JP5018205B2 - Calculation method in reactive power compensator - Google Patents
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Description
本発明は、電力系統に連系し電力系統の電圧変動を抑制する無効電力補償装置、特に無効電力量の演算方式の改良に関する。 The present invention relates to a reactive power compensator that is linked to a power system and suppresses voltage fluctuations of the power system, and more particularly to an improvement in a reactive power calculation method.
図3に無効電力補償装置の一般的な例を示す。
無効電力補償装置1は、電力系統2から系統インピーダンス3を介して負荷4が接続された電力系統の、系統インピーダンス3と負荷4との間に接続され、負荷4から発生する無効電力を補償する。この無効電力補償装置1は、サイリスタ5、リアクトル6およびコンデンサ7などから構成される。13は、無効電力補償装置1の制御装置を示す。
FIG. 3 shows a general example of the reactive power compensator.
The reactive power compensator 1 is connected between the
無効電力補償装置1の動作としては、負荷4が発生する無効電力を補償する。ここで、負荷4が発生する無効電力をQf、無効電力補償装置1の無効電力をQt、系統の無効電力をQsとすると、Qt=Qfとなるように無効電力補償装置1を制御することで、系統の無効電力はQs=0となり、系統電圧の電圧変動を抑制することができる。
無効電力補償装置の制御装置の例を図4に示す。
As an operation of the reactive power compensator 1, the reactive power generated by the
An example of a control device for the reactive power compensator is shown in FIG.
これは、検出された系統電圧Vsと負荷電流Ifとから、無効電力検出器10において無効電力Qを検出し、この無効電力Qに係数器または乗算器11でゲインを乗じた結果を点弧角調節器12に入力し、ここでサイリスタを点弧するための点弧角指令αを演算するものである。
無効電力検出器10として、例えば特許文献1に開示されている例を図5に示す。
This is because the
As the
これは、乗算器15,16、加算器17、ゲイン要素18およびオールパスフィルタ21などから構成され、検出された系統電圧V1と、これに対し90°遅れの電圧V2および負荷電流ifなどから、最終的には無効電力Qを演算するものである。なお、オールパスフィルタは図6のように、主としてオペアンプOpから構成されるが、これは一般的に周波数−振幅特性には変化が無く、周波数−位相特性だけ変化するフィルタとして定義されている。
This is composed of
まず、オールパスフィルタ21は負荷電流ifを90°進めた電流を演算するが、if,V1およびV2は次式のように定義される。
V1=√2Ecosθ…(1)
V2=√2Esinθ…(2)
if=√2Icos(θ−φ)…(3)
V2とifを乗算することで、無効電力瞬時値qが演算される。
First, the all-
V1 = √2E cos θ (1)
V2 = √2Esin θ (2)
if = √2I cos (θ−φ) (3)
The reactive power instantaneous value q is calculated by multiplying V2 and if.
q=V2×if=E・I{sinφ+sin(2θ−φ)}…(4)
V1とifを90°進めた電流if’とを乗算することで、仮想無効電力瞬時値q’が演算される。
q’=V1×if’=E・I{sinφ−sin(2θ−φ)}…(5)
無効電力瞬時値qと仮想無効電力瞬時値q’とを加算すると、
q+q’=2E・Isinφ…(6)
となり、(6)式にゲイン1/2を乗算することで、無効電力Qが演算される。
q = V2 × if = E · I {sinφ + sin (2θ−φ)} (4)
The virtual reactive power instantaneous value q ′ is calculated by multiplying V1 and the current if ′ obtained by advancing if by 90 °.
q ′ = V1 × if ′ = E · I {sinφ−sin (2θ−φ)} (5)
When the reactive power instantaneous value q and the virtual reactive power instantaneous value q ′ are added,
q + q ′ = 2E · Isinφ (6)
Thus, the reactive power Q is calculated by multiplying the equation (6) by a gain of 1/2.
