JP2557494B2 - 静止形無効電力補償装置 - Google Patents
静止形無効電力補償装置Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/10—Flexible AC transmission systems [FACTS]
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- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は静止形無効電力補償装置に関する。
（従来の技術） 第４図は静止形無効電力補償装置（Statick Var Comp
ensator）の中でも、キャパシタの開閉をサイリスタに
より制御するサイリスタ開閉形キャパシタ（Thyristor
Switched Capacitor、以下TSCと略する）の一例を示す
図である。説明を簡単にするために以下単相についての
み考える。高圧母線から変圧器１を介して降圧し、キャ
パシタ２とサイリスタ3Uと3Xを逆並列にしたサイリスタ
バルブとリアクトル４とを直列に接続している。この3U
と3Xとからなるバルブはその極間に並列に接続されるサ
ージアレスタ５により、保護されるとともに、その開閉
は高圧母線の電圧VPを計器用変圧器８により検出し、VP
が所定値より低くなれば、制御装置10から点弧パルスGP
（Ｕ）がサイリスタ3Uに、GP（Ｘ）がサイリスタ3Xに与
えられ、系統に無効電力を供給し、VPを高めている。逆
にVPが所定値より高くなれば、サイリスタ3U,3Xへのゲ
ートパルスを与えないようにし、系統の電圧が所定の範
囲内になるように制御している。第４図においてコンデ
ンサ２に直列に接続されるリアクトル４は投入時の突入
電流のdi/dtを抑えるためのものである。このようにTSC
は電力用コンデンサのしゃ断器をサイリスタスイッチで
置きかえた構成になっているが、電力用コンデンサと異
なるのは、多頻度に高速でバンクを入切できること、サ
イリスタの極間電圧が０または最小の時に投入できるた
め、投入時の過渡現象が少ないことである。この目的の
ために、低圧母線の電圧VSを計器用変圧器６で検出し、
同期検出回路７によりVSの位相を求め、サイリスタ3Uの
順圧検出器９によりサイリスタ3Uの順圧を検出し、これ
らを制御装置10に入力し、最適な点弧タイミングが選ば
れる。図示してないがサイリスタ3Xの順圧検出回路も具
備される。
ensator）の中でも、キャパシタの開閉をサイリスタに
より制御するサイリスタ開閉形キャパシタ（Thyristor
Switched Capacitor、以下TSCと略する）の一例を示す
図である。説明を簡単にするために以下単相についての
み考える。高圧母線から変圧器１を介して降圧し、キャ
パシタ２とサイリスタ3Uと3Xを逆並列にしたサイリスタ
バルブとリアクトル４とを直列に接続している。この3U
と3Xとからなるバルブはその極間に並列に接続されるサ
ージアレスタ５により、保護されるとともに、その開閉
は高圧母線の電圧VPを計器用変圧器８により検出し、VP
が所定値より低くなれば、制御装置10から点弧パルスGP
（Ｕ）がサイリスタ3Uに、GP（Ｘ）がサイリスタ3Xに与
えられ、系統に無効電力を供給し、VPを高めている。逆
にVPが所定値より高くなれば、サイリスタ3U,3Xへのゲ
ートパルスを与えないようにし、系統の電圧が所定の範
囲内になるように制御している。第４図においてコンデ
ンサ２に直列に接続されるリアクトル４は投入時の突入
電流のdi/dtを抑えるためのものである。このようにTSC
は電力用コンデンサのしゃ断器をサイリスタスイッチで
置きかえた構成になっているが、電力用コンデンサと異
なるのは、多頻度に高速でバンクを入切できること、サ
イリスタの極間電圧が０または最小の時に投入できるた
め、投入時の過渡現象が少ないことである。この目的の
ために、低圧母線の電圧VSを計器用変圧器６で検出し、
同期検出回路７によりVSの位相を求め、サイリスタ3Uの
順圧検出器９によりサイリスタ3Uの順圧を検出し、これ
らを制御装置10に入力し、最適な点弧タイミングが選ば
れる。図示してないがサイリスタ3Xの順圧検出回路も具
備される。
以下に具体的にどのようなタイミングでサイリスタが
点弧されるかを第２図により説明する。
点弧されるかを第２図により説明する。
サイリスタの極間電圧VTが０でかつ系統電圧の位相が
コンデンサの電流位相である−90゜（90゜進み）の時に
TSCを投入できれば、過渡現象は発生しない。第２図
（ａ）がこのケースに相当し、コンデンサ２の残留電圧
