JP5409319B2

JP5409319B2 - 無効電力補償装置

Info

Publication number: JP5409319B2
Application number: JP2009283860A
Authority: JP
Inventors: 正俊竹田; 慎一小草
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-03-18
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2029-12-15
Also published as: JP2010246363A; US20100237835A1; US8339111B2; CA2696617A1; CA2696617C

Description

この発明は、サイリスタスイッチを用いてコンデンサバンクを開閉することにより無効電力を制御する静止形無効電力補償装置（Static Var Compensator：SVC）に関する。

従来の無効電力補償装置においては、サイリスタスイッチを用いて複数のコンデンサバンクを開閉して無効電力を段階的に制御する際に、無効電力の段階制御幅を一定値以下に抑えるために各コンデンサバンクの容量を２進数的に不均等分配して、それらを組み合わせることにより、少ないバンク数でも小さな段階制御幅で制御する方法を用いていた（例えば、下記特許文献１）。

特開昭５４−０１１４５２号公報

しかしながら、上記特許文献１に示される無効電力補償装置では、複数のコンデンサバンクの容量を、例えば１：２：４ように２進数的に容量配分して制御しており、容量＝１の段階制御幅で７段階の制御が可能であるが、例えば容量＝２のコンデンサバンクが故障した場合には、容量＝１と容量＝４のコンデンサバンクで制御する必要があり、段階制御幅最大値＝３となり制御幅の粗さが大きくなる。そのため、コンデンサバンクを開閉する際に電源系統に与える電圧変動値が大きくなり、同一系統に接続されている照明にちらつきを与えるなどの悪影響が生じる場合があるという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数のコンデンサバンクのうちの一部のコンデンサバンクが故障した場合で際に、段階制御幅を変えることなく健全側のコンデンサバンクで無効電力補償を継続できる無効電力補償装置を得ることを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明は、複数のコンデンサバンクが並列接続されて構成されたコンデンサバンク部を備え、互いに異なる容量を有した前記複数のコンデンサバンクを組み合わせて基本容量単位で段階的に投入または遮断を制御して電力系統が供給する無効電力を補償する無効電力補償装置において、前記コンデンサバンク部は、前記基本容量に設定された第１のコンデンサバンクと、複数のサブバンクを有して構成される少なくとも１つの第２のコンデンサバンクと、に区分され、前記第２のコンデンサバンクを構成する各１つのサブバンクの容量は、直前にある前記コンデンサバンクの容量に設定されており、前記第１または第２のコンデンサバンクの何れか１つが故障した場合、故障したコンデンサバンク以後の前記第２のコンデンサバンクは、それぞれ直前の前記コンデンサバンクを代替することを特徴とする。

本発明によれば、複数のコンデンサバンクの一部に容量変更可能なコンデンサバンクを備え、何れか１つのコンデンサバンクが故障した際に健全なコンデンサバンクを、故障したコンデンサバンクと等しい容量に変更するようにしたので、複数のコンデンサバンクのうちの一部のコンデンサバンクが故障した際に、段階制御幅を変えることなく無効電力補償を継続できるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１にかかる無効電力補償装置の構成を示す図である。図２は、実施の形態１におけるサイリスタスイッチ制御回路の構成を示す図である。図３は、実施の形態１におけるサイリスタスイッチ選択制御を説明するための図である。図４は、実施の形態１における開閉器選択制御を説明するための図である。図５は、実施の形態１における一部のコンデンサバンクが故障した際の各コンデンサバンクの容量を示す図である。図６は、実施の形態３にかかる無効電力補償装置の構成を示す図である。図７は、実施の形態３にかかる無効電力補償装置による開閉器選択制御を説明するための図である。図８は、実施の形態３にかかる無効電力補償装置において一部のコンデンサバンクが故障した際の各コンデンサバンクの容量を示す図である。図９は、実施の形態４にかかる無効電力補償装置の構成を示す図である。図１０は、実施の形態４におけるサイリスタスイッチ選択制御を説明するための図である。図１１は、実施の形態４における開閉器選択制御を説明するための図である。図１２は、実施の形態４における一部のコンデンサバンクが故障した場合の各コンデンサバンクの容量を示す図である。

以下に、本発明にかかる無効電力補償装置の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
（無効電力補償装置の構成）
図１は、実施の形態１にかかる無効電力補償装置の構成を示す図である。無効電力補償装置５０は、主たる構成として、変圧器１０、コンデンサバンク部３０、開閉器制御回路２６、およびサイリスタスイッチ制御回路２５を有して構成されている。

コンデンサバンク部３０は、一例として、３つのコンデンサバンク３１〜３３で構成されている。第１のコンデンサバンクであるコンデンサバンク３１は、第２の開閉器であるサイリスタスイッチ１６で開閉され、第２のコンデンサバンクであるコンデンサバンク３２，３３は、それぞれサイリスタスイッチ１７、１８で開閉される。

