JP2505410B2 - Static var compensator - Google Patents
Static var compensatorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は電力系統に進相及び／又は遅相の無効電力
を供給する静止形無効電力補償装置に関するものであ
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a static var compensator for supplying a phase-advancing and / or lag-phase reactive power to a power system.
第４図は例えば三菱電機技報Vol.55・No.9・1981年64
ページ〜68ページ「静止形無効電力補償装置の電力系統
への応用」に示された従来の静止形無効電力補償装置の
主回路の一例を示す単線接続図であり、図において、
（31a）（31b）はサイリスタスイツチ、（32）はサイリ
スタスイツチ（31a）により開閉されるコンデンサバン
ク、（33）はサイリスタスイツチ（31b）により通電電
流が位相制御されるリアクトル、（34）は静止形無効電
力補償装置が接続されている電力系統、（35）は電力系
統の電圧を検出するためのPT、（36）は電力系統の電圧
制御に応じて出力無効電力を制御するようにサイリスタ
スイツチ（31a）（31b）を制御する制御回路、（37）は
電力系統の電源を集約した無限大母線、（38）は上記無
限大母線から静止形無効電力補償装置が接続されている
点までの系統インピーダンスである。Figure 4 shows, for example, Mitsubishi Electric Technical Report Vol.55, No.9, 1981, 64.
It is a single-line connection diagram showing an example of the main circuit of the conventional static var compensator shown in "Application of static var compensator to power system" on pages 68 to 68.
(31a) and (31b) are thyristor switches, (32) is a capacitor bank that is opened and closed by the thyristor switch (31a), (33) is a reactor whose phase is controlled by the thyristor switch (31b), and (34) is static. Type power system to which a reactive power compensator is connected, (35) is a PT for detecting the voltage of the power system, and (36) is a thyristor switch to control the output reactive power according to the voltage control of the power system. (31a) (31b) control circuit, (37) is an infinite bus that integrates the power supply of the power system, (38) is from the above infinity bus to the point where the static var compensator is connected. System impedance.
第５図は、従来の静止形無効電力補償装置の動作を説
明するためのブロツク図で、破線よりも上が静止形無効
電力補償装置内部下が電力系統のブロツクを表わしてお
り、（１）は基準電圧の入力、（２）は一次遅れ制御回
路でＳはラプラス演算子、TVは一次遅れ時定数、KVは制
御ゲイン、（３）はサイリスタ等の遅れ時間に相当する
無駄時間要素で、ｅは自然対数の底、TDは無駄時間、
（４）は静止形無効電力補償装置の出力する無効電力、
（５）は接続されている電力系統のインピーダンスに相
当する系統ゲインである。FIG. 5 is a block diagram for explaining the operation of the conventional static var compensator, in which the upper part above the broken line represents the block of the power system inside and the lower part represents the block of the power system. Is a reference voltage input, (2) is a first-order lag control circuit, S is a Laplace operator, T V is a first-order lag time constant, K V is a control gain, and (3) is a dead time element corresponding to a thyristor delay time. Where e is the base of natural logarithm, T D is dead time,
(4) is the reactive power output from the static var compensator,
(5) is a system gain corresponding to the impedance of the connected power system.
次に動作について説明する。静止形無効電力補償装置
は電力系統に供給する無効電力を高速に制御することに
より電力系統の電圧を一定にするように動作する。制御
回路（36）はPT（35）を通じて、電力系統（34）の電圧
を入力し、その電圧が（１）に入力された基準電圧に一
致するように出力無効電力（４）を制御する。進相の無
効電力を出力する時にはサイリスタスイツチ（31a）を
導通させ、コンデンサバンク（32）から進相電流を供給
し、一方サイリスタスイツチ（31b）によつてリアクト
ル（33）に流れる遅相電流を位相制御することにより装
置全体としての出力無効電力を進相領域で連続的に制御
できる。遅相の無効電力を出力する時にはサイリスタス
イツチ（31a）を開放し、サイリスタスイツチ（31b）だ
けでリアクトル（33）に流れる遅相電流を位相制御する
ことにより出力無効電力を遅相領域で連続的に制御でき
る。Next, the operation will be described. The static var compensator operates to control the reactive power supplied to the power system at high speed to keep the voltage of the power system constant. The control circuit (36) inputs the voltage of the power system (34) through the PT (35), and controls the output reactive power (4) so that the voltage matches the reference voltage input to (1). When the reactive power of the phase advance is output, the thyristor switch (31a) is turned on to supply the phase advance current from the capacitor bank (32), while the thyristor switch (31b) supplies the lag current flowing through the reactor (33). By controlling the phase, the output reactive power of the entire device can be continuously controlled in the phase advance region. When outputting lagging reactive power, the thyristor switch (31a) is opened, and the thyristor switch (31b) alone controls the phase of the lagging current flowing through the reactor (33) to continuously output reactive power in the lagging region. Can be controlled.
