JP5716961B2 - Control device for reactive power compensator - Google Patents

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    • Y02E40/30Reactive power compensation

Description

この発明は、アーク炉負荷等によって発生する無効電力を補償して電力系統の電圧フリッカを抑制するための技術に関するものである。   The present invention relates to a technique for compensating for reactive power generated by an arc furnace load or the like and suppressing voltage flicker in an electric power system.

図5は、負荷の無効電力を補償するための無効電力補償装置の使用状態を示している。図5において、無効電力補償装置1は、電力系統2の系統インピーダンス3と負荷4との間に設置され、アーク炉負荷等の負荷4が発生する無効電力、ひいてはこの無効電力に起因した電圧フリッカを補償するものであり、サイリスタ5、リアクトル6及びコンデンサ7からなる補償装置本体1’と、サイリスタ5を導通制御するための制御装置13とによって構成されている。   FIG. 5 shows a use state of the reactive power compensator for compensating the reactive power of the load. In FIG. 5, the reactive power compensator 1 is installed between the system impedance 3 of the power system 2 and the load 4, and reacts with the reactive power generated by the load 4 such as an arc furnace load, and thus the voltage flicker caused by the reactive power. The compensation device main body 1 ′ including the thyristor 5, the reactor 6, and the capacitor 7, and the control device 13 for controlling conduction of the thyristor 5 are configured.

無効電力補償装置1は、電圧フリッカを補償するために、負荷4が発生する無効電力を補償する。すなわち、図5に示すように、負荷4が発生する無効電力をQ、補償装置本体1’の無効電力をQ、電力系統2の無効電力をQとすると、Q=Qとなるように補償装置本体1’を制御すれば、電力系統2の無効電力はQ=0となり、系統電圧の変動ひいては電圧フリッカを抑制できることになる。 The reactive power compensator 1 compensates reactive power generated by the load 4 in order to compensate for voltage flicker. That is, as shown in FIG. 5, assuming that the reactive power generated by the load 4 is Q f , the reactive power of the compensation device main body 1 ′ is Q t , and the reactive power of the power system 2 is Q s , Q t = Q f By controlling the compensator body 1 ′ so that the reactive power of the power system 2 becomes Q s = 0, fluctuations in the system voltage and thus voltage flicker can be suppressed.

次に、前記制御装置13の構成及び動作を図6に基づいて説明する。図6において、図5と同一の構成要素には同一の番号を付してある。
図6に示す制御装置13は、例えば特許文献1の第6図に記載されているものであり、この制御装置13は、無効電力検出回路10、ゲイン11、点弧角制御回路12によって構成されている。無効電力検出回路10は、CT9により検出した負荷電流IとPT8により検出した系統電圧Vとから、図5における負荷4の無効電力Qを演算する。この無効電力Qにゲイン11としての値Kを乗じてK×Qを求め、後続の点弧角制御回路12により演算した点弧角αに従って補償装置本体1’のサイリスタ5を導通させ、無効電力Qを発生させる。
Next, the configuration and operation of the control device 13 will be described with reference to FIG. In FIG. 6, the same components as those in FIG.
The control device 13 shown in FIG. 6 is described, for example, in FIG. 6 of Patent Document 1. This control device 13 includes a reactive power detection circuit 10, a gain 11, and a firing angle control circuit 12. ing. Disable power detection circuit 10, from the a system voltage V s detected by the load current I f and PT8 detected by CT9, calculates the reactive power Q f of the load 4 in FIG. The reactive power Q f is multiplied by the value K of the gain 11 obtains the K × Q f, the thyristors 5 compensation device body 1 'is conductive in accordance with a firing angle α that was computed by a subsequent firing angle control circuit 12, Reactive power Qt is generated.

ここで、無効電力検出回路10は負荷電流Iと系統電圧Vとから無効電力Qを予測する回路であるため、負荷4がアーク炉負荷等であって負荷電流Iが急峻かつランダムに変化した場合に、無効電力Qに予測誤差が生じる。このため、図6の従来技術では、予め設定されたゲイン11を無効電力Qに乗算することで、予測演算結果を補正している。 Here, since the reactive power detection circuit 10 is a circuit that predicts the reactive power Q f from the load current If and the system voltage V s , the load 4 is an arc furnace load or the like, and the load current If is steep and random. If you change to, the prediction error is generated in the reactive power Q f. Therefore, in the prior art of FIG. 6, by multiplying the gain 11, which is set in advance in the reactive power Q f, and corrects the prediction calculation result.

