JP3242181B2 - Current limiting device and current limiting control method - Google Patents
Current limiting device and current limiting control methodInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は限流装置及び限流制限装
置に係り、特に、送配電系統の送電容量を増すために、
送電線のリアクタンス分を補償する直列コンデンサの過
電圧保護と事故電流の限流を行うのに好適な限流装置及
び限流制御方法に関する 。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a current limiting device and a current limiting device.
In order to increase the transmission capacity of the transmission and distribution system,
A series capacitor that compensates for the reactance of the transmission line
Current limiting device suitable for voltage protection and fault current limiting
And a current limiting control method .
【０００２】[0002]
【従来の技術】送配電系統における限界送電容量は、そ
の系統の安定度や電圧安定性によって決まるが、安定度
や電圧安定性を向上して送電限界を増すための１つの方
法として、直列コンデンサ補償がある。直列コンデンサ
補償を行うことによって、送電線のリアクタンス分が補
償されるので、送電線における電圧降下が改善され、定
態安定極限電力も増す。また、送電端と受電端の電圧の
位相差角が小さくなるため、事故などによる系統のじょ
う乱に対する裕度が増え、過渡安定度が増す。さらに、
ループ系統において線路のリアクタンス分の補償度を調
整することで、ループ潮流制御もできる。2. Description of the Related Art The critical transmission capacity in a transmission and distribution system is determined by the stability and voltage stability of the system. One method for improving the stability and voltage stability and increasing the transmission limit is a series capacitor. There is compensation. By performing the series capacitor compensation, the reactance component of the transmission line is compensated, so that the voltage drop in the transmission line is improved and the steady state ultimate power is also increased. In addition, since the phase difference angle between the voltage at the power transmitting end and the voltage at the power receiving end is reduced, the tolerance for system disturbance due to an accident or the like increases, and the transient stability increases. further,
By adjusting the degree of compensation for the reactance of the line in the loop system, loop power flow control can also be performed.
【０００３】一方、送配電線路にコンデンサを直列に挿
入する技術として、共振周波数を系統の周波数としたコ
ンデンサとリアクトルの直列回路を用いた限流装置もあ
る（Bernhard Kalkner：Die Begrenzungskupplung、ein
Beitrag zumKurzschluBproblem des Verbundbetriebe
s：ETZ−A Bd.８７(１９６６)Ｈ．１９、ｐｐ６８１−
６８５）。On the other hand, as a technique for inserting a capacitor in series in a transmission and distribution line, there is a current limiting device using a series circuit of a capacitor and a reactor having a resonance frequency of a system (Bernhard Kalkner: Die Begrenzungskupplung, ein).
Beitrag zumKurzschluBproblem des Verbundbetriebe
s: ETZ-A Bd. 87 (1966) H. 19, pp681-
685).
【０００４】動作原理としては、常時はコンデンサとリ
アクトルが直列共振状態とすることで、これらの合成リ
アクタンスを０としておき、事故時には、コンデンサに
並列に接続した可飽和リアクトルによってコンデンサの
両端を短絡することで、事故電流をリアクトルによって
限流するというものである。[0004] The operating principle is that the capacitor and the reactor are always in series resonance, so that their combined reactance is set to 0. In the event of an accident, both ends of the capacitor are short-circuited by a saturable reactor connected in parallel with the capacitor. Thus, the fault current is limited by the reactor.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】直列コンデンサ補償を
行っている系統で事故が発生して短絡電流が流れるな
ど、過電流が流れた場合、直列コンデンサの端子電圧が
上昇し、過電圧が発生する。よって、コンデンサを過電
圧から保護するために、並列に保護ギャップ等を設けて
コンデンサを保護する必要がある。When an overcurrent flows, such as when a short circuit current flows due to an accident in a system in which series capacitor compensation is performed, the terminal voltage of the series capacitor rises, and an overvoltage occurs. Therefore, in order to protect the capacitor from overvoltage, it is necessary to provide a protection gap or the like in parallel to protect the capacitor.
【０００６】しかし、コンデンサ保護の後も大きな事故
電流が流れ続けるので、遮断器がトリップして事故保護
が完了するまで、保護ギャップ等の保護装置に大電流が
流れつづける。したがって、これらの保護装置には、短
絡電流に対して十分な耐量が必要になる。さらに、直列
コンデンサ補償によって潮流が増えており、系統の短絡
容量が増加した状態であるので、直列コンデンサ補償を
しない場合に較べ、事故電流が大きくなる。このよう
に、大きな事故電流が流れることへの対策が必要とな
る。However, since a large fault current continues to flow even after the protection of the capacitor, a large current continues to flow through a protection device such as a protection gap until the breaker trips and fault protection is completed. Therefore, these protection devices need to have a sufficient resistance to short-circuit current. Further, since the power flow is increasing due to the series capacitor compensation and the short-circuit capacity of the system is increased, the fault current becomes larger than when the series capacitor compensation is not performed. As described above, it is necessary to take measures against the flow of a large fault current.
【０００７】一方、直列接続したコンデンサとリアクト
ルの共振周波数を系統の周波数とした限流装置では、コ
ンデンサを送配電線路に直列に挿入するにもかかわら
ず、直列コンデンサ補償の機能を持っていない。On the other hand, the current limiting device in which the resonance frequency of the series-connected capacitor and reactor is used as the system frequency does not have a function of compensating for the series capacitor despite the fact that the capacitor is inserted in the transmission and distribution line in series.
