JP2017085811A - 同期コンデンサシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 分散型電源に接続された電力系統における運転効率の低下を阻止する。【解決手段】 分散型電源に接続された電力系統に接続された同期コンデンサシステムであって、原動機、同期コンデンサ及び油圧式クラッチを備えている。同期コンデンサは、電圧制御装置の界磁により制御され、原動機により駆動されない場合に電力系統に無効電力を供給する。油圧式クラッチは、同期コンデンサを起動する際に、同期コンデンサと原動機とを結合させ、起動した後に、同期コンデンサと原動機とを離脱させる。【選択図】図１

Description

本発明は、分散型電源に接続された電力系統に接続された同期コンデンサシステムに関する。

近年、離島などの地域の電力系統としては、出力に余裕を持たせて、急激な負荷の増加にも追従できるように、主力発電設備としての複数台の常用発電設備と、補助用発電設備としての再生可能エネルギー設備とのそれぞれに接続される形態が普及してきている。ここで、再生可能エネルギー設備は、太陽光や風力などのように永続的に利用できる非化石エネルギー（再生可能エネルギー）を用いて発電を行う設備を意味している。このような再生可能エネルギー設備及び常用発電設備は分散型電源とも呼ばれる。

一方、再生可能エネルギー設備が普及する以前の補助用発電設備としては、例えば、エアクラッチ付き補助用発電設備が知られている。エアクラッチ付き補助用発電設備は、補助用発電設備の同期発電機を同期調相器として常時運転することにより、受電点の力率調整や受電電圧の安定化などを行い、設備利用率を向上させることが可能である。

なお、エアクラッチ付き補助用発電設備と再生可能エネルギー設備とは、いずれも補助用発電設備であるものの、技術的に全く別の設備である。

特開２００９−４４８３６号公報 特開平６−１５３４０２号公報

以上のような電力系統は、通常は特に問題ないものの、本発明者の検討によれば、再生可能エネルギー設備に起因して、以下のような不都合が生じ易くなっている。

例えば、再生可能エネルギー設備は、太陽光や風力などの非化石エネルギーを用いるため、エネルギーの変化に応じて出力変動が生じ易い性質がある。このような分散型電源の出力変動は、電力系統における運転効率を低下させる不都合を生じさせ易い。

そこで、本発明は、分散型電源に接続された電力系統における運転効率の低下を阻止し得る同期コンデンサシステムを提供することを目的とする。

本発明の一つの局面は、分散型電源に接続された電力系統に接続された同期コンデンサシステムであって、原動機と、電圧制御装置の界磁により制御され、前記原動機により駆動されない場合に前記電力系統に無効電力を供給する同期コンデンサと、前記同期コンデンサを起動する際に、前記同期コンデンサと前記原動機とを結合させ、前記起動した後に、前記同期コンデンサと前記原動機とを離脱させる油圧式クラッチと、を備えた同期コンデンサシステムである。

前記同期コンデンサシステムは、前記分散型電源の供給電力が不足した場合に、前記原動機を起動し、原動機が起動完了した後に前記油圧式クラッチにより前記原動機と前記同期コンデンサとを結合させ、前記原動機により駆動された前記同期コンデンサから有効電力を前記電力系統に供給させる制御装置、を備えてもよい。

また、前記同期コンデンサシステムは、前記同期コンデンサの出力側に配置された電流検出器と、前記電力系統上に短絡事故が発生した場合には、前記油圧式クラッチを制御して前記同期コンデンサと前記原動機とを離脱させる制御器と、を備え、前記同期コンデンサとしては、前記短絡事故の短絡電流による前記電流検出器の出力が前記電圧制御装置を介して界磁に供給されることにより、前記短絡事故の発生した短絡点の上位の遮断器を遮断するための短絡電流を供給するようにしてもよい。

また、複数の同期コンデンサシステムの各々においては、前記分散型電源の供給電力の変動に応じて制御信号が入力され、前記制御信号に応じて前記電力系統との接続を入り切りする遮断器、を備えてもよい。

本発明によれば、油圧式クラッチにより原動機から離脱した同期コンデンサが、電力系統に無効電力を供給する構成により、分散型電源に接続された電力系統における運転効率の低下を阻止することができる。

また、分散型電源の供給電力が不足した場合に、原動機を運転し、油圧式クラッチに原動機と同期コンデンサとを結合させることにより、同期コンデンサから有効電力を電力系統に供給することができる。

