と進相無効電力容量制御部としてのコンデンサ開閉指令部１１５とがこの発明における無効電力制御部であり、タップ切換判定部１１３とタップ切換指令部１１４とがこの発明におけるタップ切換器制御部である。

次に、動作について説明する。電圧補償値演算部１１１は計器用変圧器８からの電圧信号および変流器９からの電流信号から所内母線２に発生する電圧変動値に対応した必要な電圧補償値を演算する。電動機４の起動信号ＳＳが出力されると、コンデンサ投入段数演算部１１２で電圧補償値を得るために必要なコンデンサ投入段数を演算する。コンデンサ開閉指令部１１５がこの演算結果を受け、投入が必要となったコンデンサブロック６ａ〜６ｃへ投入指令を出力する。

ここで、受電電圧の影響により、コンデンサブロック６ａ〜６ｃを全て投入しても、所内母線電圧Ｖｈが目標の電圧規定値内に入らない場合がある。この場合、従来の技術では、人の判断で他の電圧調整装置を用いて電圧調整するか、または、そういったケースを考慮して、過大な容量のコンデンサを予め設置しておく必要があった。この実施の形態１によれば、必要に応じて所内変圧器２１のタップ位置を切り換えることにより、所内母線２の電圧を変更することが可能になるので、過大な容量のコンデンサを用意する必要がないというメリットがある。以下、変圧器のタップ切換の要否を判断するタップ切換判定部１１３の動作を図２のフローチャートを用いて具体的に説明する。

図２において、コンデンサ装置６の開閉制御が実行中か否か判断し（ステップＳ１１）、実行中であれば、所内母線２の電圧Ｖｈが予め決められた下限値Ｖｈｍｉｎ（例えば−１０％）よりも不足する状態（Ｖｈ＜Ｖｈｍｉｎ）が所定時間例えば３秒以上継続しているか否か判断し（ステップＳ１２）、継続していれば電圧増方向のタップ切換制御中か否か判断し（ステップＳ１３）、切換制御中でなければ所内変圧器２１の二次側電圧を上げるように（一次側巻線の巻数に対する二次側巻線の巻数比を大きくする）タップ切換指令（電圧増方向タップ切換指令）を負荷時タップ切換器２１ａに発してタップ切換を行わせる（ステップＳ１４）。このとき、コンデンサ装置６の開閉制御を一時停止させ、コンデンサブロック６ａ〜６ｃの開閉動作を禁止する。コンデンサ装置６の開閉制御を一時停止しないと、コンデンサの開閉にともない電圧変動値に対応して必要とされる電圧補償値が変化するので、コンデンサの投入段数を減らす制御をするといった、目的とは反対の制御をするおそれがあるためである。

また、ステップＳ１２において、所内母線２の電圧Ｖｈが予め決められた下限値Ｖｈｍｉｎよりも不足する状態が３秒以上継続していなければ、電圧増方向のタップ切換制御中か否か判断し（ステップＳ１５）、タップ切換制御中であれば所内母線２の電圧Ｖｈが予め決められた下限値Ｖｈｍｉｎより所定電圧ΔＶ１だけ超過する状態（Ｖｈ＞Ｖｈｍｉｎ＋ΔＶ１）が所定時間例えば３秒以上継続しているどうか判断し（ステップＳ１６）、継続していれば所内変圧器２１の二次側電圧を上げる方向のタップ切換指令（電圧増方向タップ切換指令）を停止する（ステップＳ１７）。