【０００８】本発明の目的は、事故時の系統のじょう乱
を最小限に抑えると共に、事故回復後の過度安定度が向
上する限流装置及び限流制御方法を提供するにある。An object of the present invention is to provide a system disturbance at the time of an accident.
And minimize excessive stability after accident recovery.
An object of the present invention is to provide a current limiting device and a current limiting control method described above .
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、送配電線路のリアクタンス分を補償す
るコンデンサと、該コンデンサに直列に接続された事故
電流限流用のリアクトルと、前記コンデンサと並列接続
され、かつ、短絡事故時に前記コンデンサの両端に発生
する過電圧から保護するために該コンデンサの端子間を
短絡する保護装置とを備え、前記コンデンサとリアクト
ルの合成リアクタンスの関係が容量性である限流装置、
及び送配電線路のリアクタンス分を補償するコンデンサ
と直列にリアクトルを接続したときに、前記コンデンサ
とリアクトルの合成リアクタンスの関係を容量性とする
ことで、常時は送配電線路のリアクタンスを補償して送
電容量を増加させ、事故時には前記コンデンサの端子間
を短絡することで事故電流を前記リアクトルに流して限
流する限流制御方法としたことを特徴とする。 SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, in order to achieve the above object, the reactance of a transmission and distribution line is compensated.
And a capacitor connected in series with the capacitor
Reactor for current limiting and connected in parallel with the capacitor
Occurs at both ends of the capacitor during a short circuit accident
Between the terminals of the capacitor to protect it from overvoltage
A protection device for short-circuiting, the capacitor and the reactor
Current limiting device in which the relationship of the combined reactance of the
For compensating for reactance in transmission and distribution lines
When a reactor is connected in series with the
The relationship between the combined reactance of the reactor and the reactor is capacitive
As a result, transmission is always compensated for by reactance of the transmission and distribution lines.
Increase the capacitance, and in the event of an accident,
Short circuit the fault current to the reactor
It is characterized by a current limiting control method for flowing.
【００１０】[0010]
【作用】本発明によると、次の作用によって上記目的が
達成できる。すなわち、常時は直列コンデンサと限流リ
アクトルの合成インピーダンスが容量性であるので、送
電線のリアクトル分を補償することができ、系統の安定
度や電圧安定性を向上することができる。また、事故が
発生したとき、直列コンデンサを過電圧から保護するた
めに端子間を短絡する。すると、限流リアクトルが送電
線に挿入されたことになり、事故電流を限流する。この
結果、系統の安定度を高めて送電容量を増すことと、事
故時の短絡電流抑制ができ、系統のじょう乱を最小限に
抑えることができる。According to the present invention, the above objects can be achieved by the following operations. That is, since the combined impedance of the series capacitor and the current limiting reactor is always capacitive, the reactor component of the transmission line can be compensated, and the system stability and voltage stability can be improved. When an accident occurs, the terminals are short-circuited to protect the series capacitor from overvoltage. Then, the current limiting reactor is inserted into the transmission line, and the fault current is limited. As a result, it is possible to increase the transmission capacity by increasing the stability of the system, suppress the short-circuit current at the time of an accident, and minimize the disturbance of the system.
【００１１】[0011]
【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。Embodiments of the present invention will be described below.
【００１２】図１は、本発明である直列コンデンサを利
用した限流装置１の基本構成を示したものである。送配
電線路２のリアクタンス分Ｘl を補償する直列コンデン
サ１１と、このコンデンサ１１に直列に接続した事故電
流限流用のリアクトル１２と、短絡事故時に直列コンデ
ンサ１１の両端に発生する過電圧からコンデンサ１１を
保護するために、コンデンサ１１の端子間を短絡する保
護装置１３から成る。系統の角周波数をωとしたとき、
直列コンデンサ１１のリアクタンスＸC はＸC＝１／
（ωＣ）、リアクトル１２のリアクタンスＸL はＸL＝
ωＬとなる。ここで、ＸC＞ＸLとして、直列コンデンサ
１１と限流リアクトル１２の合成リアクタンスを容量性
にしておくことで、送配電線路のリアクタンス分Ｘl を
補償できる。FIG. 1 shows a basic configuration of a current limiting device 1 using a series capacitor according to the present invention. A series capacitor 11 to compensate for the reactance X l of TD line 2, a fault current limiter diversion of reactor 12 connected in series with the capacitor 11, the capacitor 11 from over-voltage generated across the series capacitor 11 at the time of short circuit For protection, a protection device 13 for short-circuiting the terminals of the capacitor 11 is provided. When the angular frequency of the system is ω,
The reactance X C of the series capacitor 11 is X C = 1 /
(ΩC), reactance of the reactor 12 X L is X L =
ωL. Here, as the X C> X L, by leaving the synthesis reactance of the series capacitor 11 and the current limit reactor 12 to the capacitive, it is possible to compensate for the reactance X l of TD line.