以上の動作を無効電力−電圧平面上で示すと第６図の
ようになる。第６図の横軸は無効電力（Ｑ）を表わし、
右半面が遅相、左半面が進相の無効電力を示しており、
又縦軸は系統の電圧を表わしている。（21）は静止形無
効電力補償装置の特性曲線を表わし、実線部が制御範囲
でその部分の傾きが電圧制御ゲインKVを示している。
（22a），（22b）は電力系統の特性曲線を表わしており
その傾きが系統ゲインKQを示している。系統インピーダ
ンス（38）の小さい時、即ち系統ゲインKQの小さい時は
（22a）のように傾きが小さいが、電力系統の構成変更
等で系統インピーダンス（38）が大きくなり、即ち系統
ゲインKQが大きくなると（22b）のように傾きが大きく
なる。FIG. 6 shows the above operation on the reactive power-voltage plane. The horizontal axis of FIG. 6 represents the reactive power (Q),
The right half shows the lagging phase and the left half shows the leading phase reactive power,
The vertical axis represents the system voltage. (21) shows the characteristic curve of the static var compensator, where the solid line shows the control range and the slope of that part shows the voltage control gain K V.
(22a) and (22b) show the characteristic curves of the power system, and the slope of the curves shows the system gain K Q. When the system impedance (38) is small, that is, when the system gain K Q is small, the slope is small as in (22a), but the system impedance (38) becomes large due to the configuration change of the power system, that is, the system gain K Q When becomes larger, the inclination becomes larger as shown in (22b).
通常、静止形無効電力補償装置は（21）と（22a）の
交点（23a）で動作しているが、系統インピーダンス（3
8）が大きくなると動作点が（23b）に移動する。Normally, the static var compensator operates at the intersection (23a) of (21) and (22a), but the system impedance (3
When 8) becomes large, the operating point moves to (23b).
従来の静止形無効電力補償装置は以上のように構成さ
れているので、接続されている電力系統のインピーダン
スが大きくなり系統ゲインが大きくなつた時には開ルー
プゲインが安定範囲よりも大きくなりすぎて制御不安定
が発生する恐れがあつた。Since the conventional static var compensator is configured as above, when the impedance of the connected power system increases and the system gain increases, the open loop gain becomes too large beyond the stable range for control. Instability may occur.
以下、第７図に示すこの制御回路のボード線図で考え
る。第７図において横軸はラジアン／秒で表わした周波
数、上のグラフは開ループゲイン特性で縦軸はデシベル
〔dB〕、下のグラフは位相特性で縦軸は度である。In the following, consider the Bode diagram of this control circuit shown in FIG. In FIG. 7, the horizontal axis is the frequency expressed in radians / second, the upper graph is the open loop gain characteristic, the vertical axis is the decibel [dB], and the lower graph is the phase characteristic and the vertical axis is the degree.
第５図の制御回路で無駄時間要素（３）が無ければ開
ループ特性は第７図の破線で示したようになり不安定に
はならない。ところが、無駄時間要素を考慮すると例え
ば第７図の実線で示したような特性になり開ループでの
定常ゲインＫ＝KV×KQが大きくなると位相余裕が無くな
り制御不安定になる。即ち電力系統の構成変更等で系統
インピーダンス（38）が大きくなり系統ゲインKQが大き
くなると静止形無効電力補償装置の制御パラメータが変
わらなくても制御不安定になつてしまうという不具合が
あつた。If the control circuit of FIG. 5 does not have the dead time element (3), the open loop characteristic becomes as shown by the broken line of FIG. 7 and does not become unstable. However, considering the dead time element, for example, the characteristics shown by the solid line in FIG. 7 are obtained, and when the steady-state gain K = K V × K Q in the open loop increases, the phase margin is lost and control becomes unstable. That is, if the system impedance (38) increases and the system gain K Q increases due to a change in the configuration of the power system or the like, the control becomes unstable even if the control parameters of the static var compensator do not change.