が系統の電圧のピーク値に等しい時はこのような理想的
な投入が行える。TSCの運転を継続させるには、逆並列
に接続されたサイリスタ3Uと3Xを交互にそれぞれ−90゜
の制御角でゲートパルスGP（Ｕ）,GP（Ｘ）を与え続け
ればよい。TSCの運転を停止するには、サイリスタへの
パルスをブロックすれば、サイリスタの電流がその次に
０になる時点、すなわち最大半サイクルの遅れで停止で
きる。運転中のキャパシタ２の極間電圧VCとリアクトル
４の極間電圧VLとはちょうど180゜位相がずれており、
運転中のVCは変圧器二次側の電圧VSよりも大きい。サイ
リスタには、TSC停止後|VS−VC|の電圧がかかり、最大
でVSのピーク値の２倍以上に達する。
コンデンサの電流位相である−90゜（90゜進み）の時に
TSCを投入できれば、過渡現象は発生しない。第２図
（ａ）がこのケースに相当し、コンデンサ２の残留電圧
が系統の電圧のピーク値に等しい時はこのような理想的
な投入が行える。TSCの運転を継続させるには、逆並列
に接続されたサイリスタ3Uと3Xを交互にそれぞれ−90゜
の制御角でゲートパルスGP（Ｕ）,GP（Ｘ）を与え続け
ればよい。TSCの運転を停止するには、サイリスタへの
パルスをブロックすれば、サイリスタの電流がその次に
０になる時点、すなわち最大半サイクルの遅れで停止で
きる。運転中のキャパシタ２の極間電圧VCとリアクトル
４の極間電圧VLとはちょうど180゜位相がずれており、
運転中のVCは変圧器二次側の電圧VSよりも大きい。サイ
リスタには、TSC停止後|VS−VC|の電圧がかかり、最大
でVSのピーク値の２倍以上に達する。
コンデンサ２の電荷がコンデンサ２の図示しない放電
抵抗を介して徐々に放電し残留電圧が系統電圧のピーク
値より低くなった場合は、第２図（ｂ）に示すように、
極間電圧が負から正に変わるサイリスタの電圧零点でTS
C投入する。この場合は、投入位相がキャパシタ電流に
とって正規（90゜進み）でないため、図に示すように第
１波は多少の過渡現象がみられる。第２波以降の運転は
第２図（ａ）とまったく同じで−90゜の位相でサイリス
タを点弧し続ける。キャパシタ２の残留電圧が完全に０
にった場合も第２図（ｂ）の場合と同じように、サイリ
スタの極間電圧が負から正に変わる点でTSCを投入する
第２図（ｃ）。キャパシタ２の残留電圧が逆に系統電圧
のピーク値より高い場合は、サイリスタの極間にはいつ
までたっても電圧零点は現われない。この場合は、第２
図（ｄ）に示すように、順電圧がかかっているサイリス
タを−90゜の位相で点弧すると極間電圧も最小の時であ
り、かつ投入位相も正規であり、もっとも擾乱は少な
い。
抵抗を介して徐々に放電し残留電圧が系統電圧のピーク
値より低くなった場合は、第２図（ｂ）に示すように、
極間電圧が負から正に変わるサイリスタの電圧零点でTS
C投入する。この場合は、投入位相がキャパシタ電流に
とって正規（90゜進み）でないため、図に示すように第
１波は多少の過渡現象がみられる。第２波以降の運転は
第２図（ａ）とまったく同じで−90゜の位相でサイリス
タを点弧し続ける。キャパシタ２の残留電圧が完全に０
にった場合も第２図（ｂ）の場合と同じように、サイリ
スタの極間電圧が負から正に変わる点でTSCを投入する
第２図（ｃ）。キャパシタ２の残留電圧が逆に系統電圧
のピーク値より高い場合は、サイリスタの極間にはいつ
までたっても電圧零点は現われない。この場合は、第２
図（ｄ）に示すように、順電圧がかかっているサイリス
タを−90゜の位相で点弧すると極間電圧も最小の時であ
り、かつ投入位相も正規であり、もっとも擾乱は少な
い。
（発明が解決しようとする課題） しかし、以上のような運転はあくまで同期検出回路７
が正常に動作した場合であって、系統電圧の位相が大き
く変化して同期検出回路の出力が追従できなくなる場
合、または系統に故障が発生し、同期検出回路の出力が
実際の位相と大きくずれる場合もある。たとえば第２図
（ｄ）と同じ条件で、同期検出回路の出力が180゜ずれ
た場合は第３図のような現象となる。すなわち、サイリ
スタの極間電圧が最大の時に点弧パルスが与えられ、過
電流Ｉが流れる。この電流はキャパシタ２とリアクトル
４とで決まる共振周波数をもち、逆並列のサイリスタ3X
にゲートパルスが与えられない限り、半波で電流が０と
なる。電流が０となった時にキャパシタ２に残留する電
圧は、変化分が事前のサイリスタ極間電圧（約2Pu）の
２倍になるため、3Pu以上に達する。従ってサイリスタ
の極間には最大4Pu以上の電圧が現われることになる。
この現象はTSCの誤点弧と呼ばれ、TSCによって最も厳し