【００１３】系統に事故が発生して短絡電流が流れる
と、直列コンデンサ１１の両端に過電圧が発生するの
で、保護装置１３はコンデンサ１１の端子間を短絡し、
コンデンサを保護する。この時、事故電流は保護装置１
３を通じてリアクトル１２を流れるので、リアクトル１
２が限流リアクトルの機能を果たすことになり、事故電
流を限流し、短絡電流が流れるのを抑制できる。When an accident occurs in the system and a short-circuit current flows, an overvoltage occurs at both ends of the series capacitor 11, so that the protection device 13 short-circuits the terminals of the capacitor 11,
Protect capacitors. At this time, the fault current is
Since the reactor 12 flows through the reactor 3, the reactor 1
2 functions as a current limiting reactor, limiting the fault current and suppressing the short circuit current from flowing.
【００１４】いま、送電線２のリアクタンス分をＸl と
したとき、直列コンデンサ１１による補償度ｋlは、ｋl
＝（ＸC−ＸL）／Ｘl となる。送電線の至近端で地絡事
故が発生した場合を考えると、事故発生時には、直列コ
ンデンサ１１は過電圧から保護するために保護装置１３
によって端子間が短絡される。すると、事故電流は保護
装置１３とリアクトル１２を通って流れるので、リアク
トル１２によって事故電流が限流される。電源電圧がＶ
0 、電源のリアクタンス分がＸ0 のとき、事故電流は、
ＩL＝Ｖ0／（Ｘ0＋ＸL）なる電流に限流されることにな
る。Now, assuming that the reactance of the transmission line 2 is X l , the degree of compensation k l by the series capacitor 11 is k l
= A (X C -X L) / X l. Considering the case where a ground fault occurs at the nearest end of the transmission line, at the time of the accident, the series capacitor 11 is connected to the protection device 13 to protect it from overvoltage.
As a result, the terminals are short-circuited. Then, the fault current flows through the protection device 13 and the reactor 12, so that the fault current is limited by the reactor 12. Power supply voltage is V
0 , when the reactance of the power supply is X 0 , the fault current is
The current is limited to the current I L = V 0 / (X 0 + X L ).
【００１５】図２は、本発明における直列コンデンサ１
１の保護回路１３の基本的な構成例を示したものであ
る。保護回路１３は、直列コンデンサ１１と並列に、過
電圧保護用の非線形抵抗素子１３０と、事故発生時に高
速でスイッチを閉じる高速投入スイッチ１３１とコンデ
ンサの放電電流の限流用素子１３２とを直列に接続した
ものと、コンデンサのバイパス用スイッチ１３５とを接
続して構成している。FIG. 2 shows a series capacitor 1 according to the present invention.
1 shows a basic configuration example of one protection circuit 13. The protection circuit 13 includes, in parallel with the series capacitor 11, a series connection of a non-linear resistance element 130 for overvoltage protection, a high-speed switch 131 for closing the switch at a high speed in the event of an accident, and an element 132 for limiting the discharge current of the capacitor. And a switch 135 for bypassing the capacitor.
【００１６】高速投入スイッチ１３１は、事故検出後た
だちにスイッチを閉じて、直列コンデンサ１１の端子間
を短絡することで、コンデンサを過電圧から保護する。
高速投入スイッチ１３１としては、事故発生時に高速投
入ができるものが使用でき、例えば、機械式スイッチ，
放電ギャップ（トリガギャップ付き等）、半導体スイッ
チ（サイリスタ，光点弧サイリスタ，ゲートターンオフ
サイリスタ等）を用いることができる。The high-speed switch 131 protects the capacitor from overvoltage by closing the switch immediately after detecting the accident and short-circuiting the terminals of the series capacitor 11.
As the high-speed switch 131, a switch that can be turned on at a high speed when an accident occurs can be used.
A discharge gap (e.g., with a trigger gap) or a semiconductor switch (thyristor, light firing thyristor, gate turn-off thyristor, etc.) can be used.
【００１７】機械式スイッチを用いると、他のスイッチ
に比べてスイッチの電流容量を大きくとることができ
る。When a mechanical switch is used, the current capacity of the switch can be increased as compared with other switches.
【００１８】放電ギャップを用いると、スイッチの点弧
機構が故障して制御不能になった場合でも、ギャップの
自爆によってコンデンサを過電圧から保護することがで
きる。If a discharge gap is used, the capacitor can be protected from overvoltage by self-explosion of the gap even if the ignition mechanism of the switch fails and becomes uncontrollable.
【００１９】半導体スイッチを用いると、スイッチの高
速なオン・オフ制御が容易になり、例えば、電源周波数
の２倍、あるいはそれ以上の周波数で、スイッチのデュ
ーティを制御すると、装置の実効インピーダンスを連続
可変にする制御ができるので、保護装置の制御を最適化
することができる。The use of a semiconductor switch facilitates high-speed on / off control of the switch. For example, when the switch duty is controlled at twice or more the power supply frequency, the effective impedance of the device becomes continuous. Since the variable control can be performed, the control of the protection device can be optimized.