Q=(q+q’)/2…(7)
以上のように、無効電力Qを演算するために、系統電圧に対して90°遅れの電圧を検出するPT(変圧器:図4の8,14)やオールパスフィルタ(図5の21)が必要になると言う問題がある。また、オールパスフィルタはオペアンプ(Op)等を用いて作るので、90°位相を進めるための調整が必要となり、その結果回路が複雑で規模が大きくなる上にフィルタの調整に時間が掛かり、コストアップすることになる。 As described above, in order to calculate the reactive power Q, a PT (transformer: 8, 14 in FIG. 4) and an all-pass filter (21 in FIG. 5) that detect a voltage delayed by 90 ° with respect to the system voltage are necessary. There is a problem to say. In addition, since the all-pass filter is made using an operational amplifier (Op), etc., adjustment to advance the phase by 90 ° is required. As a result, the circuit is complicated and the scale is increased, and it takes time to adjust the filter, resulting in an increase in cost. Will do.
したがって、この発明の課題は、オールパスフィルタを不要として回路の簡単化,低コスト化を図ることにある。 Accordingly, an object of the present invention is to simplify the circuit and reduce the cost by eliminating the need for an all-pass filter.
このような課題を解決するため、請求項1の発明では、電力系統に連系し電力系統の電圧変動を抑制する無効電力補償装置において、
系統電圧と負荷電流との積によって演算される無効電力瞬時値に、
のこの無効電力瞬時値の60°前の値、及び30°前の値の反転値とを加算することにより、無効電力量を演算する。
In order to solve such a problem, in the invention of claim 1, in the reactive power compensator connected to the power system and suppressing the voltage fluctuation of the power system,
Reactive power instantaneous value calculated by product of system voltage and load current
The reactive power amount is calculated by adding the value of 60 ° before the reactive power instantaneous value and the inverted value of the value 30 ° before.
この発明によれば、メモリを設けるかまたは既存のメモリを利用するだけで、無効電力を求めることができるので、従来のような系統電圧に対し90°位相遅れの電圧を検出するPTやオールパスフィルタが不要となり、その結果、回路の簡素化による小型化,低コスト化を実現することができる。 According to the present invention, the reactive power can be obtained simply by providing a memory or using an existing memory. Therefore, a PT or an all-pass filter that detects a voltage 90 ° behind the system voltage as in the prior art. As a result, it is possible to reduce the size and cost by simplifying the circuit.
図1はこの発明の実施の形態を示すブロック構成図である。
図示のように、無効電力検出器10に無効電力瞬時値qを格納するメモリ20、22を追加した点が特徴である。その演算は、次のように行なわれる。
まず、移相器19により、検出された系統電圧V1からこれに対し90°遅れの電圧V2を得る。なお、系統電圧V1は上記(1)式と同じく、
V1=√2Ecosθ…(8)
であり、従って、電圧V2は
V2=√2Esinθ…(9)
である。また、負荷電流ifは上記(3)式と同じく、
if=√2Icos(θ−φ)…(10)
となる。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
As illustrated, the
First, the
V1 = √2E cos θ (8)
Therefore, the voltage V2 is V2 = √2Esin θ (9)
It is. Further, the load current if is the same as the above equation (3),
if = √2I cos (θ−φ) (10)
It becomes.
乗算器15では、V2とifを乗算することで、無効電力瞬時値qが演算される。
q=V2×if=E・I{sinφ+sin(2θ−φ)}…(11)
演算される無効電力瞬時値qは、ここではメモリ20、22に逐次格納される。このメモリ20は、60°前までの無効電力瞬時値qを格納できればよい。いま、無効電力瞬時値データを1°刻みでメモリ20に格納するものとすると、60°前までのデータを格納できれば良いので、60ワードの容量で十分と言える。そして、この程度の容量のメモリは、計算機の内部メモリを利用できるので、新たにメモリを追加することによるコストアップはないことになる。
The
q = V2 × if = E · I {sinφ + sin (2θ−φ)} (11)
The calculated reactive power instantaneous value q is sequentially stored in the
また、メモリ22は30°前までの無効電力瞬時値qを格納できれば良いので、例えば無効電力瞬時値データを1°刻みでメモリに格納するものとすると、30ワードの容量で十分と言える。この程度の容量のメモリは、計算機の内部メモリを利用できるので、新たにメモリを追加することによるコストアップはないことになる。
次に、メモリ20に格納された60°前の無効電力瞬時値q’とメモリ22に格納された30°前の無効電力瞬時値の反転値q’’を読出し、このq’とq’’とを加算する。
The
Next, the reactive power instantaneous value q ′ 60 ° before stored in the
q’=V1×if’=E・I{sinφ+sin(2(θ−φ’−60))}
=E・I{sinφ+sin(2θ−φ’−120)}…(12)
q’’=−V1×if’=−E・I{sinφ+sin(2(θ−φ’−30))}
=−E・I{sinφ+sin(2θ−φ−60)}…(13)
Q=q+q’+q’’=E・Isinφ…(14)
図2に図1の各部波形を示す。
q ′ = V1 × if ′ = E · I {sinφ + sin (2 (θ−φ′−60))}
= E · I {sinφ + sin (2θ−φ′−120)} (12)
q ″ = − V1 × if ′ = − E · I {sinφ + sin (2 (θ−φ′−30))}
= −E · I {sin φ + sin (2θ−φ−60)} (13)
Q = q + q ′ + q ″ = E · Isinφ (14)
FIG. 2 shows the waveform of each part of FIG.