い事故である。通常はアレスタ５によりりキャパシタに
貯えられたエネルギを吸収し、サイリスタの極間電圧を
抑制するが、第３図のように最悪の位相で誤点弧する
と、このアレスタの処理エネルギは膨大になりキャパシ
タ２やサイリスタ3U、リアクトル４も第３図の過電流Ｉ
に耐え、かつ、その後の過電圧にも耐えるようにしなけ
ればならず、非常に高価な装置になる。またそれだけで
はなく、このような誤点弧が発生すると過電流保護装置
などが動作し、TSCの運転を停止せざるを得なくなり、
極めて不都合である。
が正常に動作した場合であって、系統電圧の位相が大き
く変化して同期検出回路の出力が追従できなくなる場
合、または系統に故障が発生し、同期検出回路の出力が
実際の位相と大きくずれる場合もある。たとえば第２図
（ｄ）と同じ条件で、同期検出回路の出力が180゜ずれ
た場合は第３図のような現象となる。すなわち、サイリ
スタの極間電圧が最大の時に点弧パルスが与えられ、過
電流Ｉが流れる。この電流はキャパシタ２とリアクトル
４とで決まる共振周波数をもち、逆並列のサイリスタ3X
にゲートパルスが与えられない限り、半波で電流が０と
なる。電流が０となった時にキャパシタ２に残留する電
圧は、変化分が事前のサイリスタ極間電圧（約2Pu）の
２倍になるため、3Pu以上に達する。従ってサイリスタ
の極間には最大4Pu以上の電圧が現われることになる。
この現象はTSCの誤点弧と呼ばれ、TSCによって最も厳し
い事故である。通常はアレスタ５によりりキャパシタに
貯えられたエネルギを吸収し、サイリスタの極間電圧を
抑制するが、第３図のように最悪の位相で誤点弧する
と、このアレスタの処理エネルギは膨大になりキャパシ
タ２やサイリスタ3U、リアクトル４も第３図の過電流Ｉ
に耐え、かつ、その後の過電圧にも耐えるようにしなけ
ればならず、非常に高価な装置になる。またそれだけで
はなく、このような誤点弧が発生すると過電流保護装置
などが動作し、TSCの運転を停止せざるを得なくなり、
極めて不都合である。
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので
あり、たとえ同期検出回路の出力が正しくない状態とな
っても、過電流や過電圧を発生することがない静止無効
電力補償装置を提供することを目的としている。
あり、たとえ同期検出回路の出力が正しくない状態とな
っても、過電流や過電圧を発生することがない静止無効
電力補償装置を提供することを目的としている。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明はサイリスタの極
間電圧が所定値以下の時のみサイリスタにゲートパルス
を与えるような手段を設ける。これは、通常のTSCの運
転はサイリスタの極間電圧が低い時にゲートパルスが与
えられることと、前記のような不都合はサイリスタの極
間電圧が大きい時に、誤ってゲートパルスが与えられた
ことに着眼した。
間電圧が所定値以下の時のみサイリスタにゲートパルス
を与えるような手段を設ける。これは、通常のTSCの運
転はサイリスタの極間電圧が低い時にゲートパルスが与
えられることと、前記のような不都合はサイリスタの極
間電圧が大きい時に、誤ってゲートパルスが与えられた
ことに着眼した。
（作 用） このような手段を付加することにより、たとえ同期検
出回路が正しくない出力を出しても、また他の要因によ
り誤ったタイミングで点弧パルスが出そうになっても、
過電流や過電圧が発生するようなタイミングのパルスは
最終段で阻止することができる。
出回路が正しくない出力を出しても、また他の要因によ
り誤ったタイミングで点弧パルスが出そうになっても、
過電流や過電圧が発生するようなタイミングのパルスは
最終段で阻止することができる。
（実施例） 以下図面を参照して実施例を説明する。
第１図は本発明による静止形無効電力補償装置の一実
施例の構成図であり、第１図において、第４図と同一部
分については同一符号を付して説明を省略する。なお本
実施例ではサイリスタ3Uについてのみ説明し、サイリス
タ3Xについては説明を省略する。11は電圧検出器であ
り、この場合サイリスタ3Uの極間電圧を検出する。12は
レベル検出器でありサイリスタ3Uの極間電圧が所定値以
上であれば「１」を出力する。この信号はNOT回路13を
介してアンド回路14の一方に入力する。制御回路10から
はアンド回路14の他方に入力される。
施例の構成図であり、第１図において、第４図と同一部
分については同一符号を付して説明を省略する。なお本
実施例ではサイリスタ3Uについてのみ説明し、サイリス
タ3Xについては説明を省略する。11は電圧検出器であ