【００２０】これらの高速投入スイッチによって、事故
電流を速やかに限流する動作を行うことは、系統の過渡
安定度を高める上で非常に重要である。つまり、事故電
流を抑制し、事故継続時間を最短に抑えることによっ
て、事故時に発電機に機械エネルギーが蓄積されること
を最小にすることができ、発電機の加速を抑制できるの
で、発電機を脱調しにくくすることができる。また、高
速投入スイッチは、事故除去のときだけでなく、直列コ
ンデンサが原因である系統の異常現象が発生したときに
動作させることによって、これらの問題を回避する手段
として使用できる。It is very important to perform an operation for rapidly limiting the fault current by using these high-speed closing switches in order to increase the transient stability of the system. In other words, by suppressing the accident current and minimizing the duration of the accident, the accumulation of mechanical energy in the generator during an accident can be minimized, and the acceleration of the generator can be suppressed. Step-out can be made difficult. The high-speed closing switch can be used as a means for avoiding these problems by operating not only at the time of removing an accident but also at the time of occurrence of an abnormal phenomenon of the system caused by the series capacitor.
【００２１】高速投入スイッチ１３１と直列に、抵抗，
リアクトル，非線形抵抗等によって構成したコンデンサ
の放電電流の限流用素子１３２を接続する。限流用素子
132は、コンデンサの端子間を短絡したときの放電電流
が大きすぎるために直列コンデンサ１１や高速投入スイ
ッチ１３１が損傷するのを防ぐ。この放電電流限流用素
子１３２の選定には、直列コンデンサ１１の放電の時定
数が事故発生時の直列コンデンサの端子間電圧の上昇よ
り十分速いことと、直列コンデンサに蓄えられている電
荷を放電するのに必要な熱容量を持つことが必要であ
る。ただし、高速投入スイッチ１３１が直列コンデンサ
１１の端子間を短絡したときに流れる放電電流を流すの
に十分な電流容量がある場合には、限流用素子１３２は
なくても良い。In series with the high-speed switch 131, a resistor,
An element 132 for limiting the discharge current of a capacitor constituted by a reactor, a non-linear resistor or the like is connected. Current limiting element
132 prevents the series capacitor 11 and the high-speed switch 131 from being damaged due to an excessively large discharge current when the terminals of the capacitor are short-circuited. In selecting the discharge current limiting element 132, the time constant of the discharge of the series capacitor 11 is sufficiently faster than the rise of the voltage between the terminals of the series capacitor when an accident occurs, and the electric charge stored in the series capacitor is discharged. It is necessary to have the necessary heat capacity. However, if the high-speed switch 131 has a sufficient current capacity to allow a discharge current to flow when the terminals of the series capacitor 11 are short-circuited, the current limiting element 132 may be omitted.
【００２２】バイパススイッチ１３５は、高速投入スイ
ッチ１３１投入後に投入が完了し、その後の事故電流ま
たはリアクトル１２で限流された電流を流す。あるい
は、直列コンデンサ補償を行わない場合など、定常的に
直列コンデンサ１１を短絡する場合に使用する。バイパ
ススイッチ１３５は定常的に電流を流す能力が必要であ
るので、電流容量が大きくできて通電損失が少ない機械
式スイッチが適している。The bypass switch 135 completes closing after the high-speed closing switch 131 is closed, and then supplies a fault current or a current limited by the reactor 12. Alternatively, it is used when the series capacitor 11 is short-circuited regularly, such as when the series capacitor compensation is not performed. Since the bypass switch 135 needs to be capable of constantly flowing a current, a mechanical switch that can increase the current capacity and reduce the conduction loss is suitable.
【００２３】高速投入スイッチ１３１とバイパススイッ
チ１３５には、スイッチをオン・オフするための制御装
置１３６があり、送電線の電圧，電流，周波数を観測し
て事故を検出し、スイッチの投入・遮断命令を出す。こ
の制御装置１３６には、外部指令の入力部もあり、外部
からの指令によっても、高速投入スイッチ１３１とバイ
パススイッチ１３５の制御ができる。The high-speed switch 131 and the bypass switch 135 have a control device 136 for turning the switch on and off. The control device 136 monitors the voltage, current, and frequency of the transmission line to detect an accident, and turns on and off the switch. Issue a command. The control device 136 also has an input section for an external command, and the high-speed switch 131 and the bypass switch 135 can be controlled by an external command.
【００２４】一方、図７には、従来の直列コンデンサ補
償装置１ａによって送配電線路２のリアクタンス分Ｘl
を補償した系統を示した。直列コンデンサ１１による補
償度ｋl′は、ｋl′＝ＸC／Ｘlとなる。送電線で地絡事
故が発生したとき、直列コンデンサ１１が過電圧保護の
ために保護装置１３ａによって端子間が短絡される。そ
して、事故電流Ｉとして、Ｉ＝Ｖ0／Ｘ0なる電流が流れ
る。この事故電流Ｉを本発明を適用した場合に流れる電
流ＩL と比較したとき、ＩL ＜Ｉであり、本発明によっ
て事故電流が限流されることがわかる。On the other hand, FIG. 7 shows a conventional series capacitor compensator 1a that shows the reactance X l of the transmission and distribution line 2.
Are shown. The degree of compensation k l 'by the series capacitor 11 is k l ' = X C / X l . When a ground fault occurs in the transmission line, the terminals of the series capacitor 11 are short-circuited by the protection device 13a for overvoltage protection. Then, a current of I = V 0 / X 0 flows as the fault current I. When compared to the current I L flowing through the fault current I in case of applying the present invention, a I L <I, it can be seen that the fault current flows limited by the present invention.