また、電力系統上に短絡事故が発生した場合には、油圧式クラッチにより原動機から離脱した同期コンデンサが、電流検出器の出力が電圧制御装置を介して界磁に供給され、短絡点の上位の遮断器を遮断するための短絡電流を供給することができる。

また、複数の同期コンデンサシステムの各々においては、遮断器により、分散型電源の供給電力の変動に応じて電力系統との接続を入り切りでき、電力系統の安定化を図ることができる。

本発明の第１の実施形態に係る同期コンデンサシステム及びその周辺構成を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態に係る同期コンデンサシステム及びその周辺構成を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態に係る同期コンデンサシステム及びその周辺構成を示す模式図である。 同実施形態における動作を説明するための模式図である。 同実施形態における変形例を示す模式図である。 本発明の第４の実施形態に係る同期コンデンサシステム及びその周辺構成を示す模式図である。 同実施形態における動作を説明するための模式図である。 同実施形態における変形例を示す模式図である。 同実施形態における他の変形例を示す模式図である。 同実施形態における更に他の変形例を示す模式図である。

以下、本発明の各実施形態について図面を参照して説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る同期コンデンサシステム及びその周辺構成を示す模式図である。図示するように、複数の常用発電設備１０ａ，１０ｂ、風力発電設備２０、太陽光発電設備３０及び同期コンデンサシステム４０が電力系統５０に接続されている。電力系統５０には送電用遮断器６０を介して負荷６１が接続されている。複数の常用発電設備１０ａ，１０ｂ、風力発電設備２０及び太陽光発電設備３０は、分散型電源と呼んでもよい。風力発電設備２０及び太陽光発電設備３０は、再生可能エネルギー設備と呼んでもよい。

ここで、常用発電設備１０ａは、原動機１１ａ、発電機１２ａ及び遮断器１３ａを備えている。発電機１２ａは、原動機１１ａによって駆動され、遮断器１３ａを介して電力系統５０に電力を供給する。

同様に、常用発電設備１０ｂは、原動機１１ｂ、発電機１２ｂ及び遮断器１３ｂを備えている。発電機１２ｂは、原動機１１ｂによって駆動され、遮断器１３ｂを介して電力系統５０に電力を供給する。

風力発電設備２０は、風車２１、発電機２２及び遮断器２３を備えている。発電機２２は、風車２１によって駆動され、遮断器２３を介して電力系統５０に電力を供給する。

太陽光発電設備３０は、太陽電池パネル３１及びＰＣＳ（power conditioning system）３２を備えている。ＰＣＳ３２は、太陽電池パネル３１から供給された電力を直流-交流変換し、得られた電力を電力系統５０に供給する。

同期コンデンサシステム４０は、装置起動用原動機４１、油圧式クラッチ４２及びシステム本体４３を備えている。システム本体４３は、電圧制御装置４４、同期コンデンサ４５及び遮断器４６を備えている。なお、遮断器４６は、必ずしも同期コンデンサシステム４０内に備えられなくてもよい。例えば、遮断器４６は、同期コンデンサシステム４０と電力系統５０との間に配置されてもよい。また、同期コンデンサシステム４０は、原動機・クラッチ付き同期コンデンサシステムと呼んでもよい。

装置起動用原動機４１は、油圧式クラッチ４２を介して同期コンデンサ４５を駆動する。なお、装置起動用原動機４１は、装置起動時に限らず、電力不足時にも用いられるので、単に、原動機４１と呼んでもよい。

油圧式クラッチ４２は、装置起動用原動機４１と同期コンデンサ４５を直結する軸間に設けられている。ここで、油圧式クラッチ４２は、同期コンデンサ４５を起動する際に、同期コンデンサ４５と装置起動用原動機４１とを結合させ、当該起動した後に、同期コンデンサ４５と装置起動用原動機４１とを離脱させる。

同期コンデンサ（synchronous condenser、又はsynchronous capacitor）４５は、同期電動機の一種であり、機械的負荷を与えずに自由に回転する回転軸を有し、電力系統の電気的な条件を調整するために用いられる。

ここでは、同期コンデンサ４５は、電圧制御装置４４の界磁により制御され、装置起動用原動機４１により駆動されない場合に電力系統５０に無効電力を供給し、装置起動用原動機４１により駆動される場合に電力系統５０に有効電力を供給する。