ステップＳ１１においてコンデンサ装置６の開閉制御が行われていない場合あるいはステップＳ１５において電圧増方向タップ切換制御中でない場合、受電電圧の影響により所内母線２の電圧Ｖｈが上限値Ｖｈｍａｘ（例えば＋１０％）よりも超過する状態（Ｖｈ＞Ｖｈｍａｘ）が所定時間例えば３秒以上継続しているどうか判断し（ステップＳ２１）、継続していれば電圧減方向タップ切換制御中か否か判断し（ステップＳ２２）、電圧減方向タップ切換制御中でなければ所内変圧器２１の二次側電圧を下げるように電圧減方向タップ切換指令を発する（ステップＳ２３）。ステップＳ２１において、所内母線２の電圧Ｖｈが上限値Ｖｈｍａｘより上回る状態（Ｖｈ＞Ｖｈｍａｘ）が所定時間以上継続していない場合は、電圧減方向タップ切換制御中か否か判断し（ステップＳ２４）、タップ切換制御中であれば所内母線電圧Ｖｈが上限値Ｖｈｍａｘよりも予め決められた値ΔＶ１だけ下回る状態（Ｖｈ＜Ｖｈｍａｘ−ΔＶ１）が所定時間継続していないか否か判断し（ステップＳ２５）、継続していれば電圧減方向タップ切換制御を解除する（ステップＳ２６）。

このように、所内母線２の電圧Ｖｈが所定範囲（Ｖｈｍｉｎ〜Ｖｈｍａｘ）を外れて変動した状態が一定時間継続している場合、所内変圧器２１のタップを切り換えて二次側電圧すなわち所内母線２の電圧を調整するように構成されているので、電動機４の起動時でない定常運転時においても、所内変圧器２１の負荷時タップ切換器２１ａを用いて所内母線電圧Ｖｈを規定値内に保つことができる。

実施の形態２．
図３は、実施の形態２を示すものであり、図３は所内母線電圧制御装置の構成を示す構成図である。図３において、変圧器としての主変圧器１２の二次側に前記実施の形態１における所内変圧器２１とは別の負荷時タップ切換器を有さない所内変圧器２２を介して所内母線２が接続されている。主変圧器１２は、負荷時タップ切換器１２ａを有する。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。この実施の形態は、実施の形態１（図１）における所内変圧器２１の負荷時タップ切換器２１ａにて所内母線２の電圧を調整する代わりに主変圧器１２の負荷時タップ切換器１２ａにて所内母線２の電圧を調整するものであり、実施の形態１と同様の効果を奏する。

実施の形態３．
図４は、実施の形態３である所内母線電圧制御装置の構成を示す構成図である。図４において、変圧器としての主変圧器１３の二次側に直接所内母線２が接続されている。主変圧器１３は、負荷時タップ切換器１３ａを有する。遮断器４１を介して発電機４２が主変圧器１３の二次側に接続されている。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。この実施の形態は、発電機４２の電圧と所内母線２の電圧が同じ場合であり、前記実施の形態１と同様の効果を達成できる。

実施の形態４．
図５は、実施の形態４である所内母線電圧制御装置の構成を示す構成図である。図５において、主変圧器１３の二次側に直接所内母線２が接続されている。主変圧器１３は、負荷時タップ切換器１３ａを有する。主変圧器１３の二次側に遮断器４１を介して進相無効電力供給装置としての発電機４２が接続されている。発電機４２は、励磁器４２ａ、開閉器４２ｂ、自動電圧調整装置４２ｃを有する。所内母線電圧制御装置４００は、無効電力制御設定値演算部４１２、無効電力制御設定値指令部４１５を有する。なお、電圧補償値演算部１１１と進相無効電力容量演算部としての無効電力制御設定値演算部４１２と進相無効電力容量制御部としての無効電力制御設定値指令部４１５とがこの発明における無効電力制御部である。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。この実施の形態は、コンデンサ装置により進相無効電力を供給する代わりに発電機４２の界磁電流を制御することにより発電機４２から進相無効電力を供給するものである。