この不具合に対処するためには、接続されている電力
系統の系統ゲインの変動範囲のうち最大値に対しても制
御不安定が発生しないように制御ゲインKVを小さくする
か一次遅れ時定数Tvを大きくする必要があるが、この場
合には電力系統が通常の状態で系統ゲインが小さいとき
には、制御誤差が大きくなつたり応答速度が遅くなつて
しまい、同一の系統安定化効果を得るのにより大きな容
量の装置が必要になつてしまうなどの問題点があつた。This nonconformity to deal, the connected power system of the system gain control gain K V the smaller one order lag time constant Tv as control instability does not occur even for the maximum value of the variation range of the However, in this case, when the system gain is small in the normal state of the power system, the control error becomes large and the response speed becomes slow, and the same system stabilizing effect is obtained. There was a problem that a device with a large capacity was needed.
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、電力系統のインピーダンスを測定して、そ
の時の系統ゲインに応じて制御定数を調整するような静
止形無効電力補償装置を得ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and obtains a static var compensator in which the impedance of the power system is measured and the control constant is adjusted according to the system gain at that time. The purpose is to
この発明に係る静止形無効電力補償装置は、接続され
ている系統の系統ゲインKQを測定し、そのKQの値に応じ
て制御回路の制御定数を変化するようにしたものであ
る。The static var compensator according to the present invention measures the system gain K Q of the connected system and changes the control constant of the control circuit according to the value of the K Q.
この発明において、無効電力出力量を変化させて系統
電圧を変化させ系統ゲインKQを測定し、その測定値に応
じて制御定数を変化する。In this invention, the amount of reactive power output is changed to change the system voltage, the system gain K Q is measured, and the control constant is changed according to the measured value.
第１図はこの発明の一実施例を説明するためのブロツ
ク図である。図において破線より上が静止形無効電力補
償装置内部、下が電力系統のブロツクを表わしており、
（１）は基準電圧の入力、（２）は１次遅れ制御回路
で、Ｓはラプラス演算子、TVは１次遅れ時定数、KVは制
御ゲイン、（３）はサイリスタ等の遅れ時間に相当する
無駄時間要素でｅは自然対数の底、TDは無駄時間、
（４）は静止形無効電力補償装置の出力する無効電力、
（５）は接続されている電力系統のインピーダンスに相
当する系統ゲイン、（６）は系統ゲインの演算部、
（７）は（６）で演算された系統ゲインに基いて１次遅
れ制御回路（２）の制御定数を設定する制御定数演算部
であって、この制御定数演算部（７）と上記系統ゲイン
の演算部（６）とで定数設定手段を構成している。
（８）は静止形無効電力補償装置の接続されている電力
系統の電圧である。FIG. 1 is a block diagram for explaining one embodiment of the present invention. In the figure, the upper part of the broken line shows the inside of the static var compensator, and the lower part shows the block of the power system.
(1) is the reference voltage input, (2) is the first-order delay control circuit, S is the Laplace operator, T V is the first-order delay time constant, K V is the control gain, and (3) is the delay time of the thyristor, etc. Is a dead time element corresponding to, e is the base of the natural logarithm, T D is dead time,
(4) is the reactive power output from the static var compensator,
(5) is a system gain corresponding to the impedance of the connected power system, (6) is a system gain calculator,
(7) is a control constant calculation unit that sets a control constant of the first-order delay control circuit (2) based on the system gain calculated in (6). This control constant calculation unit (7) and the system gain The arithmetic unit (6) constitutes a constant setting means.
(8) is the voltage of the power system to which the static var compensator is connected.
第２図（ｂ）は静止形無効電力補償装置の接続されて
いる電力系統の電圧（８）、第２図（ａ）はこれに対応
する出力無効電力（４）である。（12）の時点で系統電
圧（８）が低下するとそれに対応して出力無効電力
（４）が増加を始める。更に（13）の時点で予め設定さ
れた電圧変化幅（11）を超えると、系統ゲイン演算部
（６）が動作を開始し、（14）の時点で一次遅れ制御回
路（２）の出力に第２図（ａ）に示すような微小変化Δ
Ｑを足し合わせる。この時系統電圧（８）は第２図
（ｂ）に示すようにΔＶだけ変化する。FIG. 2 (b) is the voltage (8) of the power system to which the static var compensator is connected, and FIG. 2 (a) is the corresponding output reactive power (4). When the system voltage (8) drops at the time of (12), the output reactive power (4) starts to increase correspondingly. Further, when the preset voltage change width (11) is exceeded at the time of (13), the system gain calculation unit (6) starts operating, and at the time of (14), the output of the primary delay control circuit (2) is output. Small change Δ as shown in FIG.