電力系統５０は、常用発電設備１０ａ，１０ｂ、風力発電設備２０、太陽光発電設備３０及び同期コンデンサシステム４０から供給された電力を、送電用遮断器６０を介して負荷６１に供給する。

次に、以上のように構成された同期コンデンサシステム及びその周辺設備の動作を説明する。

いま、常用発電設備１０ａでは、発電機１２ａが、原動機１１ａによって駆動され、遮断器１３ａを介して電力系統５０に電力を供給する。

同様に、常用発電設備１０ｂでは、発電機１２ｂが、原動機１１ｂによって駆動され、遮断器１３ｂを介して電力系統５０に電力を供給する。

風力発電設備２０では、発電機２２が、風車２１によって駆動され、遮断器２３を介して電力系統５０に電力を供給する。

太陽光発電設備３０では、ＰＣＳ３２が、太陽電池パネル３１から供給された電力を直流-交流変換し、得られた電力を電力系統５０に供給する。

このとき、風力発電設備２０及び太陽光発電設備３０から供給される電力は、風力及び太陽光の変化に応じて変動する。また、このような出力変動は、電力系統における運転効率を低下させてしまう。

一方、同期コンデンサシステム４０は、このような運転効率の低下を阻止するように運用される。

始めに、油圧式クラッチ４２により装置起動用原動機４１と同期コンデンサ４５を結合させ、装置起動用原動機４１を起動する。装置起動用原動機４１が起動完了し、同期コンデンサ４５が定常状態に達すると、遮断器４６を介して同期コンデンサ４５を電力系統５０に接続する。しかる後、油圧式クラッチ４２を操作し、装置起動用原動機４１と同期コンデンサを離脱して装置起動用原動機４１を停止させる。

以後、同期コンデンサ４５は、電圧制御装置４４の界磁により制御され、無効電力を電力系統５０に供給する。これにより、電力系統５０における運転効率の低下が阻止される。

上述したように第１の実施形態によれば、油圧式クラッチ４２は、同期コンデンサ４５を起動する際に、同期コンデンサ４５と装置起動用原動機４１とを結合させ、当該起動した後に、同期コンデンサ４５と装置起動用原動機４１とを離脱させる。同期コンデンサ４５は、電圧制御装置４４の界磁により制御され、電力系統５０に無効電力を供給する。

従って、第１の実施形態によれば、分散型電源に接続された電力系統における運転効率の低下を阻止することができる。

＜第２の実施形態＞
図２は、本発明の第２の実施形態に係る同期コンデンサシステム及びその周辺構成を示す模式図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、ここでは異なる部分について主に述べる。なお、以下の各実施形態も同様にして重複した説明を省略する。

第２の実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、分散型電源からの供給電力が不足した場合に、同期コンデンサ４５を駆動して電力系統５０に有効電力を供給するものである。

これに伴い、分散型電源である常用発電設備１０ａ，１０ｂ、風力発電設備２０及び太陽光発電設備３０は、それぞれ電力検出器１４ａ，１４ｂ，２４，３３を備えている。

電力検出器１４ａ，１４ｂ，２４，３３は、それぞれ電力系統５０に供給される電力を検出し、検出信号Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２，Ｐ３を出力する。なお、電力検出器１４ａ，１４ｂ，２４，３３は、必ずしも常用発電設備１０ａ，１０ｂ、風力発電設備２０及び太陽光発電設備３０に備えられなくてもよい。例えば、電力検出器１４ａ，１４ｂ，２４，３３は、常用発電設備１０ａ，１０ｂ、風力発電設備２０及び太陽光発電設備３０の外部に配置されてもよい。

一方、同期コンデンサシステム４０は、図１に示す構成に比べ、制御装置７０を備えている。

制御装置７０は、例えば、電力検出器１４ａ，１４ｂ，２４，３３からの検出信号Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２，Ｐ３に基づいて、分散型電源の供給電力が不足したか否かを判定する機能と、装置起動用原動機４１及び油圧式クラッチ４２を制御する機能とをもっている。

すなわち、制御装置７０は、分散型電源の供給電力が不足した場合に、装置起動用原動機４１を起動し、原動機が起動完了した後に油圧式クラッチ４２により装置起動用原動機４１と同期コンデンサ４５とを結合させ、装置起動用原動機４１により駆動された同期コンデンサ４５から有効電力を電力系統５０に供給させる。また、制御装置７０は、装置起動用原動機４１を運転するとき、装置起動用原動機４１の回転速度を制御してもよい。この場合、装置起動用原動機４１による同期コンデンサ４５の速度調整機能を実現可能である。これは以下の各実施形態又は各変形例でも同様である。