無効電力制御設定値演算部４１２は、電圧補償値演算部１１１にて求められた電圧補償値を得るために必要な発電機４２の無効電力制御設定値を演算する。無効電力制御設定値指令部４１５は、自動電圧調整装置４２ｃに指令を発し、発電機４２の無効電力が無効電力制御設定値になるように界磁電流を制御する。界磁電流の制御による進相無効電力の供給値が予め決められた値に達しても、なお所内母線電圧Ｖｈが目標の電圧規定値内に入らない場合、主変圧器１３の負荷時タップ切換器１３ａを制御してタップ位置を切り換えることにより、所内母線２の電圧を調整するのは、実施の形態１におけるのと同様である。実施の形態１や実施の形態２では、コンデンサ装置６により進相無効電力を制御していたが、この実施の形態のように発電機４２の界磁電流を制御し無効電力を増減させる機能を有する自動電圧調整装置４２ｃを制御対象することにより、所内母線電圧Ｖｈを制御し、前記実施の形態１ないし３と同様の効果を達成できる。

実施の形態５．
図６は、実施の形態５である所内母線電圧制御装置の構成を示す構成図である。図６において、主変圧器１２の二次側に所内変圧器２２を介して所内母線２が接続されている。主変圧器１２は、負荷時タップ切換器１２ａを有する。所内母線２に遮断器５１を介して進相無効電力供給装置としての発電機５２が接続されている。発電機５２は、励磁器５２ａ、開閉器５２ｂ、自動電圧調整装置５２ｃを有する。なお、電圧補償値演算部１１１と無効電力制御設定値演算部４１２と無効電力制御設定値指令部４１５とがこの発明における無効電力制御部である。その他の構成については、図５に示した実施の形態４と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。この実施の形態は、比較的容量の小さい発電機５２が、所内母線２に接続されている場合であり、発電機５２の界磁電流を制御することにより同様に発電機５２から進相無効電力を供給することができる。

実施の形態６．
図７は、実施の形態６である所内母線電圧制御装置の構成を示す構成図である。図７において、主変圧器１３の二次側に直接所内母線２が接続されている。主変圧器１３は、負荷時タップ切換器１３ａを有する。主変圧器１３の二次側に遮断器４１を介して発電機４２が接続されている。所内母線電圧制御装置６００は、切換器６０１を有する。なお、電圧補償値演算部１１１と進相無効電力容量演算部としてのコンデンサ投入段数演算部１１２と進相無効電力容量制御部としてのコンデンサ開閉指令部１１５と、電圧補償値演算部１１１と進相無効電力容量演算部としての無効電力制御設定値演算部４１２と進相無効電力容量制御部としての無効電力制御設定値指令部４１５とがこの発明における無効電力制御部である。その他の構成については、図４に示した実施の形態３あるいは図５に示した実施の形態４と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。

この実施の形態は、発電機４２の電圧と所内母線２の電圧とが同じであり、所内変圧器が不要な電気系統である。発電機４２が併入される前は、切換器６０１が電圧補償値演算部１１１とコンデンサ投入段数演算部１１２とを接続した状態にし、コンデンサ投入段数演算部１１２が電圧補償値演算部１１１により求められた電圧補償値を得るために必要なコンデンサ投入段数を演算する。コンデンサ開閉指令部１１５がこの演算結果を受け、投入が必要となったコンデンサブロック６ａ〜６ｃへ投入指令を出力する。発電機４２が併入されると、切換器６０１が電圧補償値演算部１１１と無効電力制御設定値演算部４１２と接続した状態に接続状態を切り換え、無効電力制御設定値演算部４１２は電圧補償値演算部１１１にて求められた電圧補償値を得るために必要な発電機４２の進相の無効電力制御設定値を演算する。無効電力制御設定値指令部４１５は、自動電圧調整装置４２ｃに指令を発し、発電機４２の進相無効電力が無効電力制御設定値になるように界磁電流を調整して無効電力を増減させることにより、所内母線電圧Ｖｈを制御し、同様の効果を達成できる。