Add up Q. At this time, the system voltage (8) changes by ΔV as shown in FIG. 2 (b).
以上の動作を無効電力−電圧平面上で示すと第３図の
ようになる。FIG. 3 shows the above operation on the reactive power-voltage plane.
通常、静止形無効電力補償装置は（21）と（22）の交
点（23）で動作しているが、上記のような動作により微
小変化ΔＱが加わると特性曲線が（21）から（24）に変
化し、動作点は（23）から（25）に移動する。このとき
の動作点の軌跡が系統特性であり、系統ゲインKQはKQ＝
ΔＶ÷ΔＱの演算により求めることができる。加算され
たΔＱはKQの演算が終了した後零にされ、静止形無効電
力補償装置は再び元の特性（21）にもどる。制御定数演
算部（７）はこのようにして求められたKQから予め設定
されているアルゴリズムにもとずいて、一次遅れ制御回
路のパラメータKV,TVを設定する。第８図に上記アルゴ
リズムの１例を説明するフローチヤートを示す。Normally, the static var compensator operates at the intersection (23) of (21) and (22), but if a small change ΔQ is added by the above operation, the characteristic curve changes from (21) to (24). And the operating point moves from (23) to (25). The locus of the operating point at this time is the system characteristic, and the system gain K Q is K Q =
It can be obtained by the calculation of ΔV ÷ ΔQ. The added ΔQ is made zero after the calculation of K Q is completed, and the static var compensator returns to the original characteristic (21) again. The control constant calculation unit (7) sets the parameters K V and T V of the first-order delay control circuit based on the preset algorithm from K Q thus obtained. FIG. 8 shows a flow chart for explaining an example of the above algorithm.
（81）に於て上記のようにKQ＝ΔＶ÷ΔＱの演算によ
り系統ゲインKQを算出する。In (81), the system gain K Q is calculated by the calculation of K Q = ΔV ÷ ΔQ as described above.
（82）では電圧の制御精度 が所定の値になるように、上記KQの計算値から制御ゲイ
ンKVを算出する。(82) voltage control accuracy The control gain K V is calculated from the calculated value of K Q so that becomes a predetermined value.
（83）では一次遅れの開ループ特性のカツトオフ周波
数ωCが所定の値になるように、上記KQ,KVの計算値から
一次遅れ時定数TVを算出する。 In (83), the first-order lag time constant T V is calculated from the calculated values of K Q and K V so that the cut-off frequency ω C of the open-loop characteristic of the first-order lag has a predetermined value.
（84）では上記KQ,KV,TVから例えば制御位相余裕を算
出して安定判別を行ない、安定の場合は算出されたKV,T
Vの値に、不安定の場合は（85）により、KV,TVを安定限
界まで変化させた値に、（86）により一次遅れ制御回路
パラメータの設定を変更する。一次遅れ制御回路パラメ
ータは上記のように系統特性の変化に応じて常に所定の
制御特性が発揮されるように変更されるので、必要最小
限の容量の装置で所定の系統安定化効果を得ることがで
きる。 In (84), for example, a control phase margin is calculated from the above K Q , K V , T V to determine stability, and if stable, the calculated K V , T
If the value of V is unstable, (85) changes the value of K V , T V to the stable limit, and (86) changes the setting of the primary delay control circuit parameter. Since the primary delay control circuit parameters are changed so that the predetermined control characteristics are always exhibited in accordance with the change in the system characteristics as described above, it is possible to obtain the predetermined system stabilizing effect with a device having the minimum necessary capacity. You can
なお、上記実施例では系統電圧の変動が所定の電圧変
化幅（11）を超えた時にだけ系統ゲインKQを測定した
が、所定の電圧変化幅（11）に関係なく任意に測定して
もよくまた、予め設定された間隔で周期的に測定しても
よい。Although the system gain K Q is measured only when the fluctuation of the system voltage exceeds the predetermined voltage change width (11) in the above-mentioned embodiment, it may be arbitrarily measured regardless of the predetermined voltage change width (11). Of course, it may be measured periodically at preset intervals.