次に、以上のように構成された同期コンデンサシステム及びその周辺設備の動作を説明する。

いま、油圧式クラッチ４２は、同期コンデンサ４５と装置起動用原動機４１とを離脱した状態であり、装置起動用原動機４１は、停止した状態であるとする。すなわち、同期コンデンサ４５は、装置起動用原動機４１により駆動されず、無効電力を電力系統５０に供給している状態であるとする。

このとき、電力検出器１４ａ，１４ｂ，２４，３３は、それぞれ常用発電設備１０ａ，１０ｂ、風力発電設備２０及び太陽光発電設備３０から電力系統５０に供給される電力を検出し、検出信号Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２，Ｐ３を制御装置７０に出力する。

制御装置７０は、検出信号Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２，Ｐ３に基づいて、分散型電源の供給電力が不足したか否かを判定し、否の場合には、検出信号の監視を継続する。

一方、制御装置７０は、分散型電源の供給電力が不足した場合に、装置起動用原動機４１を起動し、原動機が起動完了した後に油圧式クラッチ４２により装置起動用原動機４１と同期コンデンサ４５とを結合させる。これにより、同期コンデンサ４５は、装置起動用原動機４１により駆動され、有効電力を電力系統５０に供給する。有効電力の供給中、同期コンデンサシステム４０は、常用発電設備として使用される。

上述したように第２の実施形態によれば、制御装置７０は、分散型電源の供給電力が不足した場合に、装置起動用原動機４１を運転し、同期コンデンサ４５から有効電力を電力系統５０に供給させる。

従って、第２の実施形態では、第１の実施形態の効果に加え、分散型電源の供給電力が不足した場合に、有効電力を供給する常用発電設備として同期コンデンサシステム４０を使用することができる。

補足すると、離島などの電力系統では、再生可能エネルギー設備の増加に伴い、常用発電設備の運転台数が減少し、系統周波数及び系統電圧等の出力変動が発生し易くなっている。この種の出力変動は、電源不安定・電力供給不足などを生じさせ易い。

すなわち、離島などの電力系統は、再生可能エネルギー設備が増加すると、電源不安定・電力供給不足などが生じ易くなる不都合がある。

これに対し、第２の実施形態では、分散型電源の不安定や供給電力不足が生じた場合でも、有効電力を供給する常用発電設備として同期コンデンサシステム４０を使用することができる。

また、第２の実施形態によれば、装置起動用原動機４１による速度調整機能を実現することができる。

＜第３の実施形態＞
図３は、本発明の第３の実施形態に係る同期コンデンサシステム及びその周辺構成を示す模式図である。

第３の実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、短絡事故が発生した場合に、被害拡大防止のため、短絡事故点の上位にある送電用遮断器６０を遮断するものである。また、第３の実施形態は、電力系統上の力率改善や系統周波数及び系統電圧の変動を抑制し、安定化を図っている。

具体的には、システム本体４３は、図１に示した構成に比べ、電流検出器４７、制御器４８及び変換装置４９を備えている。なお、変換装置４９は、保護協調には直接関係しないので、省略してもよい。

ここで、電流検出器４７は、同期コンデンサ４５の出力側に配置され、短絡事故の短絡電流による出力を電圧制御装置４４及び制御器４８に送出する。

制御器４８は、電力系統５０上に短絡事故が発生した場合には、油圧式クラッチ４２を制御して同期コンデンサ４５と装置起動用原動機４１とを離脱させる。

また、同期コンデンサ４５は、短絡事故の短絡電流による電流検出器４７の出力が電圧制御装置４４を介して界磁に供給されることにより、短絡事故の発生した短絡事故点の上位の送信用遮断器６０を遮断するための短絡電流を供給する。

また、電圧制御装置４４は、電力系統５０上の力率を改善する場合には、同期コンデンサ４５の力率を設定力率に保つように界磁電流を増減することにより、同期コンデンサ４５に流れる電流の力率を制御可能となっている。

変換装置４９は、同期コンデンサ４５と遮断器４６との間に設けられ、系統周波数及び系統電圧の変動を抑制する場合には、同期コンデンサ４５から供給される電力の周波数及び電圧を変換する。