【００２５】送配電線路で事故が発生した場合、一般的
に、事故電流は事故発生の数サイクル後に遮断器３がト
リップするまで除去されない。その間、大きな短絡電流
が流れ続けるので、系統の電圧低下や、電力機器に電磁
ストレスがかかるといった問題が生じる。また、遮断器
の遮断責務も、大電流を遮断しなくてはならないので厳
しくなる。In the event of a fault in the transmission and distribution line, the fault current is generally not removed until the circuit breaker 3 trips several cycles after the fault has occurred. During that time, a large short-circuit current continues to flow, causing problems such as a voltage drop in the system and electromagnetic stress on power devices. In addition, the duty of breaking the circuit breaker is strict because a large current must be cut off.
【００２６】しかし、本発明を用いることで事故電流を
限流できるので、事故除去までの健全な送配電線路の電
圧低下を抑制したり、電力機器に短絡電流が流れるのを
防ぐことで電磁力によるストレスを軽減でき、遮断器の
遮断責務も軽くなる。また、事故電流を限流することで
アークによる送配電設備や電力機器の損傷も軽微にで
き、遮断器がトリップする前にアークが自然消弧するこ
ともある。さらに、本発明では、既設の直列コンデンサ
を利用して限流装置を構成でき、新たに限流装置全体を
設置する必要がないので、限流装置を設置するための経
費を低減することができる。However, since the fault current can be limited by using the present invention, it is possible to suppress the voltage drop of the sound transmission and distribution line until the fault is eliminated or to prevent the short-circuit current from flowing to the power equipment, thereby reducing the electromagnetic force. The stress caused by the breaker can be reduced, and the duty of breaking the circuit breaker is reduced. Also, by limiting the fault current, damage to power transmission and distribution equipment and power equipment due to the arc can be reduced, and the arc may be extinguished naturally before the circuit breaker trips. Furthermore, in the present invention, the current limiting device can be configured by using the existing series capacitor, and it is not necessary to newly install the current limiting device, so that the cost for installing the current limiting device can be reduced. .
【００２７】事故が遮断器のトリップ等で除去された後
に送電を再開するときには、直列コンデンサを系統に挿
入した状態で遮断器を投入すると、直列コンデンサに過
電圧が発生することがある。よって、再送電などで直列
コンデンサを系統に投入するときには、本発明では直列
コンデンサをバイパスした状態で投入し、その後、直列
コンデンサのバイパスを中止し、系統に投入する。直列
コンデンサの投入は、直列コンデンサを投入する系統電
圧が０点付近となったときに投入する。あるいは、直列
コンデンサの両端電圧が０となるべき時に電圧が０にな
らない場合は、電圧が０となるべき時間にコンデンサと
バイパスし、強制的にコンデンサの両端電圧を０にす
る。こうすることによって、コンデンサに突入電流が流
れることや、突入電流による過電圧の発生を抑制するこ
とができる。このようにして、事故除去後に直列コンデ
ンサを再投入することによって、安定した送電を再開す
ることができる。When the power transmission is restarted after the accident is eliminated by a trip of the circuit breaker or the like, if the circuit breaker is turned on while the series capacitor is inserted in the system, an overvoltage may be generated in the series capacitor. Therefore, when a series capacitor is introduced into the system for retransmission or the like, the present invention is applied in a state where the series capacitor is bypassed, and thereafter, the bypass of the series capacitor is stopped and the series capacitor is introduced. The series capacitor is turned on when the system voltage at which the series capacitor is turned nears the zero point. Alternatively, if the voltage does not become 0 when the voltage across the series capacitor should become 0, the capacitor is bypassed at the time when the voltage should become 0, and the voltage across the capacitor is forcibly set to 0. By doing so, it is possible to suppress the inrush current from flowing through the capacitor and to suppress the occurrence of overvoltage due to the inrush current. In this way, stable power transmission can be resumed by reconnecting the series capacitor after the accident has been eliminated.
【００２８】本発明である限流装置１の回路定数の決め
方の一例を以下に示す。限流装置１によって事故電流を
限流したとき、限流電流ＩL は、ＩL＝Ｖ0／（Ｘ0＋
ＸL）となる。よって、限流電流ＩL を決めると、限流
リアクトル１２のリアクタンスがＸL＝Ｖ0／ＩL−Ｘ0で
与えられる。また、送配電線路のリアクトル分がＸl で
あるとき、直列コンデンサ１１によるＸlの補償度ｋlを
決めると、直列コンデンサ１１のリアクタンスはＸC＝
ｋlＸl＋ＸLとなるので、必要となる直列コンデンサ１
１の静電容量Ｃは、Ｃ＝１／（ωＸC）＝１／（ω（ｋl
Ｘl＋ＸL））で与えられる。An example of how to determine the circuit constant of the current limiting device 1 according to the present invention will be described below. When the fault current is limited by the current limiting device 1, the current limiting current I L becomes I L = V 0 / (X 0 +
X L ). Therefore, when determining the limiting current I L, the reactance of the current limiting reactor 12 is given by X L = V 0 / I L -X 0. Further, when the reactor component of the transmission and distribution line is X 1 , when the degree of compensation k 1 of X 1 by the series capacitor 11 is determined, the reactance of the series capacitor 11 becomes X C =
k l X l + XL , so the required series capacitor 1
The capacitance C of C = 1 / (ωX C ) = 1 / (ω (k l
Xl + XL )).