また、上記実施例では静止形無効電力補償装置の制御
回路を一次遅れで表わしたが、例えば第５図（ｂ）に示
すようなより複雑な進み遅れ回路でも、又、他の制御回
路でもよく、それらの回路の制御パラメータ例えばT1,T
2,TV,KVを系統ゲインKQの変化に応じて自動的に設定す
ることにより、更に細かく制御性能を調整することがで
きる。Further, in the above embodiment, the control circuit of the static var compensator is represented by the first-order lag, but a more complicated lead-lag circuit as shown in FIG. 5B or another control circuit may be used. , The control parameters of those circuits, eg T 1 , T
By automatically setting 2 , T V , K V according to the change in the system gain K Q , the control performance can be adjusted more finely.
以上のように、この発明によれば静止形無効電力補償
装置が接続されている電力系統の系統ゲインを測定し、
それに対応して、制御回路の制御パラメータを設定する
ように構成したので、系統条件が変化しても最適な制御
性能を発揮できるという効果がある。As described above, according to the present invention, the system gain of the power system to which the static var compensator is connected is measured,
Correspondingly, since the control parameters of the control circuit are set, there is an effect that optimum control performance can be exhibited even when the system conditions change.
第１図はこの発明の一実施例による静止形無効電力補償
装置を示すブロツク図、第２図は動作を示す波形図、第
３図は無効電力−電圧平面における特性図、第４図は従
来の静止形無効電力補償装置の一例を示す単線接続図、
第５図はブロツク図、第６図は無効電力−電圧平面にお
ける特性図、第７図は制御回路を説明するためのボード
線図、第８図は判定動作のフローチヤートである。 図において、（１）は基準電圧入力、（２）は制御回
路、（３）は無駄時間要素、（４）は無効電力、（５）
は系統ゲイン、（６）は系統ゲインの演算部、（７）は
制御定数演算部である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。FIG. 1 is a block diagram showing a static var compensator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a waveform diagram showing the operation, FIG. 3 is a characteristic diagram in a reactive power-voltage plane, and FIG. A single line connection diagram showing an example of the static var compensator of
FIG. 5 is a block diagram, FIG. 6 is a characteristic diagram in the reactive power-voltage plane, FIG. 7 is a Bode diagram for explaining the control circuit, and FIG. 8 is a flow chart of the determination operation. In the figure, (1) is a reference voltage input, (2) is a control circuit, (3) is a dead time element, (4) is reactive power, and (5).
Is a system gain, (6) is a system gain calculator, and (7) is a control constant calculator. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐志田 伸夫 神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番２号 三菱電機株式会社制御製作所内 (72)発明者 森島 直樹 神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番２号 三菱電機株式会社制御製作所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Nobuo Sashida 1-2 1-2 Wadazaki-cho, Hyogo-ku, Kobe Mitsubishi Electric Corporation Control Works (72) Inventor Naoki Morishima 1 Wadazaki-cho, Hyogo-ku, Kobe 1st and 2nd Mitsubishi Electric Corporation Control Factory
Claims (2)
制御する制御手段を備えた静止形無効電力補償装置にお
いて、前記出力無効電力量を変化させて上記電力系統の
電圧が予め設定した変化幅以上に変化すると該電力系統
の系統ゲインを測定し、この測定した系統ゲインから一
次遅れ制御回路のパラメータを設定し、この系統ゲイ
ン、一次遅れ制御回路のパラメータから安定判別を行
い、安定かつ所定の制御特性が得られるよう上記制御手
段の制御定数を変化する定数設定手段を具備したことを
特徴とする静止形無効電力補償装置。1. A static var compensator having a control means for controlling an output reactive power amount from a voltage change of a power system, wherein the output reactive power amount is changed to change a voltage of the power system preset. When it changes more than the range, the system gain of the power system is measured, the parameters of the first-order delay control circuit are set from the measured system gain, and the system gain and the parameters of the first-order delay control circuit are used to make a stable determination, and a stable and predetermined value is obtained. A static var compensator, comprising constant setting means for changing the control constant of the control means so as to obtain the control characteristic of.
測定することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
静止形無効電力補償装置。2. The static var compensator according to claim 1, wherein the system characteristics are measured periodically at preset intervals.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61043379A JP2505410B2 (en) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | Static var compensator |
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|---|---|---|---|
| JP61043379A JP2505410B2 (en) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | Static var compensator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62203520A JPS62203520A (en) | 1987-09-08 |
| JP2505410B2 true JP2505410B2 (en) | 1996-06-12 |
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ID=12662183
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| JP61043379A Expired - Lifetime JP2505410B2 (en) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | Static var compensator |
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