実施の形態７．
図８は、実施の形態７である所内母線電圧制御装置の構成を示す構成図である。図８において、主変圧器１２の二次側に所内変圧器２２を介して所内母線２が接続されている。主変圧器１２は、負荷時タップ切換器１２ａを有する。所内変圧器２２は、負荷時タップ切換器を有さず、図１の所内変圧器２１とは別の仕様のものである。主変圧器１２の二次側に遮断器３１を介して進相無効電力供給装置としての発電機３２が接続されている。発電機３２は、励磁器３２ａ、開閉器３２ｂ、自動電圧調整装置３２ｃを有する。主変圧器１２が接続される送電系統１の電圧を検出する計器用変圧器７８および主変圧器１２を流れる電流を検出する変流器７９が設けられている。所内母線電圧制御装置７００は、入力切換器７０１、電圧補償値演算部７１１を有する。なお、電圧補償値演算部７１１と進相無効電力容量演算部としてのコンデンサ投入段数演算部１１２と進相無効電力容量制御部としてのコンデンサ開閉指令部１１５と、電圧補償値演算部７１１と進相無効電力容量演算部としての無効電力制御設定値演算部４１２と進相無効電力容量制御部としての無効電力制御設定値指令部４１５とがこの発明における無効電力制御部である。その他の構成については、図３に示した実施の形態２あるいは図７に示した実施の形態６と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。

この実施の形態は、発電機３２の電圧と所内母線２の電圧とが異なる場合であり、所内変圧器２２が設けられている。発電機３２が併入される前は、入力切換器７０１が計器用変圧器８および変流器９からの出力信号を電圧補償値演算部７１１に与える。電圧補償値演算部７１１は計器用変圧器８が検出した所内母線２の電圧信号と変流器９が検出した電流信号とに基づいて所内母線２に発生する電圧変動値に対応した必要な電圧補償値を演算する。切換器６０１は、電圧補償値演算部７１１と無効電力制御設定値演算部４１２とを接続した状態にしており、コンデンサ投入段数演算部１１２は前記電圧補償値を得るために必要なコンデンサ投入段数を演算する。

発電機３２が併入されると、入力切換器７０１が計器用変圧器７８および変流器７９からの出力を電圧補償値演算部７１１に与えるように接続状態を切り換える。電圧補償値演算部７１１は計器用変圧器７８が検出した送電系統１の電圧信号と変流器７９が検出した送電系統１の電流信号とに基づいて送電系統１に発生する電圧変動値に対応した必要な電圧補償値を演算する。切換器６０１は、電圧補償値演算部７１１と無効電力制御設定値演算部４１２とを接続した状態にしており、無効電力制御設定値演算部４１２は電圧補償値演算部７１１にて求められた電圧補償値を得るために必要な発電機３２の進相の無効電力制御設定値を演算する。無効電力制御設定値指令部４１５は、自動電圧調整装置３２ｃに指令を発し、発電機３２の進相無効電力が無効電力制御設定値になるように界磁電流を制御して無効電力を増減させることにより、送電系統１の電圧を制御することにより、所内母線電圧Ｖｈを制御し、同様の効果を達成できる。

実施の形態８．
図９および図１０は、実施の形態８を示すものであり、図９は所内母線電圧制御装置の構成を示す構成図、図１０は図９のタップ切換判定部の動作を示すフローチャートである。図９において、送電系統１に主変圧器１２が接続されている。主変圧器１２は、負荷時タップ切換器１２ａを有する。また、送電系統１に遮断器８５を介して進相無効電力供給装置としてのコンデンサ装置８６が接続されている。コンデンサ装置８６は、開閉器ＳＷ、直列リアクトルＬ、進相用のコンデンサＣが直列に接続されたコンデンサ回路としてのコンデンサブロック８６ａ，８６ｂ，８６ｃを有する。コンデンサブロック８６ａ，８６ｂ，８６ｃの容量は、１：２：３にされており、各コンデンサブロック８６ａ〜８６ｃの開閉の組み合わせにより、０から６までの７段階の容量調整が可能となっている。