なお、電圧フリッカはΔV10とも呼ばれており、図5に示すようにフリッカメータ18によって測定される。電圧フリッカΔV10は、電気学会技術報告書II部72号によると、電圧変動を1分間について周波数分析した結果得られる変動周波数fの電圧変動成分の変動幅をΔV、変動周波数fに対応する視感度係数をaとすると、以下の数式1によって定義され、視感度係数aは図7のように定義されている。 The voltage flicker is also called ΔV 10 and is measured by a flicker meter 18 as shown in FIG. According to the Institute of Electrical Engineers of Japan Technical Report II No. 72, the voltage flicker ΔV 10 is obtained by changing the fluctuation width of the voltage fluctuation component of the fluctuation frequency f n obtained as a result of frequency analysis of the voltage fluctuation for 1 minute to ΔV n and the fluctuation frequency f n . When the corresponding luminous coefficient and a n, defined by equation 1 below, luminous coefficient a n are defined as in FIG.

Figure 0005716961
Figure 0005716961

一方、負荷4に応じて無効電力補償効果が最も高くなるように、前述した予測誤差補正用のゲイン11は、その値を少しずつ変えて調整することが行われている。つまり、ゲインを変えては補償効果を測定し、測定結果に応じてゲインを再度変える操作を繰り返すため、ゲイン11を最適補償ゲインとするための調整動作に多くの時間を要している。
そして、ゲイン11の調整によっては補償効果が上がらないこともあり、その場合には無効電力補償装置1の容量を大きくせざるを得なくなる。
On the other hand, the above-described prediction error correction gain 11 is adjusted by changing its value little by little so that the reactive power compensation effect becomes the highest according to the load 4. That is, since the compensation effect is measured by changing the gain and the operation of changing the gain again according to the measurement result is repeated, the adjustment operation for setting the gain 11 as the optimum compensation gain requires a lot of time.
The compensation effect may not be improved by adjusting the gain 11, and in this case, the capacity of the reactive power compensator 1 must be increased.

このような問題に対しては、例えば図8に示すように、無効電力検出回路10による検出値に複数のゲインを乗じて得た信号に種々の演算を行って複数の電圧フリッカを算出し、その中から最適補償ゲインを決定する方法が提供されており、この従来技術は、特許文献2の図1に記載されている。
図8において、13Aは制御装置、111〜113はゲイン、121〜123は点弧角制御回路、141〜143は無効電力補償装置モデル、151〜153は系統モデル、161〜163は電圧フリッカ検出回路、17は最小値選択回路、201〜203は加算器であり、その他の構成要素は図6と同一の番号を付してある。なお、図8において、α〜αは点弧角、It1〜It3は補償電流、V〜Vは電圧変動量を示す。
ここで、無効電力補償装置モデル141〜143は、点弧角α〜αに従って図5のサイリスタ5を駆動したときの補償電流It1〜It3を演算する機能を有し、系統モデル151〜153は、負荷電流Iに補償電流It1〜It3がそれぞれ重畳されたときの系統の電圧変動量V〜Vを演算する機能を有している。
For such a problem, for example, as shown in FIG. 8, a signal obtained by multiplying a detection value by the reactive power detection circuit 10 by a plurality of gains is subjected to various calculations to calculate a plurality of voltage flickers, A method for determining the optimum compensation gain from the above is provided, and this prior art is described in FIG.
8, 13A is a control device, 111 to 113 are gains, 121 to 123 are firing angle control circuits, 141 to 143 are reactive power compensator models, 151 to 153 are system models, and 161 to 163 are voltage flicker detection circuits. , 17 are minimum value selection circuits, 201 to 203 are adders, and the other components are given the same numbers as in FIG. Incidentally, in FIG. 8, alpha 1 to? 3 are firing angle, I t1 ~I t3 compensation current, V 1 ~V 3 shows the amount of voltage variation.
Here, the reactive power compensation device model 141 to 143, has a function of calculating the compensation current I t1 ~I t3 when driving the thyristors 5 in FIG. 5 in accordance with the firing angle alpha 1 to? 3, system model 151 ~153 has a function of calculating the voltage change amount V 1 ~V 3 strains of when the compensation current I t1 ~I t3 the load current I f is superimposed respectively.