【００２９】図３は、本発明である限流装置１における
保護装置で、高速投入スイッチを２つ備えた直列コンデ
ンサ１１の過電圧保護装置１３の構成例を示したもので
ある。各高速投入スイッチ１３１，１３３に直列に接続
した、直列コンデンサ１１の放電電流限流用素子１３
２，１３４は、放電の時定数が系統周波数の１周期以内
のもので、時定数の長い限流用素子１３２と短い限流用
素子１３４とする。FIG. 3 shows an example of the structure of an overvoltage protection device 13 of the series capacitor 11 provided with two high-speed switches, which is a protection device in the current limiting device 1 according to the present invention. The discharge current limiting element 13 of the series capacitor 11 connected in series to each of the high-speed closing switches 131 and 133.
Numerals 2 and 134 indicate that the discharge time constant is within one cycle of the system frequency, and the current limiting element 132 and the current limiting element 134 have long time constants.
【００３０】事故が発生して直列コンデンサ１１の端子
間を短絡するときに、最初は直列コンデンサ１１の充電
電圧が高く、放電電流が大きくのなるで、放電電流を限
流するために放電の時定数が長い限流用素子１３２を接
続した高速投入スイッチ131のみを投入する。その後、
１／４周期以内に放電の時定数が短い限流用素子134を
接続した高速スイッチ１３３を投入し、直列コンデンサ
１１に充電された電荷を放電する。その後、バイパスス
イッチ１３５を閉じて、コンデンサを完全に短絡して過
電圧保護を行い、事故電流をリアクトル１２で限流す
る。あるいは、放電電流限流用素子１３２，１３４の時
定数を同じにしておいて、まず高速投入スイッチ１３１
だけを投入し、その後高速投入スイッチ１３３を投入す
ることで、放電の時定数を途中で早くして、コンデンサ
の保護の完了を早めることができる。このように高速投
入スイッチを複数設けることによって、コンデンサの保
護を高速化することができる。When an accident occurs and the terminals of the series capacitor 11 are short-circuited, the charging voltage of the series capacitor 11 is initially high and the discharge current is large. Only the high-speed switch 131 connected to the current limiting element 132 having a long constant is turned on. afterwards,
The high-speed switch 133 connected to the current limiting element 134 having a short discharge time constant is turned on within 1/4 cycle, and the electric charge charged in the series capacitor 11 is discharged. Thereafter, the bypass switch 135 is closed, the capacitor is completely short-circuited, overvoltage protection is performed, and the fault current is limited by the reactor 12. Alternatively, the time constants of the discharge current limiting elements 132 and 134 are set to be the same, and the high-speed switch 131 is first turned on.
Is turned on, and then the high-speed switch 133 is turned on, whereby the time constant of the discharge can be increased in the middle, and the completion of protection of the capacitor can be expedited. By providing a plurality of high-speed closing switches, the protection of the capacitor can be speeded up.
【００３１】図４は、本発明である限流装置１における
限流リアクトル１２にもバイパススイッチ１３７を設け
たものである。直列コンデンサ１１のバイパススイッチ
135は、事故時以外に入り切りすることで、常時の送配
電線路のリアクトル分の補償度を可変にすることができ
る。さらに、限流リアクトル１２にもバイパススイッチ
１３７を設けて、バイパススイッチ１３５と合わせて制
御することで、送電線路の補償度をさらに細かく可変に
することができる。FIG. 4 shows that the current limiting reactor 12 of the current limiting device 1 according to the present invention is also provided with a bypass switch 137. Bypass switch for series capacitor 11
The 135 can make the degree of compensation for the reactor of the transmission / distribution line always variable by going all the way except during an accident. Further, by providing a bypass switch 137 in the current limiting reactor 12 and controlling the bypass switch 137 in combination with the bypass switch 135, the degree of compensation of the transmission line can be more finely varied.
【００３２】図５に、本発明である限流装置１の構成例
を示す。図２に示した限流装置１の構成を基本のモジュ
ールとして、これを直並列接続にして構成することで、
本発明の直列コンデンサの耐圧や容量を調整することが
できる。いくつかの小容量モジュールによって構成する
ことで、限流装置の一部が故障した場合でも、残りの部
分によって常時の直列コンデンサ補償と事故時の事故電
流限流という本発明の機能を継続して維持することがで
きる。また、高耐圧大容量のコンデンサ，リアクトル，
投入スイッチ等を一括で構成するのは困難であるので、
このように分割して構成することで、装置の製作を容易
にすることができる。あるいは、構成するモジュールの
うち、いくつかのコンデンサをバイパススイッチによっ
て短絡することで、直列コンデンサの補償度を可変にす
ることができ、本発明の限流装置で定常的な潮流制御も
可能になる。FIG. 5 shows a configuration example of the current limiting device 1 according to the present invention. By configuring the configuration of the current limiting device 1 shown in FIG. 2 as a basic module and connecting it in series / parallel,
The withstand voltage and the capacity of the series capacitor of the present invention can be adjusted. By configuring with several small capacity modules, even if a part of the current limiting device fails, the remaining part will continue the function of the present invention, such as continuous series capacitor compensation and fault current limiting in the event of a fault. Can be maintained. In addition, capacitors with high withstand voltage and large capacity, reactors,
Since it is difficult to configure the closing switch etc. all at once,
With such a divided configuration, the manufacture of the device can be facilitated. Alternatively, by short-circuiting some capacitors among the constituent modules by a bypass switch, the degree of compensation of the series capacitor can be made variable, and the current limiting device of the present invention also enables steady power flow control. .