主変圧器１２の二次側に遮断器３１を介して発電機３２が接続されている。なお、発電機３２は、励磁器、開閉器、自動電圧調整装置を有するが、図示を省略している。主変圧器１２が接続される送電系統１の電圧を検出する計器用変圧器８８および主変圧器１２を流れる電流を検出する変流器８９が設けられている。送電系統電圧制御装置８００は、進相無効電力容量演算部としてのコンデンサ投入段数演算部８１２を有する。送電電圧制御装置８００は図１における所内母線電圧制御装置１００と同様のものであるが、コンデンサ投入段数演算部８１２が電動機の起動信号とは無関係に電圧補償値演算部１１１が演算した電圧補償値に対応したコンデンサ投入段数を演算する点が異なる。また、タップ切換判定部８１３は送電系統１の電圧を対象にしてタップ切換の判定をする点が異なる。なお、電圧補償値演算部１１１と進相無効電力容量演算部としてのコンデンサ投入段数演算部８１２と進相無効電力容量制御部としてのコンデンサ開閉指令部１１５とがこの発明における無効電力制御部であり、タップ切換判定部８１３とタップ切換指令部１１４とがこの発明におけるタップ切換器制御部である。その他の構成については、図３に示した実施の形態２あるいは図５に示した実施の形態４と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。

次に動作について説明する。電圧補償値演算部１１１は計器用変圧器８８からの電圧信号および変流器８９からの電流信号から送電系統１に発生する電圧変動値に対応した必要な電圧補償値を演算する。コンデンサ投入段数演算部８１２で電圧補償値を得るために必要なコンデンサ投入段数を演算する。コンデンサ開閉指令部１１５がこの演算結果を受け、投入が必要となったコンデンサブロック８６ａ〜８６ｃへ投入指令を出力する。

ここで、コンデンサブロック８６ａ〜８６ｃを全て投入しても、系統電圧Ｖｒが目標の電圧規定値内に入らない場合がある。以下、このような場合において変圧器のタップ切換の要否を判断するタップ切換判定部８１３の動作を図１０のフローチャートを用いて具体的に説明する。

図１０において、コンデンサ装置８６の開閉制御が実行中か否か判断し（ステップＳ３１）、実行中であれば、送電系統１の電圧Ｖｒが予め決められた下限値Ｖｒｍｉｎ（例えば−１０％）よりも不足する状態（Ｖｒ＜Ｖｒｍｉｎ）が所定時間例えば３秒以上継続しているか否か判断し（ステップＳ３２）、継続していれば一次側電圧増方向のタップ切換制御中か否か判断し（ステップＳ３３）、タップ切換制御中でなければ主変圧器１２の一次側電圧を上げる（二次側巻線に対する一次側巻線の巻数比を大きくする）ようにタップ切換指令（電圧増方向タップ切換指令）を発する（ステップＳ３４）。このとき、コンデンサ装置８６の開閉制御を一時停止させ、コンデンサブロック８６ａ〜８６ｃの開閉動作を禁止する。コンデンサ装置８６の開閉制御を一時停止しないと、コンデンサの開閉にともない電圧変動値に対応して必要とされる電圧補償値が変化するので、コンデンサの投入段数を減らす制御をするといった、目的とは反対の制御をするおそれがあるためである。

また、ステップＳ３２において、送電系統１の電圧Ｖｒが予め決められた下限値Ｖｒｍｉｎ（例えば−１０％）よりも不足する状態が３秒以上継続していなければ、一次側電圧増方向のタップ切換制御中か否か判断し（ステップＳ３５）、タップ切換制御中であれば送電系統１の電圧Ｖｒが予め決められた下限値Ｖｒｍｉｎよりも予め決められた値ΔＶ２だけ超過する状態（Ｖｒ＞Ｖｒｍｉｎ＋ΔＶ２）が所定時間例えば３秒以上継続しているどうか判断し（ステップＳ３６）、継続していれば主変圧器１２の一次側電圧を増加させる方向のタップ切換指令（電圧増方向タップ切換制御）を停止する（ステップＳ３７）。