（コンデンサバンクの構成）
各コンデンサバンク３１〜３３は、第１の開閉器である開閉器１，２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂをそれぞれ有して構成されている。また、コンデンサバンク３１は、開閉器１とコンデンサ６およびサイリスタスイッチ１６で構成されている。

コンデンサバンク３２は、開閉器２ａおよびコンデンサ７ａで構成されたサブバンク４０と、開閉器２ｂおよびコンデンサ７ｂで構成されたサブバンク４１とを有して構成されている。コンデンサバンク３３は、開閉器３ａおよびコンデンサ８ａで構成されたサブバンク４２と、開閉器３ｂおよびコンデンサ８ｂで構成されたサブバンク４３とを有して構成されている。

（コンデンサバンクの容量）
コンデンサバンク３１〜３３の容量は、それぞれ１：２：４の容量比で分配されており、以下、コンデンサバンク３１〜３３の構成を詳説する。

コンデンサバンク３１は、基本容量である容量＝１を有するコンデンサ６とサイリスタスイッチ１６とを直列に接続し、開閉器１を介して変圧器１０の２次側母線１１に接続されている。

コンデンサバンク３２は、容量＝１を有するコンデンサ７ａと容量＝１を有するコンデンサ７ｂとを並列接続することによって容量＝２に設定され、コンデンサ７ａとコンデンサ７ｂとを共通のサイリスタスイッチ１７で開閉する。また、コンデンサ７ａとコンデンサ７ｂは、それぞれ開閉器２ａと２ｂを介して２次側母線１１に接続されている。

コンデンサバンク３３は、容量＝２を有するコンデンサ８ａと容量＝２を有するコンデンサ８ｂを並列接続することによって容量＝４に設定され、コンデンサ８ａとコンデンサ８ｂとを共通のサイリスタスイッチ１８で開閉する。また、コンデンサ８ａとコンデンサ８ｂは、それぞれ開閉器３ａと３ｂを介して２次側母線１１に接続されている。

また、サイリスタスイッチ１６〜１８は、サイリスタスイッチ制御回路２５によって制御され、開閉器１〜３ｂは、開閉器制御回路２６によって制御される。

このように、コンデンサバンク部３０は、基本容量の２のｎ（ｎ＝０，１，…，ｋ：ｋは自然数）乗の数列に従う容量を有する一連の複数のコンデンサバンク３１〜３３で構成され、第２のコンデンサバンクであるコンデンサバンク３２，３３を構成する各一つのサブバンク（例えば、サブバンク４０，４２）の容量は、基本容量の２のｍ（ｍ＝０，１，…，ｋ−１）乗の数列に従う容量に設定されている（図１の構成は、ｋ＝２の場合に相当）。

（サイリスタスイッチ制御回路）
図２は、実施の形態１におけるサイリスタスイッチ制御回路の構成を示す図であり、図３は、サイリスタスイッチ選択制御を説明するための図であり、図４は、開閉器選択制御を説明するための図であり、図５は、一部のコンデンサバンクが故障した場合の各コンデンサバンクの容量を示す図である。なお、コンデンサバンクが故障した場合とは、例えば、各コンデンサバンクを構成している開閉器、コンデンサ、およびサイリスタの少なくとも１つが故障したときの状態である。

図２において、電圧検出回路２０は、電力系統１２の電圧を電圧実効値ＶＳに変換する。減算回路２１は、電圧基準信号Ｖｒｅｆから電圧実効値ＶＳを減算することによって制御誤差信号ＶＥを演算する。制御誤差信号ＶＥは、１次遅れ回路で構成する電圧制御回路２２において演算されコンデンサ容量制御信号ＢＣとして出力される。

コンデンサ容量制御信号ＢＣは、次段のコンデンサバンク選択回路２３に入力され、コンデンサバンク選択回路２３は、２進数的に１：２：４に分割されたコンデンサバンクの内、コンデンサ容量制御信号ＢＣに見合ったコンデンサバンクの容量を選択し、選択したコンデンサバンクの容量に対応したコンデンサ選択信号Ｂ１〜Ｂ３を出力する。

例えば、コンデンサバンク３１〜３３が故障していない場合、コンデンサ容量制御信号ＢＣの値が容量＝１に対応する信号を出力したときには、Ｂ１〜Ｂ３は１，０，０（２進数）となり、ＢＣの値が容量＝２に対応する信号を出力したときには、Ｂ１〜Ｂ３は０，１，０となり、ＢＣの値が容量＝４に対応する信号を出力したときには、Ｂ１〜Ｂ３は０，０，１となる。

コンデンサ選択信号Ｂ１〜Ｂ３は、次段のサイリスタスイッチ切り替え回路２４に入力される。サイリスタスイッチ切り替え回路２４は、各コンデンサバンクの故障信号を取り込み、図３に示されるような、予め設定した選択ロジックである組み合わせに従って、使用すべきサイリスタスイッチ１６〜１８を制御する。