この制御装置13Aでは、ゲイン111の現状値をK1とすると、ゲイン112,113がそれぞれK1+ΔG,K1−ΔGに設定されており、点弧角制御回路121〜123は無効電力Qと上記各ゲインとの乗算結果から点弧角α〜αをそれぞれ演算する。
補償装置モデル141〜143は点弧角α〜αに応じた補償電流It1〜It3を演算し、加算器201〜203にて負荷電流Iと加算した値を系統モデル151〜153に入力して電圧変動量V〜Vを求める。電圧フリッカ検出回路161〜163はフリッカメータと同様の機能を持ち、電圧変動量V〜Vから電圧フリッカをそれぞれ演算する。最小値選択回路17は、電圧フリッカ検出回路161〜163から出力される電圧フリッカの中から最小値を選択し、これを最適補償ゲインとしてゲイン11に設定する。
すなわちこの従来技術では、ゲインが異なる複数の補償装置モデルによって補償量をそれぞれ演算し、このうち補償量が最も小さくなるときの制御量を実際の補償装置の制御量として採用することにより、短時間で最適な無効電力補償制御を実現可能としている。
In the controller 13A, when the current value of the gain 111 to K1, the gain 112 and 113 respectively K1 + .DELTA.G, is set to K1-.DELTA.G, firing angle control circuit 121 to 123 is the reactive power Q f and the respective gains The firing angles α 1 to α 3 are respectively calculated from the multiplication results of.
Compensator model 141 to 143 calculates the compensation current I t1 ~I t3 corresponding to firing angle alpha 1 to? 3, adders 201 to 203 at a load current I f and added value of the system model 151 to 153 To obtain voltage fluctuation amounts V 1 to V 3 . The voltage flicker detection circuits 161 to 163 have the same function as the flicker meter, and calculate voltage flicker from the voltage fluctuation amounts V 1 to V 3 , respectively. The minimum value selection circuit 17 selects a minimum value from the voltage flickers output from the voltage flicker detection circuits 161 to 163, and sets this as a gain 11 as an optimum compensation gain.
That is, in this prior art, the compensation amount is calculated by each of a plurality of compensation device models having different gains, and the control amount when the compensation amount is the smallest among them is adopted as the control amount of the actual compensation device, thereby shortening the time. Therefore, optimal reactive power compensation control can be realized.

ここで、無効電力補償装置は、負荷が発生する電圧フリッカを抑制する目的と無効電力による力率補償を行う目的とを持っている。つまり、無効電力補償装置としては、負荷無効電力の変動分に起因する電圧フリッカを抑制し、かつ、負荷無効電力の固定分に起因する力率低下を補償することが求められる。
このため、図8に示したように電圧フリッカ検出値のみに応じてゲイン11を設定する方法によると、負荷無効電力の固定分に起因した力率低下を十分に補償できないという問題がある。
Here, the reactive power compensator has a purpose of suppressing voltage flicker generated by a load and a purpose of performing power factor compensation by reactive power. In other words, the reactive power compensator is required to suppress voltage flicker caused by fluctuations in load reactive power and compensate for power factor reduction caused by fixed load reactive power.
Therefore, according to the method of setting the gain 11 according to only the voltage flicker detection value as shown in FIG. 8, there is a problem that the power factor reduction due to the fixed load reactive power cannot be sufficiently compensated.

上記の問題を、図9に従って説明する。
いま、図8におけるゲイン11の前段の無効電力をQ(図8ではQと表記)、ゲイン11の後段の無効電力をQとする。ここで、無効電力Qは無効電力固定分Q1Aと無効電力変動分Q1Bとに分解され、また、無効電力Qは無効電力固定分Q2Aと無効電力変動分Q2Bとに分解されるものであり、無効電力固定分Q1A,Q2Aは力率低下を、無効電力変動分Q1B,Q2Bは電圧フリッカを引き起こすことになる。
The above problem will be described with reference to FIG.
Now, the reactive power at the front stage of the gain 11 in FIG. 8 is Q 1 (indicated as Q f in FIG. 8), and the reactive power at the rear stage of the gain 11 is Q 2 . Here, the reactive power Q 1 is decomposed into a reactive power fixed frequency Q 1A and reactive power fluctuation Q 1B, also the reactive power Q 2 is decomposed into a reactive power fixed frequency Q 2A and reactive power fluctuation Q 2B The reactive power fixed components Q 1A and Q 2A cause a power factor decrease, and the reactive power fluctuation components Q 1B and Q 2B cause a voltage flicker.