ステップＳ３１においてコンデンサ装置８６の開閉制御が実行中でない場合、あるいはステップＳ３５において電圧増方向タップ切換制御中でない場合、受電電圧の影響により送電系統１の電圧Ｖｒが上限値Ｖｒｍａｘ（例えば＋１０％）よりも超過する状態（Ｖｒ＞Ｖｒｍａｘ）が所定時間例えば３秒以上継続しているどうか判断し（ステップＳ４１）、継続していれば主変圧器１２の一次側電圧を下げる方向である電圧減方向タップ切換制御中か否か判断し（ステップＳ４２）、タップ切換制御中でなければ所内変圧器２１の一次側電圧を下げるように電圧減方向タップ切換指令を発する（ステップＳ４３）。ステップＳ４１において、送電系統１の電圧Ｖｒが上限値Ｖｒｍａｘよりも超過する状態が所定時間以上継続していない場合は、電圧減方向タップ切換制御中か否か判断し（ステップＳ４４）、タップ切換制御中であれば系統電圧Ｖｒが上限値Ｖｒｍａｘよりも予め決められた値ΔＶ２だけを下回る（Ｖｒ＜Ｖｒｍａｘ−ΔＶ２）状態が所定時間継続しているか否か判断し（ステップＳ４５）、継続していれば電圧減方向タップ切換制御を解除する（ステップＳ４６）。

このように、送電系統１の電圧Ｖｒが所定範囲（Ｖｒｍｉｎ〜Ｖｒｍａｘ）を外れて変動した状態が一定時間継続している場合、主変圧器１２のタップを切り換えて一次側電圧を調整するように構成されているので、定常運転時においても、主変圧器１２の負荷時タップ切換器１２ａを用いて系統電圧Ｖｒを規定値内に保つことができる。このようにして、送電系統１に負荷される無効電力を補償するとともに主変圧器１２のタップを切り換えることにより送電系統１の電圧変動を補償し、ひいては送電系統１に接続される所内母線の電圧変動を抑制できる。

実施の形態９．
図１１は、実施の形態９である所内母線電圧制御装置の構成を示す構成図である。図１１において、主変圧器１２の二次側に遮断器３１を介して発電機３２が接続されている。図１０においては図示を省略したが、発電機３２は、励磁器３２ａ、開閉器３２ｂ、自動電圧調整装置３２ｃを有する。送電電圧制御装置９００は、進相無効電力容量演算部としての無効電力制御設定値演算部９１２を有する。送電系統電圧制御装置９００は、図５における所内母線電圧制御装置４００と同様のものであるが、無効電力制御設定値演算部９１２が電動機の起動信号とは無関係に電圧補償値演算部１１１が演算した電圧補償値に対応した発電機の無効電力制御設定値を演算する点が異なる。なお、電圧補償値演算部１１１と進相無効電力容量演算部としての無効電力制御設定値演算部９１２と進相無効電力容量制御部としての無効電力制御設定値指令部４１５とがこの発明における無効電力制御部である。その他の構成については、図５に示した実施の形態４と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。

次に動作について説明する。電圧補償値演算部１１１は計器用変圧器８８からの電圧信号および変流器８９からの電流信号から送電系統１に発生する電圧変動値に対応した必要な電圧補償値を演算する。無効電力制御設定値演算部９１２で電圧補償値を得るために必要な発電機３２の無効電力制御設定値を求める。無効電力制御設定値指令部４１５は、無効電力制御設定値演算部９１２から無効電力制御設定値を受けて、自動電圧調整装置３２ｃに指令を発し、発電機３２の無効電力が無効電力制御設定値になるように界磁電流を制御する。

ここで、発電機３２の無効電力を制御しても送電系統１の電圧が所定範囲内に収まらないときは、実施の形態８にて説明したのと同様にして主変圧器１２のタップ切換により送電系統１の電圧を調整する。
なお、図９の実施の形態８と図１１の実施の形態９とを組み合わせることもできる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、上述した各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変更、省略したりすることが可能である。