次に、以上のように構成された同期コンデンサシステム及びその周辺設備の動作を図４の模式図を用いて説明する。

いま、油圧式クラッチ４２は、同期コンデンサ４５と装置起動用原動機４１とを離脱した状態であり、装置起動用原動機４１は、停止した状態であるとする。すなわち、同期コンデンサ４５は、装置起動用原動機４１により駆動されず、無効電力を電力系統５０に供給している状態であるとする。

このとき、短絡事故点８０において短絡事故が発生したとする。

電流検出器４７は、短絡事故の短絡電流による出力を電圧制御装置４４及び制御器４８に送出する。

制御器４８は、もし、装置起動用原動機４１と同期コンデンサ４５とが結合された状態で電力系統５０上に短絡事故が発生した場合には、電流検出器４７の出力に基づき、油圧式クラッチ４２を制御して同期コンデンサ４５と装置起動用原動機４１とを離脱させる。これにより、短絡事故が発生した場合に加わる短絡トルクから装置起動用原動機４１を瞬時に保護する。

同期コンデンサ４５は、短絡事故の短絡電流による電流検出器４７の出力が電圧制御装置４４を介して界磁に供給されることにより、短絡事故の発生した短絡事故点８０の上位の送信用遮断器６０を遮断するための短絡電流を供給する。

また、常用発電設備１０ａ，１０ｂは、同期コンデンサ４５と共に、短絡電流を一定時間供給する。

これにより、短絡事故点８０の直近上位にある送電用遮断器６０を遮断する。

上述したように第３の実施形態によれば、制御器４８は、電力系統５０上に短絡事故が発生した場合には、油圧式クラッチ４２を制御して同期コンデンサ４５と装置起動用原動機４１とを離脱させる。同期コンデンサ４５は、短絡事故の短絡電流による電流検出器４７の出力が電圧制御装置４４を介して界磁に供給されることにより、短絡事故の発生した短絡事故点８０の上位の送信用遮断器６０を遮断するための短絡電流を供給する。

従って、第３の実施形態では、第１の実施形態の効果に加え、短絡事故が発生した場合に加わる短絡トルクから装置起動用原動機４１を瞬時に保護すると共に、過電流保護による保護協調を確立することができる。

補足すると、例えば、再生可能エネルギー設備は、有効電力については十分な出力確保が可能な反面、定格電流以上の持続短絡電流については供給が困難となっている。なお、持続短絡電流は、短絡事故の直後に一定時間供給されて、短絡事故点８０の直近上位の遮断器を遮断させるといった、過電流保護による保護協調を確立する役割がある。このため、持続短絡電流の供給量が不足すると、過電流保護による保護協調の不確立が生じてしまう。

よって、離島などの電力系統は、低負荷率で効率の悪い運用になるとしても、常に複数台の常用発電設備を運転する運用により、持続短絡電流の供給量を確保する必要がある。

これに対し、本実施形態では、同期コンデンサ４５によって短絡電流を供給するので、短絡事故の発生した短絡事故点８０の直近上位の送信用遮断器６０を遮断でき、過電流保護による保護協調を確立することができる。

なお、第３の実施形態は、図５に示すように、第２の実施形態と組み合わせた構成に変形してもよい。この場合、同期コンデンサ４５により有効電力を供給中に短絡事故が発生したときにも、前述同様に、装置起動用原動機４１を離脱して短絡トルクから保護すると共に、電流検出器４７、制御器４８及び同期コンデンサ４５等が動作して短絡電流を供給し、過電流保護による保護協調を確立することができる。

＜第４の実施形態＞
図６は、本発明の第４の実施形態に係る同期コンデンサシステム及びその周辺構成を示す模式図である。

第４の実施形態は、第３の実施形態の変形例であり、同期コンデンサシステム４０と同様の同期コンデンサシステム４０ａが付加されている。言い換えると、複数の同期コンデンサシステム４０，４０ａが配置されている。

ここで、複数の同期コンデンサシステム４０，４０ａの各々は、分散型電源の供給電力の変動に応じて制御信号が入力され、制御信号に応じて電力系統５０との接続を入り切りする遮断器４６，４６ａを備えている。補足すると、第１〜第３の実施形態では、遮断器４６は省略可能であった。これに対し、第４の実施形態では、遮断器４６，４６ａは、必須となっている。