例えば、無効電力固定分Q1A及び無効電力変動分Q1Bが図9(a)のように表される場合、図8に示した従来技術によってゲイン11の値がそれまでの値の1/2になったとすると、図9(b)に示すように、ゲイン11の後段の無効電力固定分Q2A、無効電力変動分Q2Bは、何れも無効電力固定分Q1A、無効電力変動分Q1Bの1/2になる。
従って、電圧フリッカをある程度抑制することができたとしても、力率低下は半分程度しか補償できなくなってしまう。
For example, when the reactive power fixed part Q 1A and the reactive power fluctuation part Q 1B are expressed as shown in FIG. 9A, the value of the gain 11 is ½ of the value up to that time by the conventional technique shown in FIG. 9B, as shown in FIG. 9B, the reactive power fixed portion Q 2A and the reactive power fluctuation portion Q 2B in the latter stage of the gain 11 are both the reactive power fixed portion Q 1A and the reactive power fluctuation portion Q 1B. 1/2 of this.
Therefore, even if the voltage flicker can be suppressed to some extent, the power factor decrease can be compensated only about half.

このため、力率低下の補償機能を高めるためには、負荷無効電力を無効電力固定分と無効電力変動分とに分離し、無効電力変動分に対してのみ図8に示したような方法で最適なゲイン11を乗算し、その結果を無効電力固定分に加算することで無効電力を補償することが考えられる。   For this reason, in order to enhance the power factor reduction compensation function, the load reactive power is separated into the reactive power fixed component and the reactive power fluctuation component, and only the reactive power fluctuation component is used in the manner shown in FIG. It can be considered that the reactive power is compensated by multiplying the optimum gain 11 and adding the result to the fixed reactive power.

特公平7−104739号公報(第2頁左欄第6行〜第39行、第6図等)Japanese Examined Patent Publication No. 7-104739 (page 2, left column, lines 6 to 39, FIG. 6 and the like) 特開2004−336948号公報(段落[0008]〜[0013]、図1等)JP 2004-336948 A (paragraphs [0008] to [0013], FIG. 1 etc.)

前述したように、無効電力変動分にゲイン11を乗算し、その結果を無効電力固定分に加算することで無効電力を補償する方法は、力率低下の補償を優先した補償方法ということができる。しかしながら、この方法では、負荷無効電力が補償装置の容量を超えた場合に、電圧フリッカの補償能力が著しく低下してしまうことが懸念される。
つまり、図10(a)に示すように、補償装置の容量を超える負荷無効電力Qが発生した場合、補償装置の容量を超えた分の補償はできないことから、図10(b)に示す負荷無効電力Qcompが補償対象となる。このため、装置容量を超えた分の無効電力変動分を補償できなくなり、結果として電圧フリッカの補償能力が低下することになる。
As described above, the method of compensating the reactive power by multiplying the reactive power fluctuation by the gain 11 and adding the result to the fixed reactive power can be referred to as a compensation method giving priority to the compensation of the power factor reduction. . However, with this method, when the load reactive power exceeds the capacity of the compensation device, there is a concern that the compensation capability of the voltage flicker will be significantly reduced.
That is, as shown in FIG. 10A, when the load reactive power Q exceeding the capacity of the compensator is generated, the compensation beyond the capacity of the compensator cannot be made, so the load shown in FIG. The reactive power Q comp is to be compensated. For this reason, it becomes impossible to compensate for the reactive power fluctuation portion exceeding the device capacity, and as a result, the compensation capability of the voltage flicker is lowered.

そこで、本発明の解決課題は、補償装置の容量を超える無効電力に対しては、超えた分に応じて無効電力固定分を制限することで、無効電力変動分に起因する電圧フリッカの補償を力率低下の補償と並行して実現可能にした無効電力補償装置の制御装置を提供することにある。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is that the reactive power exceeding the capacity of the compensator is limited by limiting the fixed reactive power according to the excess, thereby compensating for the voltage flicker caused by the reactive power fluctuation. It is an object of the present invention to provide a control device for a reactive power compensator that can be realized in parallel with compensation for power factor reduction.