１送電系統、１００所内母線電圧制御装置、１１１電圧補償値演算部、
１１２コンデンサ投入段数演算部、１１３タップ切換判定部、
１１４タップ切換指令部、１１５コンデンサ開閉指令部、１２主変圧器、
１２ａ負荷時タップ切換器、１３主変圧器、１３ａ負荷時タップ切換器、
２所内母線、２１所内変圧器、２１ａ負荷時タップ切換器、２２所内変圧器、
３２発電機、３２ａ励磁器、４電動機、４００所内母線電圧制御装置、
４１２無効電力制御設定値演算部、４１５無効電力制御設定値指令部、
４２発電機、４２ａ励磁器、５２発電機、５２ａ励磁器、６コンデンサ装置、
６ａ，６ｂ，６ｃコンデンサブロック、６００所内母線電圧制御装置、
７００所内母線電圧制御装置、７１１電圧補償値演算部、７８計器用変圧器、
７９変流器、８計器用変圧器、８００送電系統電圧制御装置、
８１２コンデンサ投入段数演算部、８１３タップ切換判定部、
８６コンデンサ装置、８６ａ，８６ｂ，８６ｃコンデンサブロック、
８８計器用変圧器、８９変流器、９変流器、９００送電系統電圧制御装置、
９１２無効電力制御設定値演算部。