例えば、コンデンサバンク３１が故障した場合、サイリスタスイッチ切り替え回路２４は、コンデンサ選択信号Ｂ１でサイリスタスイッチ１７を制御し、コンデンサ選択信号Ｂ２でサイリスタスイッチ１８を制御する。コンデンサバンク３２が故障した場合、サイリスタスイッチ切り替え回路２４は、コンデンサ選択信号Ｂ１でサイリスタスイッチ１６を制御し、コンデンサ選択信号Ｂ２でサイリスタスイッチ１８を制御する。

（開閉器制御回路）
一方、開閉器制御回路２６は、各コンデンサバンクの故障信号を取り込み、図４に示されるような、予め設定した選択ロジックである組み合わせに従って、開放すべき開閉器１〜３ｂを制御する。例えば、コンデンサバンク３１が故障した場合、開閉器２ａ，２ｂは、一方の開閉器（例えば開閉器２ａ）がＯＮとなり、他方の開閉器２ｂがＯＦＦとなる。開閉器３ａ，３ｂは、一方の開閉器（例えば開閉器３ａ）がＯＮとなり、他方の開閉器３ｂがＯＦＦとなる。すなわち、各開閉器１〜３ｂは、各コンデンサ６〜８ｂに直列に接続され、コンデンサバンク３１〜３３の何れか１つが故障した場合、予め設定した選択ロジックに従って開閉動作し、図５に示されるようにコンデンサバンク３１〜３３の容量を調整する。

図５において、例えば、コンデンサバンク３１が故障した場合におけるコンデンサバンク３１，３２との関係は、第２のコンデンサバンクであるコンデンサバンク３２が、第１のコンデンサバンクであるコンデンサバンク３１の容量＝１に対応した容量に変わる。すなわち、コンデンサバンク３２は、自己の容量を、コンデンサバンク３２の容量より小さい値に設定された直前のコンデンサバンク３１の容量に変化する。

さらに、コンデンサバンク３１が故障した場合におけるコンデンサバンク３２，３３との関係は、第２のコンデンサバンクであるコンデンサバンク３３が、第２のコンデンサバンクであるコンデンサバンク３２の容量＝２に対応した容量に変わる。すなわち、コンデンサバンク３３は、自己の容量を、コンデンサバンク３３の容量より小さい値に設定された直前のコンデンサバンク３２の容量に変化する。

以上説明したように、実施の形態１にかかる無効電力補償装置５０は、複数のコンデンサバンク３１，３２の一部に容量変更可能なコンデンサバンク３２，３３を備え、何れか１つのコンデンサバンク３１〜３３が故障した際に健全なコンデンサバンク３２，３３を故障したコンデンサバンク３１，３２と等しい容量に変更するようにしたので、何れか１つのコンデンサバンク３１〜３３が故障しても容量が自動的に１：２の容量配分に調整されるため、どのコンデンサバンク３１〜３３の故障時にも段階制御幅＝１を変えることなく健全側のコンデンサバンク３１〜３３によってきめ細かい無効電力制御を継続することが可能である。

実施の形態２．
実施の形態１にかかる無効電力補償装置５０では、容量の分割を１：２：４の構成にしていたが、本実施の形態にかかる無効電力補償装置５０は、容量の分割を１：２，３などのように、完全な２進数分割ではない不均等分割の容量であっても同様の効果を得ることができるように構成されている。すなわち、互いに異なる容量を有した複数のコンデンサバンク３１〜３３を組み合わせて、基本容量（例えば１）単位で段階的にコンデンサバンク３１〜３３の投入または遮断を制御することが可能である。以下、実施の形態１にかかる無効電力補償装置５０の各図を用いて、本実施の形態にかかる無効電力補償装置５０の構成および動作を説明する。また、実施の形態１と同様の部分については、同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

図１において、コンデンサバンク３１〜３３の各容量は、以下のように定義される。例えば、コンデンサバンク３１は、実施の形態１と同様に容量＝１のコンデンサ６を有し、コンデンサバンク３２は、容量＝１のコンデンサ７ａ，７ｂを有し、コンデンサバンク３３は、容量＝２のコンデンサ８ａと容量＝１のコンデンサ８ｂを有しているものとする。

図５において、例えば、コンデンサバンク３２が故障した場合、コンデンサバンク３１は容量＝１となり、コンデンサバンク３３はコンデンサバンク３２の容量＝２に対応した容量に変わり、最大容量は３である。コンデンサバンク３３が故障した場合、コンデンサバンク３１は容量＝１となり、コンデンサバンク３２は容量＝２となり、最大容量は３である。