上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、電力系統に連系され、かつ、電力系統に接続される負荷の無効電力の変動分に起因した電圧フリッカを少なくとも補償する無効電力補償装置であって、前記電力系統との間で無効電力を授受するように動作する半導体素子を最適補償ゲインに基づく駆動信号によって制御するようにした無効電力補償装置において、
負荷の無効電力を検出する手段と、
検出した無効電力を無効電力固定分と無効電力変動分とに分離する手段と、
前記無効電力変動分に前記最適補償ゲインを乗じて得た信号に基づいて前記駆動信号を生成する手段と、
前記無効電力変動分に互いに異なる補助ゲインを乗じた結果に基づいて各補助ゲインに対応する複数の電圧フリッカを演算する手段と、
演算された複数の電圧フリッカの中の最小値に対応する前記補助ゲインを選択して前記最適補償ゲインに設定する手段と、
前記補償装置の容量と負荷の無効電力の最大値との比率を演算する手段と、
前記比率を前記無効電力固定分に乗じることにより前記無効電力固定分を前記補償装置の容量以下に制限する手段と、
制限後の前記無効電力固定分を前記最適補償ゲインの出力及び前記補助ゲインの出力にそれぞれ加算する手段と、を備えたものである。
In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 1 is a reactive power compensator that at least compensates for voltage flicker that is linked to a power system and that is caused by a variation in reactive power of a load connected to the power system. In the reactive power compensator configured to control a semiconductor element that operates to exchange reactive power with the power system by a drive signal based on an optimal compensation gain,
Means for detecting reactive power of the load;
Means for separating the detected reactive power into a reactive power fixed component and a reactive power fluctuation component;
Means for generating the drive signal based on a signal obtained by multiplying the reactive power fluctuation by the optimum compensation gain;
Means for calculating a plurality of voltage flickers corresponding to each auxiliary gain based on a result obtained by multiplying the reactive power fluctuation by different auxiliary gains;
Means for selecting the auxiliary gain corresponding to the minimum value among the plurality of calculated voltage flickers and setting the optimum compensation gain;
Means for calculating a ratio between the capacity of the compensation device and the maximum value of reactive power of the load;
Means for limiting the fixed reactive power to less than or equal to the capacity of the compensator by multiplying the fixed reactive power by the ratio;
Means for adding the fixed reactive power after the limit to the output of the optimum compensation gain and the output of the auxiliary gain, respectively.

本発明によれば、電圧フリッカ補償及び力率低下補償を並行して行うことができると共に、負荷無効電力が補償装置の容量を超える範囲においては、超えた分の無効電力固定分を制限することで、電圧フリッカ補償能力の低下を回避することができる。   According to the present invention, voltage flicker compensation and power factor reduction compensation can be performed in parallel, and in the range where the load reactive power exceeds the capacity of the compensation device, the excess reactive power fixed amount is limited. Thus, a decrease in voltage flicker compensation capability can be avoided.

本発明の実施形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows embodiment of this invention. 図1における分離演算器の構成図である。It is a block diagram of the isolation | separation computing unit in FIG. 本発明の実施形態における最適補償ゲイン11の前後の無効電力固定分及び無効電力変動分の説明図である。It is explanatory drawing for the reactive power fixed part and reactive power fluctuation part before and behind the optimal compensation gain 11 in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における負荷無効電力Q、最大値検出値Qmax、無効電力固定分Q、比率Gbaseを示す図である。Load reactive power Q in the embodiment of the present invention, showing the maximum value detected value Q max, the reactive power fixed frequency Q A, the ratio G base. 無効電力補償装置の使用状態を示す図である。It is a figure which shows the use condition of a reactive power compensation apparatus. 図5における制御装置の構成図である。It is a block diagram of the control apparatus in FIG. 視感度係数aの説明図である。It is an explanatory view of a luminous coefficient a n. 特許文献2に記載された従来技術の構成図である。It is a block diagram of the prior art described in patent document 2. FIG. 図8におけるゲイン11の前後の無効電力固定分及び変動分の説明図である。It is explanatory drawing of the part for the reactive power fixed part and fluctuation | variation before and behind the gain 11 in FIG. 従来技術の問題点を説明するための負荷無効電力等の波形図である。It is waveform diagrams, such as load reactive power, for demonstrating the problem of a prior art.

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図1は、この実施形態に係る制御装置13Bの構成を示しており、図8と同一の構成要素には同一の番号を付して説明を省略し、以下では図8と異なる部分を中心に説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the configuration of the control device 13B according to this embodiment. The same components as those in FIG. 8 are given the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Hereinafter, the parts different from FIG. explain.