【００３３】図６に、本発明を送電系統に適用した例を
示す。図に示したような、遮断器３に隣接して直列に本
発明の限流装置１を配置する。送電線に地絡事故が発生
したとき、事故電流が流れるために母線や健全な回線に
電圧降下が生じる。しかし、限流装置１が動作して高速
に事故電流を限流することで事故電流が抑制され、母線
や健全な回線の電圧降下を抑制することができる。FIG. 6 shows an example in which the present invention is applied to a power transmission system. As shown in the figure, the current limiting device 1 of the present invention is arranged in series adjacent to the circuit breaker 3. When a ground fault occurs in a transmission line, a voltage drop occurs in a bus or a healthy line due to the flow of fault current. However, the fault current is suppressed by operating the current limiting device 1 to limit the fault current at a high speed, so that the voltage drop of the bus or a healthy line can be suppressed.
【００３４】図に示したように、送電線路の両端に限流
装置を配置することで、事故点へ流れ込む地絡電流を効
果的に限流することができる。直列コンデンサ補償を行
っている系統において事故が発生したとき、遮断器や限
流器によって事故除去を行っても、健全な回線の直列コ
ンデンサにも過電圧が発生することがある。あるいは、
直列コンデンサが原因である系統の異常現象が生じるこ
とがある。これらの原因は、直列コンデンサの充電電圧
であるので、この充電電圧を除去すれば良い。本発明で
は、限流動作を行うための投入スイッチを備えている
が、この投入スイッチを事故電流の限流のためだけでな
く、過電圧や異常現象への対策として使用することがで
きる。また、常時は送配電系統の直列コンデンサ補償を
行っているので、送電容量の増加や安定度の向上といっ
た効果がある。したがって、本発明である限流装置を用
いることで、事故等による系統の動揺を抑え、系統の安
定度を大いに向上することができる。As shown in the figure, by arranging current limiting devices at both ends of the transmission line, it is possible to effectively limit the ground fault current flowing to the fault point. When an accident occurs in a system that performs series capacitor compensation, even if the accident is eliminated by a circuit breaker or a current limiter, an overvoltage may also occur in the series capacitor of a healthy line. Or,
An abnormal phenomenon of the system caused by the series capacitor may occur. Since these causes are the charging voltage of the series capacitor, it is sufficient to remove this charging voltage. In the present invention, the closing switch for performing the current limiting operation is provided, but this closing switch can be used not only for limiting the fault current but also as a measure against an overvoltage or an abnormal phenomenon. Further, since the series capacitor compensation of the power transmission and distribution system is always performed, there is an effect that the power transmission capacity is increased and the stability is improved. Therefore, by using the current limiting device according to the present invention, the fluctuation of the system due to an accident or the like can be suppressed, and the stability of the system can be greatly improved.
【００３５】[0035]
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、系統の送電容量を増加して、安定度や電圧安定性の
向上が図れる直列コンデンサ補償を行いながら、事故発
生時には高速にコンデンサの過電圧保護を行い、しかも
事故電流を抑制することができる。よって、事故時の系
統のじょう乱を最小限に抑えることができるので、事故
回復後の過渡安定度を大いに向上することができる。As described above, according to the present invention, the power transmission capacity of the system is increased and the series capacitor compensation for improving the stability and voltage stability is performed. Overvoltage protection, and the accident current can be suppressed. Therefore, disturbance of the system at the time of the accident can be minimized, and the transient stability after the recovery from the accident can be greatly improved.
【図１】本発明の直列コンデンサを利用した限流装置の
回路図。FIG. 1 is a circuit diagram of a current limiting device using a series capacitor according to the present invention.
【図２】本発明である限流装置の保護装置の回路図。FIG. 2 is a circuit diagram of a protection device of the current limiting device according to the present invention.
【図３】本発明である限流装置に高速投入スイッチを２
つ設けた回路図。FIG. 3 shows that the current limiting device of the present invention has two high-speed closing switches.
FIG.
【図４】本発明である限流装置のリアクトルにバイパス
スイッチを設けた回路図。FIG. 4 is a circuit diagram in which a bypass switch is provided in a reactor of the current limiting device according to the present invention.
【図５】本発明である限流装置の構成を示す回路図。FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a current limiting device according to the present invention.
【図６】本発明である限流装置を電力系統に適用した系
統回路図。FIG. 6 is a system circuit diagram in which the current limiting device according to the present invention is applied to a power system.
【図７】従来の直列コンデンサを補償する回路図。FIG. 7 is a circuit diagram for compensating a conventional series capacitor.