具体例で説明すると、コンデンサバンク部３０は、基本容量（例えば１）に設定されたコンデンサバンク３１と、複数のサブバンク４０〜４３で構成される少なくとも１つのコンデンサバンク３１〜３３とを有しており、１つのサブバンク（例えば、サブバンク８ａ）の容量＝２は、直前のコンデンサバンク（例えば、コンデンサバンク３２）の容量＝２に設定されている。また、例えばコンデンサバンク３２が故障した場合、故障したコンデンサバンク３２以降のコンデンサバンク３３は、直前のコンデンサバンク３２を代替する。

以上説明したように、実施の形態２にかかる無効電力補償装置５０は、実施の形態１の無効電力補償装置５０と同様に、複数のコンデンサバンク３１〜３３の一部に容量変更可能なコンデンサバンク３２，３３を備え、何れか１つのコンデンサバンク３１〜３３が故障した際に健全なコンデンサバンク３１〜３３を故障したコンデンサバンク３１〜３３と等しい容量に変更するようにしたので、容量の分割を１：２，３などのように、完全な２進数分割ではない不均等分割の容量であっても、実施の形態１にかかる無効電力補償装置５０と同様の効果を得ることが可能である。

実施の形態３．
実施の形態１または２にかかる無効電力補償装置５０では、３つのコンデンサバンク３１〜３３で構成されていたが、実施の形態３にかかる無効電力補償装置５０は、コンデンサバンク数が４つ以上でも同様の効果を得ることができるように構成されている。以下、実施の形態１と同様の部分については、同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

（コンデンサバンクの構成）
図６は、実施の形態３にかかる無効電力補償装置の構成を示す図である。コンデンサバンク３４は、他のコンデンサバンク３１〜３３と同様に、サイリスタスイッチ１９で開閉される。また、コンデンサバンク３４は、コンデンサバンク３２，３３と同様に、開閉器４ａおよびコンデンサ９ａで構成されたサブバンク４４と、開閉器４ｂおよびコンデンサ９ｂで構成されたサブバンク４５を有して構成されている。

コンデンサバンク３１〜３４の各容量は、以下のように定義される。例えば、コンデンサバンク３１は、実施の形態１と同様に容量＝１のコンデンサ６を有し、コンデンサバンク３２は、容量＝１のコンデンサ７ａ，７ｂを有し、コンデンサバンク３３は、容量＝２のコンデンサ８ａ，８ｂを有し、コンデンサバンク３４は、容量＝４のコンデンサ９ａ，９ｂを有しているものとする。

このように、コンデンサバンク部３０は、基本容量の２のｎ（ｎ＝０，１，…，ｋ：ｋは自然数）乗の数列に従う容量を有する一連の複数のコンデンサバンク３１〜３４で構成され、第２のコンデンサバンクであるコンデンサバンク３２〜３４を構成する各一つのサブバンク（例えば、サブバンク４０，４２，４４）の容量は、基本容量の２のｍ（ｍ＝０，１，…，ｋ−１）乗の数列に従う容量に設定されている（図６の構成は、ｋ＝３の場合に相当）。

コンデンサバンク選択回路２３（図２参照）は、２進数的に１：２：４：８に分割されたコンデンサバンクの内、コンデンサ容量制御信号ＢＣに見合ったコンデンサバンクの容量を選択し、選択したコンデンサバンクの容量に対応したコンデンサ選択信号を出力する。各コンデンサ選択信号は、次段のサイリスタスイッチ切り替え回路２４に入力され、サイリスタスイッチ切り替え回路２４は、コンデンサバンク３１〜３４の故障の有無に応じて、使用すべきサイリスタスイッチ１６〜１９を選択する。

図７は、実施の形態３にかかる無効電力補償装置による開閉器選択制御を説明するための図であり、図８は、実施の形態３にかかる無効電力補償装置において一部のコンデンサバンクが故障した際の各コンデンサバンクの容量を示す図である。

（開閉器の動作）
図７において、開閉器制御回路２６は、コンデンサバンクの故障の有無に応じて、開放すべき開閉器１〜４ｂを以下のように選択する。例えば、コンデンサバンク３２が故障した場合、開閉器１はＯＮである。開閉器３ａ，３ｂは、一方の開閉器（例えば開閉器３ａ）がＯＮとなり、他方の開閉器３ｂがＯＦＦとなる。また、開閉器４ａおよび開閉器４ｂは、一方の開閉器（例えば開閉器４ａ）がＯＮとなり、他方の開閉器４ｂがＯＦＦとなる。

（コンデンサバンクの容量）
図８において、例えば、コンデンサバンク３２が故障した場合、コンデンサバンク３１は容量＝１となり、コンデンサバンク３３はコンデンサバンク３２の容量＝２に対応した容量に変わり、コンデンサバンク３４はコンデンサバンク３３の容量＝４に対応した容量に変わり、最大容量は７である。

コンデンサバンク３３が故障した場合、コンデンサバンク３１は容量＝１となり、コンデンサバンク３２は容量＝２となり、コンデンサバンク３４はコンデンサバンク３３の容量＝４に対応した容量に変わり、最大容量は７である。