り、この場合サイリスタ3Uの極間電圧を検出する。12は
レベル検出器でありサイリスタ3Uの極間電圧が所定値以
上であれば「１」を出力する。この信号はNOT回路13を
介してアンド回路14の一方に入力する。制御回路10から
はアンド回路14の他方に入力される。
上記構成から明らかなように、サイリスタの極間電圧
が所定値以下の時のみ、制御回路10からのゲートパルス
信号を生かし、サイリスタ3Uにゲートパルスが与えられ
ようにしてある。前記した通り、他のサイリスタ3Xにつ
いても同様である。
が所定値以下の時のみ、制御回路10からのゲートパルス
信号を生かし、サイリスタ3Uにゲートパルスが与えられ
ようにしてある。前記した通り、他のサイリスタ3Xにつ
いても同様である。
したがって、第１図のように構成されたTSCでは、同
期検出回路の同期がずれて第３図のGP（Ｕ）のように最
悪のタイミングでゲートパルスを出そうとしても、アン
ド回路14によりゲートパルスが阻止され、同期ずれが収
まって、制御装置10からのゲートパルス指令が出た時の
サイリスタ極間電圧がTSCにとって安全な範囲になるま
では点弧されない。通常同期ずれは数サイクルで収まる
ことと、また系統故障中は故障除去後の過電圧を防止す
るためにもともとTSCの運転は禁止されることなどから
本発明による不都合は生じない。
期検出回路の同期がずれて第３図のGP（Ｕ）のように最
悪のタイミングでゲートパルスを出そうとしても、アン
ド回路14によりゲートパルスが阻止され、同期ずれが収
まって、制御装置10からのゲートパルス指令が出た時の
サイリスタ極間電圧がTSCにとって安全な範囲になるま
では点弧されない。通常同期ずれは数サイクルで収まる
ことと、また系統故障中は故障除去後の過電圧を防止す
るためにもともとTSCの運転は禁止されることなどから
本発明による不都合は生じない。
（実施例の効果） 以上のように第１図のように構成されるTSCでは、過
電流過電圧が発生するようなタイミングの誤点弧は発生
せず、各構成機器に与えるストレスが軽くなるだけでな
く、過電流継電流などの保護装置が不要に動作しなくな
り、アベイラビリティも向上する。
電流過電圧が発生するようなタイミングの誤点弧は発生
せず、各構成機器に与えるストレスが軽くなるだけでな
く、過電流継電流などの保護装置が不要に動作しなくな
り、アベイラビリティも向上する。
サイリスタの極間電圧が所定値以下であることを検出
する方法は、第１図の例だけでなく、他の方法でも良
い。たとえばサイリスタの極間電圧が所定値以上になっ
たら発光ダイオードを光らせ、その信号をライトガイド
を介してフォトトランジスタで受けるようにしておき、
このフォトトランジスタに電流が流れていない時のみゲ
ートパルスを許容するようにしても良い。
する方法は、第１図の例だけでなく、他の方法でも良
い。たとえばサイリスタの極間電圧が所定値以上になっ
たら発光ダイオードを光らせ、その信号をライトガイド
を介してフォトトランジスタで受けるようにしておき、
このフォトトランジスタに電流が流れていない時のみゲ
ートパルスを許容するようにしても良い。
又、制御回路10に入力する電圧VPに関する信号は、第
１図に示すように直接高圧母線から取り込む代わりに、
変圧器１の２次側（低圧側）から取り込むようにしても
よい。
１図に示すように直接高圧母線から取り込む代わりに、
変圧器１の２次側（低圧側）から取り込むようにしても
よい。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、サイリスタの極
間電圧をモニタすることにより、TSCにとって最も厳し
い故障である誤点弧を防ぐことができ、機器の過電流、
過電圧責務を軽減することができるとともに、アベイラ
ビリティの高い静止形無効電力補償装置を提供すること
ができる。
間電圧をモニタすることにより、TSCにとって最も厳し
い故障である誤点弧を防ぐことができ、機器の過電流、
過電圧責務を軽減することができるとともに、アベイラ
ビリティの高い静止形無効電力補償装置を提供すること
ができる。
第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図はTSCの動
作原理を示す図、第３図はTSCの誤点弧時の動作を示す
図、第４図は従来の実施例を示す図である。１ ……変圧器、２……キャパシタ 3U,3X……サイリスタバルブ４ ……リアクトル、５……サージアレスタ 6,8……計器用変圧器、７……同期検出回路 ９……順圧検出器、10……制御装置 11……電圧検出器、12……レベル検出器 13……ノット回路、14……アンド回路