また、第４の実施形態では、前述同様に、電流検出器１４ａ，１４ｂ，２４，３３及び制御装置７０を備えている。制御装置７０は、電流検出器１４ａ，１４ｂ，２４，３３の検出信号に基づき、分散型電源の供給電力の変動に応じて制御信号を遮断器４６，４６ａに入力する機能をもっている。

次に、以上のように構成された同期コンデンサシステム及びその周辺設備の動作を図７の模式図を用いて説明する。

いま、各々の同期コンデンサシステム４０，４０ａにおいて、油圧式クラッチ４２，４２ａは、同期コンデンサ４５，４５ａと装置起動用原動機４１，４１ａとを離脱した状態であり、装置起動用原動機４１，４１ａは、停止した状態であるとする。すなわち、同期コンデンサ４５，４５ａは、装置起動用原動機４１，４１ａにより駆動されず、無効電力を電力系統５０に供給している状態であるとする。

制御装置７０は、電流検出器１４ａ，１４ｂ，２４，３３の検出信号に基づき、分散型電源の供給電力の変動に応じて制御信号を遮断器４６，４６ａに入力する。遮断器４６，４６ａは、分散型電源の供給電力の変動に応じて制御信号が入力され、制御信号に応じて電力系統５０との接続を入り切りする。但し、この例では、遮断器４６，４６ａは、それぞれ電力系統５０との接続を維持しているとする。

このとき、短絡事故点８０において短絡事故が発生したとする。

電流検出器４７，４７ａは、短絡事故の短絡電流による出力を電圧制御装置４４，４４ａ及び制御器４８，４８ａに送出する。

制御器４８，４８ａは、もし、装置起動用原動機４１、４１ａと同期コンデンサ４５、４５ａとが結合された状態で電力系統５０上に短絡事故が発生した場合には、電流検出器４７，４７ａの出力に基づき、油圧式クラッチ４２，４２ａを制御して同期コンデンサ４５，４５ａと装置起動用原動機４１，４１ａとを離脱させる。これにより、短絡事故が発生した場合に加わる短絡トルクから装置起動用原動機４１，４１ａを瞬時に保護する。

同期コンデンサ４５，４５ａは、短絡事故の短絡電流による電流検出器４７，４７ａの出力が電圧制御装置４４，４４ａを介して界磁に供給されることにより、短絡事故の発生した短絡事故点８０の上位の送信用遮断器６０を遮断するための短絡電流を供給する。

また、常用発電設備１０ａ，１０ｂは、同期コンデンサ４５，４５ａと共に、短絡電流を一定時間供給する。

これにより、短絡事故点８０の上位にある送電用遮断器６０を遮断する。

上述したように第４の実施形態によれば、複数の同期コンデンサシステム４０，４０ａの各々において、遮断器４６，４６ａが、分散型電源の供給電力の変動に応じて制御信号が入力されると、制御信号に応じて電力系統５０との接続を入り切りする。

従って、第４の実施形態では、第３の実施形態の効果に加え、再生可能エネルギー設備の出力変動といった分散型電源の運転状況に応じて、同期コンデンサシステムの運転台数を調整して無効電力を最適制御し、電力の安定供給を実現することができる。

なお、第４の実施形態は、図８に示すように、第３の実施形態の変形例（図５）と組み合わせた構成に変形してもよい。この場合、同期コンデンサ４５，４５ａにより有効電力を供給中に短絡事故が発生したときにも、前述同様に、電流検出器４７，４７ａ、制御器４８，４８ａ及び同期コンデンサ４５，４５ａ等が動作して短絡電流を供給し、過電流保護による保護協調を確立することができる。この時、制御器４８，４８ａは、油圧式クラッチ４２，４２ａを制御して同期コンデンサ４５，４５ａと装置起動用原動機４１，４１ａとを離脱させる。これにより、短絡事故が発生した場合に加わる短絡トルクから装置起動用原動機４１，４１ａを瞬時に保護する。

また、再生可能エネルギー設備の出力変動といった分散型電源の運転状況に応じて、同期コンデンサシステムの運転台数を調整して有効電力を最適制御し、電力の安定供給を実現することができる。

また、第４の実施形態は、図９に示すように、第１の実施形態と組み合わせた構成に変形してもよい。この場合、第１の実施形態の効果に加え、再生可能エネルギー設備の出力変動といった分散型電源の運転状況に応じて、同期コンデンサシステムの運転台数を調整して無効電力を最適制御し、電力の安定供給を実現することができる。