１…限流装置、２…送配電電線、３…遮断器、１１…直
列コンデンサ、１２…限流リアクトル、１３，１３ａ…
保護装置、１３０…過電圧保護素子、１３１，１３３…
高速投入スイッチ、１３２，１３４…高速投入スイッチ
保護用限流素子、１３５，１３７…バイパススイッチ、
１３６…制御回路。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Current limiting device, 2 ... Power transmission and distribution line, 3 ... Circuit breaker, 11 ... Series capacitor, 12 ... Current limiting reactor, 13, 13a ...
Protection device, 130 ... overvoltage protection element, 131, 133 ...
High-speed closing switches, 132, 134: current limiting element for protecting high-speed closing switches, 135, 137: bypass switches,
136 ... Control circuit.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒澤 幸夫 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 山極 時生 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株 式会社 日立製作所 国分工場内 (72)発明者 森田 政夫 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番 地の１ 中部電力株式会社 電力技術研 究所内 (72)発明者 杉本 重幸 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番 地の１ 中部電力株式会社 電力技術研 究所内 (72)発明者 植田 俊明 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番 地の１ 中部電力株式会社 電力技術研 究所内 (56)参考文献 特開 昭59−11724（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−66530（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−83636（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02H 9/02 H02J 3/24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Yukio Kurosawa 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Within Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Tokio Yamagoku 1-1-1 Kokubuncho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 1 Hitachi, Ltd. Kokubu Factory (72) Inventor Masao Morita 20-1, Kita-Sekiyama, Odaka-cho, Midori-ku, Nagoya-shi, Aichi Prefecture Electric Power Technology Research Center, Chubu Electric Power Co., Inc. (72) Inventor Sugimoto Shigeyuki No. 20 Kitakanyama, Midori-ku, Nagoya-shi, Aichi Prefecture, Central Japan Electric Power Research Institute (72) Inventor Toshiaki Ueda Toshiaki Ueda 20-Kitakanyama, Otakacho, Midori-ku, Nagoya-shi, Aichi 1 Chubu Electric Power Co., Inc. Power Technology Research Institute (56) References JP-A-59-11724 (JP, A) JP-A-61-66530 (JP, A) JP-A-53-83636 (JP, U) ( 58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02H 9/02 H02J 3/24
Claims (6)
ンデンサと、該コンデンサに直列に接続された事故電流
限流用のリアクトルと、前記コンデンサと並列接続さ
れ、かつ、短絡事故時に前記コンデンサの両端に発生す
る過電圧から保護するために該コンデンサの端子間を短
絡する保護装置とを備え、前記コンデンサとリアクトル
の合成リアクタンスの関係が容量性であることを特徴と
する限流装置。 A core for compensating a reactance component of a transmission and distribution line.
Capacitor and the fault current connected in series with the capacitor
A current limiting reactor, connected in parallel with the capacitor
At the both ends of the capacitor in the event of a short circuit.
Short between the terminals of the capacitor to protect it from overvoltage.
And a protection device for connecting the capacitor and the reactor.
Wherein the relationship of the combined reactance of the current limiting device is capacitive .
並列接続された過電圧保護用の非線形抵抗素子、事故発
生時に閉じる投入スイッチ、及び前記コンデンサのバイ
パス用スイッチから構成されることを特徴とする請求項
１記載の限流装置。2. The protection device according to claim 1, wherein the protection device includes :
Non-linear resistance element for overvoltage protection connected in parallel,
A closing switch that is closed when raw,
2. The current limiting device according to claim 1, comprising a path switch .
バイパス用スイッチが接続されていることを特徴とする
請求項１、又は２記載の限流装置。3. The reactor in parallel with said reactor
A bypass switch is connected.
The current limiting device according to claim 1 .
スイッチ，バイパス用スイッチに投入・遮断指令を出す
制御装置を備えていることを特徴とする請求項２、又は
３記載の限流装置。 4. The system according to claim 1 , wherein an accident in said transmission and distribution line is detected, and
Issue ON / OFF commands to switches and bypass switches
3. A control device, comprising:
3. The current limiting device according to 3 .
ンデンサと直列にリアクトルを接続したときに、前記コ
ンデンサとリアクトルの合成リアクタンスの関係を容量
性とすることで、常時は送配電線路のリアクタンスを補
償して送電容量を増加させ、事故時には前記コンデンサ
の端子間を短絡することで事故電流を前記リアクトルに
流して限流することを特徴とする限流制御方法。5. When a reactor is connected in series with a capacitor for compensating a reactance component of a transmission and distribution line, the relationship between the capacitor and the combined reactance of the reactor is made capacitive, so that transmission is always performed. the reactance of the distribution line and the auxiliary <br/> amortization increased transmission capacity, accidents limiting control, characterized in that the current limiting by passing a fault current by short-circuiting between the terminals of the capacitor to the reactor in the Method.
コンデンサを短絡して限流し、前記事故電流が流れなく
なれば前記コンデンサの短絡を止めて通常の通電を行う
ことを特徴とする請求項５記載の限流制御方法。6. flow limit shorted immediately said capacitor when said fault current flows, according to claim 5, wherein the performing normal energization stop short of the capacitor if not the fault current flows Current control method.
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| JPH06233452A JPH06233452A (en) | 1994-08-19 |
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ID=11971546
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| JPH06233452A (en) | 1994-08-19 |
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