作原理を示す図、第３図はTSCの誤点弧時の動作を示す
図、第４図は従来の実施例を示す図である。１ ……変圧器、２……キャパシタ 3U,3X……サイリスタバルブ４ ……リアクトル、５……サージアレスタ 6,8……計器用変圧器、７……同期検出回路 ９……順圧検出器、10……制御装置 11……電圧検出器、12……レベル検出器 13……ノット回路、14……アンド回路
Claims (1)
- 【請求項１】交流系統母線に分路して接続されたキャパ
シタに対して、逆並列接続されたサイリスタ装置とリア
クトルとを直列接続し、前記サイリスタの点弧制御角を
調整することにより無効電流を調整して母線電圧を所定
の範囲内に制御する静止形無効電力補償装置において、
サイリスタの極間電圧を検出する電圧検出器と、前記検
出電圧が所定値以上であるとき動作出力を生じるレベル
検出器と、前記母線電圧の大きさに対応する信号，制御
対象サイリスタの位相信号および順圧信号を入力し、点
弧タイミングを制御する制御回路と、前記レベル検出回
路の動作出力が生じていないことを条件に、この制御回
路からのゲートパルスを生かす論理回路とからなること
を特徴とする静止形無効電力補償装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63235395A JP2557494B2 (ja) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | 静止形無効電力補償装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63235395A JP2557494B2 (ja) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | 静止形無効電力補償装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0283604A JPH0283604A (ja) | 1990-03-23 |
| JP2557494B2 true JP2557494B2 (ja) | 1996-11-27 |
Family
ID=16985455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63235395A Expired - Lifetime JP2557494B2 (ja) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | 静止形無効電力補償装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2557494B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101938133B (zh) * | 2010-09-19 | 2012-07-04 | 浙江省电力试验研究院 | 基于逆阻型igbt的pwm控制电容型svc补偿方法 |
| KR101698275B1 (ko) | 2015-09-08 | 2017-01-19 | 엘에스산전 주식회사 | 정적 무효전력 보상 장치 및 그의 동작 방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5650414A (en) * | 1979-10-01 | 1981-05-07 | Hitachi Ltd | Switching circuit |
-
1988
- 1988-09-20 JP JP63235395A patent/JP2557494B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5650414A (en) * | 1979-10-01 | 1981-05-07 | Hitachi Ltd | Switching circuit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0283604A (ja) | 1990-03-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
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|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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