図1において、無効電力検出回路10により演算された負荷無効電力Qは、分離演算器21により無効電力固定分Qと無効電力変動分Qとに分離される。ここで、分離演算器21は、図2に示すように、負荷無効電力Qの演算結果を一次遅れフィルタ21aに入力して演算した結果を無効電力固定分Qとして出力し、また、減算器21bにより負荷無効電力Qから無効電力固定分Qを減算した結果を無効電力変動分Qとして出力する。 In FIG. 1, the load reactive power Q calculated by the reactive power detection circuit 10 is separated into a reactive power fixed part Q A and a reactive power fluctuation part Q B by a separation calculator 21. Here, as shown in FIG. 2, the separation calculator 21 inputs the calculation result of the load reactive power Q to the primary delay filter 21a and outputs the calculation result as a fixed reactive power Q A. and outputs as the reactive power fluctuation Q B the result of subtracting the reactive power fixed frequency Q a from the load reactive power Q by 21b.

再び図1において、分離演算器21から出力された無効電力変動分Qにゲイン11(以下では、ゲイン11を最適補償ゲインという。また、この最適補償ゲイン11と区別するために、ゲイン111〜113を補助ゲインというものとする)を乗算した結果と乗算器29の出力とを加算器24にて加算し、その結果を点弧角制御回路12に入力することにより図5のサイリスタ5に対する点弧角αを演算する。ここで、乗算器29は、無効電力固定分Qと後述する上下限器28からの比率Gbaseとを乗算するものである。 Referring again to FIG. 1, the gain 11 (hereinafter referred to as the optimum compensation gain 11) is added to the reactive power fluctuation amount Q B output from the separation computing unit 21. 113 is referred to as an auxiliary gain) and the output of the multiplier 29 is added by the adder 24, and the result is input to the firing angle control circuit 12 so that the point for the thyristor 5 in FIG. Calculate the arc angle α. Here, the multiplier 29 multiplies the reactive power fixed amount Q A by a ratio G base from an upper / lower limiter 28 described later.

無効電力変動分Qには、補助ゲイン111(現状の最適補償ゲイン11の値K1)、補助ゲイン112(K1+ΔG)、補助ゲイン113(K1−ΔG)がそれぞれ乗算され、これらの乗算結果に、加算器221,222,223にて乗算器29の出力、つまり無効電力固定分Qと比率Gbaseとの積がそれぞれ加算される。加算器221,222,223の出力は点弧角制御回路121,122,123に加えられており、以降の構成及び作用は図8と同様である。 The reactive power fluctuation Q B is multiplied by an auxiliary gain 111 (the current value K1 of the optimum compensation gain 11), an auxiliary gain 112 (K1 + ΔG), and an auxiliary gain 113 (K1−ΔG), respectively. the output of the multiplier 29 by the adder 221, 222, 223, that is the product of the reactive power fixed frequency Q a and the ratio G base is added, respectively. The outputs of the adders 221, 222, and 223 are added to the firing angle control circuits 121, 122, and 123, and the subsequent configuration and operation are the same as those in FIG.

すなわち、点弧角制御回路121〜123は入力信号(加算器221,222,223の出力)に基づいて点弧角α〜αをそれぞれ演算する。補償装置モデル141〜143は点弧角α〜αに応じた補償電流It1〜It3を演算し、加算器201〜203にて負荷電流Iと加算した値を系統モデル151〜153に入力して電圧変動量V〜Vを求める。電圧フリッカ検出回路161,162,163は、前記補助ゲイン111,112,113(K1,K1+ΔG,K1−ΔG)に対応する3種類の電圧フリッカを演算し、これらの電圧フリッカの中から最小値選択回路17により最小値を求め、その最小値の電圧フリッカを最適補償ゲイン11の値として更新する。 That is, the firing angle control circuits 121 to 123 calculate the firing angles α 1 to α 3 based on the input signals (outputs of the adders 221, 222, and 223), respectively. Compensator model 141 to 143 calculates the compensation current I t1 ~I t3 corresponding to firing angle alpha 1 to? 3, adders 201 to 203 at a load current I f and added value of the system model 151 to 153 To obtain voltage fluctuation amounts V 1 to V 3 . The voltage flicker detection circuits 161, 162, and 163 calculate three types of voltage flicker corresponding to the auxiliary gains 111, 112, and 113 (K1, K1 + ΔG, K1−ΔG), and select a minimum value from these voltage flickers. The minimum value is obtained by the circuit 17, and the voltage flicker of the minimum value is updated as the value of the optimum compensation gain 11.