さらに、第４の実施形態は、図１０に示すように、第２の実施形態と組み合わせた構成に変形してもよい。この場合、第２の実施形態の効果に加え、再生可能エネルギー設備の出力変動といった分散型電源の運転状況に応じて、同期コンデンサシステムの運転台数を調整して無効電力及び有効電力を最適制御し、電力の安定供給を実現することができる。

また、以上の各実施形態及び各変形例は、例えば、負荷６１側に電力検出器を設け、制御装置７０が、負荷６１側の電力検出器の出力に応じて常用発電設備１０ａ，１０ｂの原動機１１ａ，１１ｂを制御する構成を付加してもよい。この場合、各実施形態及び各変形例の効果に加え、電力系統の負荷率が低い場合には常用発電設備１０ａ，１０ｂの原動機１１ａ，１１ｂを停止することで燃料を節約し、省エネルギー効果及びＣＯ2削減の効果を得ることができる。

なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が省略されることで発明が抽出された場合には、その抽出された発明を実施する場合には省略部分が周知慣用技術で適宜補われるものである。

その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

１０ａ，１０ｂ…常用発電設備、１１ａ，１１ｂ…原動機、１２ａ，１２ｂ，２２…発電機、１３ａ，１３ｂ，２３，４６，４６ａ…遮断器、１４ａ，１４ｂ，２４，３３…電力検出器、２０…風力発電設備、２１…風車、３０…太陽光発電設備、３１…太陽電池パネル、３２…ＰＣＳ、４０，４０ａ…同期コンデンサシステム、４１，４１ａ…装置起動用原動機、４２，４２ａ…油圧式クラッチ、４３，４３ａ…システム本体、４４，４４ａ…電圧制御装置、４５，４５ａ…同期コンデンサ、４７，４７ａ…電流検出器、４８，４８ａ…制御器、４９，４９ａ…変換装置、５０…電力系統、６０…送電用遮断器、６１…負荷、７０…制御装置、８０…短絡事故点。

本発明の一つの局面は、複数台の常用発電設備と再生可能エネルギー設備とを組み合わせた分散型電源が接続された電力系統に接続された同期コンデンサシステムであって、原動機と、電圧制御装置の界磁により制御され、前記原動機により駆動されない場合に前記電力系統に無効電力を供給する同期コンデンサと、前記同期コンデンサを起動する際に、前記同期コンデンサと前記原動機とを結合させ、前記起動した後に、前記同期コンデンサと前記原動機とを離脱させる油圧式クラッチと、を備えた同期コンデンサシステムである。

Claims (4)

1. 分散型電源に接続された電力系統に接続された同期コンデンサシステムであって、
   原動機と、
   電圧制御装置の界磁により制御され、前記原動機により駆動されない場合に前記電力系統に無効電力を供給する同期コンデンサと、
   前記同期コンデンサを起動する際に、前記同期コンデンサと前記原動機とを結合させ、前記起動した後に、前記同期コンデンサと前記原動機とを離脱させる油圧式クラッチと、
   を備えたことを特徴とする同期コンデンサシステム。
2. 請求項１に記載の同期コンデンサシステムにおいて、
   前記分散型電源の供給電力が不足した場合に、前記原動機を起動し、前記原動機が起動完了した後に前記油圧式クラッチにより前記原動機と前記同期コンデンサとを結合させ、前記原動機により駆動された前記同期コンデンサから有効電力を前記電力系統に供給させる制御装置、
   を備えたことを特徴とする同期コンデンサシステム。
3. 請求項１又は請求項２に記載の同期コンデンサシステムにおいて、
   前記同期コンデンサの出力側に配置された電流検出器と、
   前記電力系統上に短絡事故が発生した場合には、前記油圧式クラッチを制御して前記同期コンデンサと前記原動機とを離脱させる制御器と、
   を備え、
   前記同期コンデンサは、前記短絡事故の短絡電流による前記電流検出器の出力が前記電圧制御装置を介して界磁に供給されることにより、前記短絡事故の発生した短絡点の上位の遮断器を遮断するための短絡電流を供給する
   ことを特徴とする同期コンデンサシステム。
4. 請求項３に記載の複数の同期コンデンサシステムの各々において、
   前記分散型電源の供給電力の変動に応じて制御信号が入力され、前記制御信号に応じて前記電力系統との接続を入り切りする遮断器、
   を備えたことを特徴とする同期コンデンサシステム。