（不均等分割の容量）
なお、実施の形態３にかかる無効電力補償装置５０は、コンデンサバンクの容量を１：２：４：８以外の不均等分割の容量、例えば１：２：４：７，１：２：４：６，１：２：４：５のように構成しても、同様の効果を得ることが可能である。この場合、コンデンサバンク３４を構成しているコンデンサの容量は、コンデンサバンク３３の容量＝４に対応した容量に変わることができるように、容量＝４のコンデンサを含むように構成すればよい。

また、実施の形態３にかかる無効電力補償装置５０は、コンデンサバンクの容量を例えば１：２，３：７，１：２，３：５のような不均等分割の容量として構成してもよい。この場合、コンデンサバンク３４の容量は、コンデンサバンク３３の容量＝３に対応した容量に変わることができるように、容量＝３のコンデンサを含むように構成すればよい。

以上説明したように、実施の形態３にかかる無効電力補償装置５０は、複数のコンデンサバンク３１〜３３の一部に容量変更可能なコンデンサバンク３２〜３４を備え、何れか１つのコンデンサバンク３１〜３３が故障した際に健全なコンデンサバンク３２〜３４を故障したコンデンサバンク３１〜３３と等しい容量に変更するようにしたので、何れか１つのコンデンサバンクが故障した場合であっても、実施の形態１にかかる無効電力補償装置５０と同様の効果を得ることが可能である。また、１：２：４：８以外の不均等分割の容量であっても、実施の形態１にかかる無効電力補償装置５０と同様の効果を得ることが可能である。

（実施の形態１〜３の構成の総括）
上記実施の形態１〜３の構成を一般化すれば、以下のとおり説明することができる。すなわち、本実施の形態にかかる無効電力補償装置は、複数のコンデンサバンクが並列接続されたコンデンサバンク部を備え、互いに異なる容量を有した複数のコンデンサバンクを組み合わせて基本容量単位で段階的に投入または遮断を制御して電力系統が供給する無効電力を補償する構成において、コンデンサバンク部は、基本容量に設定された第１のコンデンサバンクと、複数のサブバンクを有して構成される少なくとも１つの第２のコンデンサバンクと、に区分され、第２のコンデンサバンクを構成する各１つのサブバンクの容量は、直前にあるコンデンサバンクの容量に設定され、第１または第２のコンデンサバンクの何れか１つが故障した場合、故障したコンデンサバンク以後の第２のコンデンサバンクは、それぞれ直前のコンデンサバンクを代替するように制御される構成である。

また、本実施の形態にかかる無効電力補償装置は、複数のコンデンサバンクが並列接続されたコンデンサバンク部を備え、互いに異なる容量を有した前記複数のコンデンサバンクを組み合わせて基本容量単位で段階的に投入または遮断を制御して電力系統が供給する無効電力を補償する構成において、コンデンサバンク部は、基本容量に設定された第１のコンデンサバンクと、複数のサブバンクを有して構成される少なくとも１つの第２のコンデンサバンクと、に区分され、第２のコンデンサバンクを構成する各１つのサブバンクの容量は、基本容量から始まり、この基本容量の２の自然数乗積の数列に従う容量に設定され、第１または第２のコンデンサバンクの何れか１つが故障した場合、故障したコンデンサバンク以後の第２のコンデンサバンクは、それぞれ直前のコンデンサバンクを代替するように制御される構成であっても構わない。

また、本実施の形態にかかる無効電力補償装置は、上記の構成において、コンデンサバンク部を構成する各コンデンサバンクの容量は、基本容量から始まり、この基本容量の２の自然数乗積の数列に従う容量に設定されていても構わない。

実施の形態４．
実施の形態３にかかる無効電力補償装置５０では、容量の最も大きなコンデンサバンク３４を除く他のコンデンサバンク３１〜３３のうちの何れか１つが故障した場合、故障したコンデンサバンク以後（容量の大きい側）の全てのコンデンサバンクが、それぞれ直前のコンデンサバンクを代替するように制御される構成であったが、実施の形態４にかかる無効電力補償装置５０は、容量の最も大きなコンデンサバンク３４を除く他のコンデンサバンク３１〜３３のうちの何れか１つが故障した場合、コンデンサバンク３４を構成するサブバンクの少なくとも一つが故障したコンデンサバンクを代替するように制御される構成を開示するものである。なお、この実施の形態は、容量の最も大きなコンデンサバンク３４が故障した場合にはそのままの構成で運用を継続できることに着目した実施の形態でもある。