一方、無効電力検出回路10により演算された負荷無効電力Qは最大値検出器25に入力され、無効電力最大値Qmaxが検出される。また、設定器27による設定値(例えば無効電力補償装置の容量を設定値100%とする)が除算器26に入力され、前記設定値が無効電力最大値Qmaxにより除算されてその結果が上下限器28に入力されている。
上下限器28は、比率Gbase=100%/Qmax(ただし100%が最大値)を演算し、この比率Gbaseを乗算器29に出力する。乗算器29では、比率Gbaseと無効電力固定分Qとを乗算し、その結果を加算器24,221〜223に出力する。
On the other hand, the load reactive power Q calculated by the reactive power detection circuit 10 is input to the maximum value detector 25, and the reactive power maximum value Qmax is detected. Above The setting value by the setting unit 27 (e.g. to 100% set point capacity of the reactive power compensator) is input to a divider 26, so that the set value is divided by the reactive power maximum value Q max is It is input to the lower limit device 28.
The upper / lower limiter 28 calculates the ratio G base = 100% / Q max (where 100% is the maximum value), and outputs this ratio G base to the multiplier 29. The multiplier 29 multiplies the ratio G base by the reactive power fixed amount Q A and outputs the result to the adders 24, 221 to 223.

ここで、図3(a)は図1における最適補償ゲイン11の前段の無効電力Q,図3(b)は最適補償ゲイン11の後段の無効電力Qを示している。本実施形態によれば、最適補償ゲイン11は無効電力変動分Qにしか作用しないので、仮に最適補償ゲイン11の値がそれまでの値の1/2になったとしても、図3(a)→図3(b)に示すように、最適補償ゲイン11の後段の無効電力変動分Q2Bだけが前段の無効電力変動分Q1Bの1/2になり、無効電力固定分Q2Aは無効電力固定分Q1Aと変わらない。
このため、無効電力変動分に起因する電圧フリッカを最適補償ゲイン11によって抑制可能であると共に、無効電力固定分に起因する力率低下も充分に補償することができる。
Here, FIG. 3A shows the reactive power Q 1 before the optimum compensation gain 11 in FIG. 1 , and FIG. 3B shows the reactive power Q 2 after the optimum compensation gain 11. According to the present embodiment, since the optimum compensation gain 11 acts only on the reactive power fluctuation Q B , even if the value of the optimum compensation gain 11 becomes ½ of the previous value, FIG. 3) As shown in FIG. 3 (b), only the reactive power fluctuation Q 2B at the subsequent stage of the optimum compensation gain 11 becomes 1/2 of the reactive power fluctuation Q 1B at the preceding stage, and the reactive power fixed quantity Q 2A is invalid. Same as fixed power Q 1A .
Therefore, the voltage flicker caused by the reactive power fluctuation can be suppressed by the optimum compensation gain 11, and the power factor reduction caused by the fixed reactive power can be sufficiently compensated.

また、図4は、本実施形態における負荷無効電力Q、最大値検出値Qmax、無効電力固定分Q、比率Gbaseを示している。
負荷無効電力Qが図4(a)に示すように補償装置の容量を超えているとすると、まず、最大値検出器25によって図示のように無効電力最大値Qmaxが検出される。設定器27による設定値を補償装置容量の100%とすると、除算器26により100%/Qmaxが演算され、図3(b)のように100%を上限値とする比率Gbaseが上下限器28から出力される。
FIG. 4 shows the load reactive power Q, the maximum value detected value Q max , the reactive power fixed amount Q A , and the ratio G base in the present embodiment.
Assuming that the load reactive power Q exceeds the capacity of the compensation device as shown in FIG. 4A, first, the maximum value detector 25 detects the reactive power maximum value Q max as illustrated. Assuming that the setting value by the setting device 27 is 100% of the compensation device capacity, the divider 26 calculates 100% / Q max, and the ratio G base having the upper limit value of 100% as shown in FIG. Is output from the device 28.

このため、乗算器29からは、無効電力固定分Qに100%以下の比率Gbaseを乗算した値が出力されることになり、装置容量を超える無効電力に対しては、装置容量を超えた分だけ制限された無効電力固定分Qが、加算器24において最適補償ゲイン11乗算後の無効電力変動分Qに加算され、また、加算器221〜223において補助ゲイン111〜113乗算後の無効電力変動分Qに加算される。 For this reason, the multiplier 29 outputs a value obtained by multiplying the fixed reactive power Q A by a ratio G base of 100% or less, and the reactive power exceeding the device capacity exceeds the device capacity. The reactive power fixed amount Q A limited by that amount is added to the reactive power fluctuation Q B after multiplication by the optimum compensation gain 11 in the adder 24, and after the auxiliary gains 111 to 113 are multiplied in the adders 221 to 223. It is added to the reactive power fluctuation Q B of.