すなわち、図2(a)には検出電圧V1,検出電流Ifの他に、検出電圧V1に対して90度遅れとなる、位相器19の出力V2が示され、また、図2(b)には乗算器15の出力qとメモリ20の出力q’、そしてメモリ22の出力q’’が、さらに、図2(c)には無効電力Qなどがそれぞれ示されている。
なお、同出願人は、特願2006−13453号において、90°前の無効電力瞬時値を利用して無効電力を演算する発明を出願しているが、本発明では60°前の無効電力瞬時値を使用しているので、その30°の位相分だけ誤差が小さくなる。
That is, FIG. 2A shows the output V2 of the
In addition, in the Japanese Patent Application No. 2006-13453, the applicant has applied for an invention for calculating reactive power using a reactive power instantaneous value 90 degrees before, but in the present invention, a reactive power instantaneous 60 degrees before Since the value is used, the error is reduced by the phase of 30 °.
以上のように、メモリを設けるかまたは既存のメモリを利用するだけで、無効電力を求めることができるので、従来のような系統電圧に対し90°位相遅れの電圧を検出するPTやオールパスフィルタが不要となり、その結果、回路の簡素化による小型化,低コスト化を実現することができる。 As described above, reactive power can be obtained simply by providing a memory or using an existing memory. Therefore, a PT or an all-pass filter that detects a voltage that is 90 ° behind the system voltage as in the prior art is used. As a result, miniaturization and cost reduction can be realized by simplifying the circuit.
1…無効電力補償装置、2…電力系統、3…インダクタンス、4…負荷、5…サイリスタ、6…リアクトル、7…コンデンサ、8,14…PT(変圧器)、9…CT(8変流器)、10…無効電力検出器、11,18…ゲイン要素、12…点弧角制御回路、13…制御装置、15,16…乗算器、17…加算器、19…移相器、20,22…メモリ、21…オールパスフィルタ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reactive power compensator, 2 ... Power system, 3 ... Inductance, 4 ... Load, 5 ... Thyristor, 6 ... Reactor, 7 ... Capacitor, 8, 14 ... PT (transformer), 9 ... CT (8 current transformer) ) 10... Reactive power detector, 11 and 18... Gain element, 12... Firing angle control circuit, 13... Control device, 15 and 16. ... memory, 21 ... all-pass filter.
Claims (1)
系統電圧と負荷電流との積によって演算される無効電力瞬時値と、
この無効電力瞬時値の60°前の値と、
この無効電力瞬時値の30°前の値の反転値と、
を加算することにより、無効電力量を演算することを特徴とする無効電力演算方法。 In the reactive power compensator connected to the power system and suppressing the voltage fluctuation of the power system,
Reactive power instantaneous value calculated by product of system voltage and load current,
A value 60 degrees before the reactive power instantaneous value,
An inverted value of the value 30 ° before the reactive power instantaneous value,
A reactive power calculation method characterized by calculating a reactive power amount by adding.
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JP3104492B2 (en) * | 1993-10-21 | 2000-10-30 | 三菱電機株式会社 | Power harmonic / reactive power compensator |
JPH08140268A (en) * | 1994-11-07 | 1996-05-31 | Nissin Electric Co Ltd | Controller of reactive power compensator |
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