（コンデンサバンクの構成）
図９は、実施の形態４にかかる無効電力補償装置の構成を示す図である。この実施の形態における第２のコンデンサバンクであるコンデンサバンク３１〜３３は、第１の開閉器である開閉器１〜３をそれぞれ有して構成されている。コンデンサバンク３１は、開閉器１とコンデンサ６およびサイリスタスイッチ１６で構成され、コンデンサバンク３２は、開閉器２とコンデンサ７およびサイリスタスイッチ１７で構成され、コンデンサバンク３３は、開閉器３とコンデンサ８およびサイリスタスイッチ１８で構成されている。このように、実施の形態４にかかるコンデンサバンク部３０では、容量の最も大きなコンデンサバンク３４以外のコンデンサバンク３１〜３３は、それぞれ一の開閉器、一の容量および一のサイリスタスイッチで構成されている。

一方、この実施の形態における第１のコンデンサバンクであるコンデンサバンク３４は、開閉器４ａおよびコンデンサ９ａで構成されたサブバンク４６、開閉器４ｂおよびコンデンサ９ｂで構成されたサブバンク４７、開閉器４ｃおよびコンデンサ９ｃで構成されたサブバンク４８ならびに、開閉器４ｄおよびコンデンサ９ｄで構成されたサブバンク４９を有して構成されている。なお、これら第１のコンデンサバンクを構成するコンデンサバンク３４の各サブバンク４６〜４９は、サイリスタスイッチ１９で開閉される。

（コンデンサバンクの容量）
コンデンサバンク３１〜３４の容量は、それぞれ１：２：４：８の容量比で分配されており、以下、コンデンサバンク３１〜３４の構成を詳説する。

コンデンサバンク３１は、基本容量である容量＝１を有するコンデンサ６とサイリスタスイッチ１６とを直列に接続し、開閉器１を介して変圧器１０の２次側母線１１に接続される。

コンデンサバンク３２は、容量＝２を有するコンデンサ７とサイリスタスイッチ１７とを直列に接続し、開閉器２を介して変圧器１０の２次側母線１１に接続される。

コンデンサバンク３３は、容量＝４を有するコンデンサ８とサイリスタスイッチ１８とを直列に接続し、開閉器３を介して変圧器１０の２次側母線１１に接続される。

一方、コンデンサバンク３４は、容量＝１を有するコンデンサ９ａと容量＝１を有するコンデンサ９ｂと容量＝２を有するコンデンサ９ｃと容量＝４を有するコンデンサ９ｄとを並列接続することによって容量＝８に設定され、コンデンサ９ａ〜９ｄを共通のサイリスタスイッチ１９で開閉する。なお、これらコンデンサ９ａ〜９ｄは、それぞれ開閉器４ａ〜４ｄを介して２次側母線１１に接続される。

また、サイリスタスイッチ１６〜１９は、サイリスタスイッチ制御回路２５によって制御され、開閉器１〜４ｄは、開閉器制御回路２６によって制御される。この点は、実施の形態３と同様である。

図１０は、サイリスタスイッチ選択制御を説明するための図であり、図１１は、開閉器選択制御を説明するための図であり、図１２は、一部のコンデンサバンクが故障した場合の各コンデンサバンクの容量を示す図である。なお、サイリスタスイッチ制御回路は、実施の形態１〜３と同様に図２に示すものを用いることができる。

コンデンサバンク３１〜３４が故障していない場合、コンデンサ容量制御信号ＢＣの値が容量＝１に対応する信号を出力したときには、Ｂ１〜Ｂ４は１，０，０，０（２進数）となり、ＢＣの値が容量＝２に対応する信号を出力したときには、Ｂ１〜Ｂ４は０，１，０，０となり、ＢＣの値が容量＝４に対応する信号を出力したときには、Ｂ１〜Ｂ４は０，０，１，０となり、ＢＣの値が容量＝８に対応する信号を出力したときには、Ｂ１〜Ｂ４は０，０，０，１となる。

このとき、サイリスタスイッチ切り替え回路２４は、コンデンサバンク３１が故障した場合、コンデンサ選択信号Ｂ１でサイリスタスイッチ１９を制御し、コンデンサバンク３２が故障した場合、コンデンサ選択信号Ｂ２でサイリスタスイッチ１９を制御し、コンデンサバンク３３が故障した場合、コンデンサ選択信号Ｂ３でサイリスタスイッチ１９を制御する。

開閉器制御回路２６（図２参照）は、各コンデンサバンクの故障信号を取り込み、図１１に示されるような、予め設定した選択ロジックである組み合わせに従って、開放すべき開閉器１〜４ｂを制御する。例えば、コンデンサバンク３１が故障した場合、コンデンサバンク３４における開閉器４ａ〜４ｄのうち容量＝１のコンデンサに接続される開閉器４ａ（開閉器４ｂでも構わない）がＯＮとなり、他の開閉器４ｂ〜４ｄがＯＦＦとなる。

コンデンサバンク３２が故障した場合、コンデンサバンク３４における開閉器４ａ〜４ｄのうち容量＝２のコンデンサに接続される開閉器４ｃがＯＮとなり、他の開閉器４ａ，４ｂ，４ｄがＯＦＦとなる。