Claims

負荷時タップ切換器を有する変圧器を介して電力が供給されるとともに電動機負荷が接続される所内母線の電圧を制御する所内母線電圧制御装置であって、電圧検出部と電流検出部と進相無効電力供給装置と無効電力制御部とタップ切換器制御部とを有し、
前記電圧検出部は前記所内母線の電圧を検出するものであり、
前記電流検出部は前記変圧器から前記所内母線に流れる電流を検出するものであり、
前記進相無効電力供給装置は、前記電動機負荷の無効電力を補償するものであり、
前記無効電力制御部は、電圧補償値演算部と進相無効電力容量演算部と進相無効電力容量制御部とを有し、
前記電圧補償値演算部は、前記電圧と前記電流とに基づいて前記所内母線の電圧変動値に対応した電圧補償値を演算するものであり、
前記進相無効電力容量演算部は、前記電圧補償値を得るために必要な進相無効電力容量を演算するものであり、
前記進相無効電力容量制御部は、前記進相無効電力供給装置を制御するものであり、
前記タップ切換器制御部は、前記電圧および前記無効電力制御部の制御結果に基づいて前記負荷時タップ切換器の切換が必要か否かを判定し、前記負荷時タップ切換器を制御するものである
所内母線電圧制御装置。
前記進相無効電力供給装置は、コンデンサ装置であって、開閉器と直列リアクトルとコンデンサとが直列に接続されるコンデンサ回路を複数有するものであり、
前記進相無効電力容量演算部は、前記電圧補償値を得るために必要な前記コンデンサの容量を演算するものであり、
前記進相無効電力容量制御部は、前記コンデンサ装置を制御するものである
請求項１に記載の所内母線電圧制御装置。
前記コンデンサ装置は、前記所内母線に接続されるものである
請求項２に記載の所内母線電圧制御装置。
前記変圧器は、所内変圧器であって、一次側が送電系統に接続され、二次側に前記所内母線が接続されるものである
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の所内母線電圧制御装置。
前記変圧器は、送電系統に接続される主変圧器であり、
前記所内母線は、負荷時タップ切換器を有さない所内変圧器を介して前記主変圧器に接続されたものである
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の所内母線電圧制御装置。
前記変圧器は、送電系統に接続される主変圧器であり、
前記所内母線は、前記主変圧器に直接接続されたものである
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の所内母線電圧制御装置。
前記進相無効電力供給装置は、発電機であり、
前記進相無効電力容量演算部は、前記電圧補償値を得るために必要な前記発電機の進相無効電力容量を演算するものであり、
前記進相無効電力容量制御部は、前記発電機の進相無効電力を制御するものである
請求項１に記載の所内母線電圧制御装置。
前記変圧器は、送電系統に接続される主変圧器であり、
前記発電機は、前記主変圧器に接続されるものである
請求項７に記載の所内母線電圧制御装置。
前記発電機は、前記所内母線に接続されるものである
請求項７に記載の所内母線電圧制御装置。
前記進相無効電力供給装置は、コンデンサ装置および発電機であり、
前記コンデンサ装置は、開閉器と直列リアクトルとコンデンサとが直列に接続されるコンデンサ回路を複数有するものであり
前記進相無効電力容量演算部は、前記電圧補償値を得るために必要な前記コンデンサの容量を演算するとともに前記電圧補償値を得るために必要な前記発電機の進相無効電力容量を演算するものであり、
前記進相無効電力容量制御部は、前記コンデンサ装置および前記発電機の進相無効電力を制御するものであり、
前記発電機が運転中は前記発電機が前記進相無効電力供給装置として動作し、前記発電機が停止中は前記コンデンサ装置が前記進相無効電力供給装置として動作するものである
請求項１に記載の所内母線電圧制御装置。
前記コンデンサ装置および前記発電機は、共に前記所内母線に接続されるものであるである
請求項１０に記載の所内母線電圧制御装置。
前記変圧器は、送電系統に接続される主変圧器であり、
前記発電機は、前記主変圧器を介して前記送電系統に接続されるものであり、
前記所内母線は、前記主変圧器の前記発電機側に接続されるものであり、
前記コンデンサ装置は、前記所内母線に接続されるものである
請求項１０に記載の所内母線電圧制御装置。
負荷時タップ切換器を有する変圧器を介して発電機が接続される送電系統の電圧を制御する送電電圧制御装置であって、電圧検出部と電流検出部と進相無効電力供給装置と無効電力制御部とタップ切換器制御部とを有し、
前記電圧検出部は前記送電系統の電圧を検出するものであり、
前記電流検出部は前記変圧器を流れる電流を検出するものであり、
前記進相無効電力供給装置は、前記変圧器に流れる無効電力を補償するものであり、
前記無効電力制御部は、電圧補償値演算部と進相無効電力容量演算部と進相無効電力容量制御部とを有するものであり、
前記電圧補償値演算部は、前記電圧と前記電流とに基づいて前記送電系統の電圧変動値に対応した電圧補償値を演算するものであり、
前記進相無効電力容量演算部は、前記電圧補償値を得るために必要な進相無効電力容量を演算し、
前記進相無効電力容量制御部は、前記進相無効電力供給装置を制御するものであり、
前記タップ切換器制御部は、前記電圧および前記無効電力制御部の制御結果に基づいて前記負荷時タップ切換器の切換が必要か否かを判定し、前記負荷時タップ切換器を制御するものである
送電電圧制御装置。
前記進相無効電力供給装置は、前記送電系統に接続されるコンデンサ装置であって、開閉器と直列リアクトルとコンデンサとが直列に接続されるコンデンサ回路を複数有するものであり、
前記進相無効電力容量演算部は、前記電圧補償値を得るために必要な前記コンデンサの容量を演算するものであり、
前記進相無効電力容量制御部は、前記コンデンサ装置を制御するものである
請求項１３に記載の送電電圧制御装置。
前記進相無効電力供給装置は、発電機であり、
前記進相無効電力容量演算部は、前記電圧補償値を得るために必要な前記発電機の進相無効電力容量を演算し、
前記進相無効電力容量制御部は、前記発電機の進相無効電力を制御するものである
請求項１３に記載の送電電圧制御装置。
前記進相無効電力供給装置は、コンデンサ装置および発電機であり、
前記コンデンサ装置は、開閉器と直列リアクトルとコンデンサとが直列に接続されるコンデンサ回路を複数有するものであり
前記進相無効電力容量演算部は、前記電圧補償値を得るために必要な前記コンデンサの容量を演算するとともに前記電圧補償値を得るために必要な前記発電機の進相無効電力容量を演算するものであり、
前記進相無効電力容量制御部は、前記コンデンサ装置および前記発電機の進相無効電力を制御するものであり、
前記発電機が運転中は前記発電機が前記進相無効電力供給装置として動作し、前記発電機が停止中は前記コンデンサ装置が前記進相無効電力供給装置として動作するものである
請求項１３に記載の送電電圧制御装置。