コンデンサバンク３３が故障した場合、コンデンサバンク３４における開閉器４ａ〜４ｄのうち容量＝４のコンデンサに接続される開閉器４ｄがＯＮとなり、他の開閉器４ａ〜４ｃがＯＦＦとなる。

コンデンサバンク３４が故障した場合、コンデンサバンク３４における開閉器４ａ〜４ｄの全てがＯＦＦとなる。

開閉器１〜４ｄが上記のように制御されるとき、コンデンサバンク３１〜３４の容量は図１２に示す容量に制御される。例えば、コンデンサバンク３１が故障した場合、第１のコンデンサバンクであるコンデンサバンク３４の容量がコンデンサバンク３１の容量＝１に対応した容量に変わり、コンデンサバンク３２が故障した場合、コンデンサバンク３４の容量がコンデンサバンク３２の容量＝２に対応した容量に変わり、コンデンサバンク３３が故障した場合、コンデンサバンク３４の容量がコンデンサバンク３３の容量＝８に対応した容量に変わる。なお、何れの場合も、最大容量は７である。

なお、実施の形態４にかかる無効電力補償装置５０は、コンデンサバンクの容量を１：２：４：８以外の不均等分割の容量、例えば１：２：４：７，１：２：４：６，１：２：４：５，１：２，３：７，１：２，３：５のように構成しても、同様の効果を得ることが可能である。なお、１：２：４：７の場合、コンデンサバンク３４は、容量比１：２：４の３つのサブバンクで構成することができる。以下同様に、１：２：４：６の場合、コンデンサバンク３４は、容量比１：２：３の３つのサブバンクで構成することができ、１：２：４：５の場合、容量比１：２：２の３つのサブバンクで構成することができ、１：２：３：７の場合、容量比１：２：４の３つのサブバンクで構成することができ、１：２：３：５の場合、容量比１：２：２の３つのサブバンクで構成することができる。

以上説明したように、実施の形態４にかかる無効電力補償装置５０は、複数のコンデンサバンク３１〜３３の各容量に変更可能なコンデンサバンク３４を備え、何れか１つのコンデンサバンク３１〜３３が故障した際に健全なコンデンサバンク３４を故障したコンデンサバンク３１〜３３と等しい容量に変更するようにしたので、何れか１つのコンデンサバンクが故障した場合であっても、実施の形態１〜３にかかる無効電力補償装置５０と同様の効果を得ることが可能である。また、１：２：４：８以外の不均等分割の容量であっても、実施の形態１〜３にかかる無効電力補償装置５０と同様の効果を得ることが可能である。

なお、実施の形態１〜４にかかる無効電力補償装置５０には、速い応答速度が供給される場合の実施例としてサイリスタスイッチ１６〜１９が用いられているが、これに限定されるものではなく、当該サイリスタスイッチ１６〜１９の代わりに、例えば、半導体素子を用いた開閉器や機械式開閉器で構成した場合でも上述同様の動作を行わせることも可能である。

また、本実施の形態に示した無効電力補償装置５０の構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、更なる別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは無論である。

以上のように、サイリスタスイッチを用いてコンデンサバンクを開閉することにより無効電力を制御する無効電力補償装置に適用可能であり、特に、一部のコンデンサバンクが故障した際に、段階制御幅を変えることなく無効電力補償を継続可能な発明として有用である。

１，２，２ａ，２ｂ，３，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ開閉器
６，７，７ａ，７ｂ，８，８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄコンデンサ
１６，１７，１８，１９サイリスタスイッチ
１０変圧器
１１２次側母線
１２電力系統
２０電圧検出回路
２１減算回路
２２電圧制御回路
２３コンデンサバンク選択回路
２４サイリスタスイッチ切り替え回路
２５サイリスタスイッチ制御回路
２６開閉器制御回路
３０コンデンサバンク部
３１，３２，３３，３４コンデンサバンク
４０，４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７，４８，４９サブバンク
５０無効電力補償装置

Claims

複数のコンデンサバンクが並列接続されて構成されたコンデンサバンク部を備え、互いに異なる容量を有した前記複数のコンデンサバンクを組み合わせて基本容量単位で段階的に投入または遮断を制御して電力系統が供給する無効電力を補償する無効電力補償装置において、
前記コンデンサバンク部は、
前記基本容量に設定された第１のコンデンサバンクと、
複数のサブバンクを有して構成され、前記基本容量よりも大きな互いに異なる容量に設定された少なくとも１つの第２のコンデンサバンクと、
に区分され、
前記第２のコンデンサバンクのうちで全体の容量が最も小さなコンデンサバンクにおける１つのサブバンクの容量は前記基本容量に設定され、
前記基本容量に設定された第２のコンデンサバンク以外の第２のコンデンサバンクを構成する各１つのサブバンクの容量は、自身の容量よりも小さい直近の容量を有する第２のコンデンサバンクの容量に設定されており、
前記第１または第２のコンデンサバンクの何れか１つが故障した場合、故障したコンデンサバンク以外の前記第２のコンデンサバンクは、それぞれが前記直近の容量を有する前記第１または第２のコンデンサバンクを代替すること、
を特徴とする無効電力補償装置。
複数のコンデンサバンクが並列接続されて構成されたコンデンサバンク部を備え、互いに異なる容量を有した前記複数のコンデンサバンクを組み合わせて基本容量単位で段階的に投入または遮断を制御して電力系統が供給する無効電力を補償する無効電力補償装置において、
前記コンデンサバンク部は、
前記基本容量に設定された第１のコンデンサバンクと、
複数のサブバンクを有して構成される少なくとも１つの第２のコンデンサバンクと、
に区分され、
前記第２のコンデンサバンクを構成する各１つのサブバンクの容量は、
前記基本容量から始まり、この基本容量の２の自然数乗積の数列に従う容量に設定されており、
前記第１または第２のコンデンサバンクの何れか１つが故障した場合、故障したコンデンサバンク以外の前記第２のコンデンサバンクは、それぞれが自身の容量よりも小さい直近の容量を有する前記第１または第２のコンデンサバンクを代替すること、
を特徴とする無効電力補償装置。
前記コンデンサバンク部を構成する各コンデンサバンクの容量は、前記基本容量から始まり、この基本容量の２の自然数乗積の数列に従う容量に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の無効電力補償装置。
前記第２のコンデンサバンクは、
前記サブバンクを構成するコンデンサに直列に接続され、前記コンデンサバンクの何れか１つが故障した場合、所定の選択ロジックに従って開閉動作し、前記コンデンサバンクの容量を調整する第１の開閉器と、
前記コンデンサバンクを投入する信号および前記選択ロジックに基づき、前記コンデンサバンクの投入または遮断を行う第２の開閉器と、
を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の無効電力補償装置。
複数のコンデンサバンクが並列接続されて構成されたコンデンサバンク部を備え、互いに異なる容量を有した前記複数のコンデンサバンクを組み合わせて基本容量単位で段階的に投入または遮断を制御して電力系統が供給する無効電力を補償する無効電力補償装置において、
前記コンデンサバンク部は、
前記複数のコンデンサバンクのうち、最も大きな容量を有する第１のコンデンサバンクと、
前記第１のコンデンサバンクを除いた少なくとも１つの第２のコンデンサバンクと、
に区分され、
前記第１のコンデンサバンクは、少なくとも前記第２のコンデンサバンクの個数分のサブバンクを有すると共に、これらの各サブバンクの容量は、前記基本容量から始まる前記第２のコンデンサバンクの一連の容量に設定されており、
前記第２のコンデンサバンクの何れか１つが故障した場合、故障したコンデンサバンクと同容量のサブバンクを前記第１のコンデンサバンクから選択し、当該選択したサブバンクにて前記故障したコンデンサバンクを代替することを特徴とする無効電力補償装置。
複数のコンデンサバンクが並列接続されて構成されたコンデンサバンク部を備え、互いに異なる容量を有した前記複数のコンデンサバンクを組み合わせて基本容量単位で段階的に投入または遮断を制御して電力系統が供給する無効電力を補償する無効電力補償装置において、
前記コンデンサバンク部は、
前記複数のコンデンサバンクのうち、最も大きな容量を有する第１のコンデンサバンクと、
前記第１のコンデンサバンクを除いた少なくとも１つの第２のコンデンサバンクと、
に区分され、
前記第１のコンデンサバンクは、少なくとも前記第２のコンデンサバンクの個数分のサブバンクを有すると共に、これらの各サブバンクの容量は、前記基本容量から始まり、この基本容量の２の自然数乗積の数列に従う一連の容量に設定されており、
前記第２のコンデンサバンクの何れか１つが故障した場合、故障したコンデンサバンクと同容量のサブバンクを前記第１のコンデンサバンクから選択し、当該選択したサブバンクにて前記故障したコンデンサバンクを代替することを特徴とする無効電力補償装置。
前記コンデンサバンク部を構成する各コンデンサバンクの容量は、前記基本容量から始まり、この基本容量の２の自然数乗積の数列に従う容量に設定されていることを特徴とする請求項６に記載の無効電力補償装置。
前記第１のコンデンサバンクは、
前記サブバンクを構成するコンデンサに直列に接続され、前記第２のコンデンサバンクの何れか１つが故障した場合、所定の選択ロジックに従って開閉動作し、前記コンデンサバンクの容量を調整する第１の開閉器と、
前記コンデンサバンクを投入する信号および前記選択ロジックに基づき、前記コンデンサバンクの投入または遮断を行う第２の開閉器と、
を備えたことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の無効電力補償装置。
前記第２の開閉器は、サイリスタスイッチで構成されていることを特徴とする請求項４または８に記載の無効電力補償装置。