従って、無効電力固定分Qについては、補償装置の容量を超えた分を制限する形で力率補償を行い、無効電力変動分Qについては最小値選択回路17により選択した最適補償ゲイン11を用いて電圧フリッカを抑制することができる。ここで、上下限器28では無効電力固定分Qの下限値を任意に設定可能であり、例えば、下限値を補償装置容量の50%や70%などに設定すれば、最小限の力率補償を確保しながら電圧フリッカ補償を行うことが可能である。 Therefore, power factor compensation is performed for the reactive power fixed amount Q A by limiting the amount exceeding the capacity of the compensator, and the optimum compensation gain 11 selected by the minimum value selection circuit 17 for the reactive power fluctuation portion Q B. Can be used to suppress voltage flicker. Here, a lower limit value of the upper limit 28 in the reactive power fixed frequency Q A settable arbitrarily, for example, by setting the lower limit value such as 50% or 70% of the compensation device capacity, minimal power factor It is possible to perform voltage flicker compensation while ensuring compensation.

1 無効電力補償装置
2 電力系統
3 系統インピーダンス
4 負荷
5 サイリスタ
6 リアクトル
7 コンデンサ
8 PT
9 CT
10 無効電力検出回路
11 ゲイン(最適補償ゲイン)
12 点弧角制御回路
13,13A,13B 制御装置
17 最小値選択回路
18 フリッカメータ
111〜113 ゲイン(補助ゲイン)
121〜123 点弧角制御回路
141〜143 無効電力補償装置モデル
151〜153 系統モデル
161〜163 電圧フリッカ検出回路
201〜203 加算器
21 分離演算器
21a 一次遅れフィルタ
21b 減算器
221〜223 加算器
24 加算器
25 最大値検出器
26 除算器
27 設定器
28 上下限器
29 乗算器
1 Reactive Power Compensator 2 Power System 3 System Impedance 4 Load 5 Thyristor 6 Reactor 7 Capacitor 8 PT
9 CT
10 Reactive power detection circuit 11 Gain (optimum compensation gain)
12 firing angle control circuit 13, 13A, 13B control device 17 minimum value selection circuit 18 flicker meter 111-113 gain (auxiliary gain)
121-123 Firing angle control circuit 141-143 Reactive power compensator model 151-153 System model 161-163 Voltage flicker detection circuit 201-203 Adder 21 Separation calculator 21a Primary delay filter 21b Subtractor 221-223 Adder 24 Adder 25 Maximum value detector 26 Divider 27 Setter 28 Upper / lower limiter 29 Multiplier

Claims (1)

電力系統に連系され、かつ、電力系統に接続される負荷の無効電力の変動分に起因した電圧フリッカを少なくとも補償する無効電力補償装置であって、前記電力系統との間で無効電力を授受するように動作する半導体素子を最適補償ゲインに基づく駆動信号によって制御するようにした無効電力補償装置において、
負荷の無効電力を検出する手段と、
検出した無効電力を無効電力固定分と無効電力変動分とに分離する手段と、
前記無効電力変動分に前記最適補償ゲインを乗じて得た信号に基づいて前記駆動信号を生成する手段と、
前記無効電力変動分に互いに異なる補助ゲインを乗じた結果に基づいて各補助ゲインに対応する複数の電圧フリッカを演算する手段と、
演算された複数の電圧フリッカの中の最小値に対応する前記補助ゲインを選択して前記最適補償ゲインに設定する手段と、
前記補償装置の容量と負荷の無効電力の最大値との比率を演算する手段と、
前記比率を前記無効電力固定分に乗じることにより前記無効電力固定分を前記補償装置の容量以下に制限する手段と、
制限後の前記無効電力固定分を前記最適補償ゲインの出力及び前記補助ゲインの出力にそれぞれ加算する手段と、
を備えたことを特徴とする無効電力補償装置の制御装置。
A reactive power compensator that is connected to an electric power system and compensates for at least voltage flicker caused by a change in reactive power of a load connected to the electric power system. The reactive power is exchanged with the electric power system. In a reactive power compensator that controls a semiconductor element that operates in accordance with a drive signal based on an optimum compensation gain,
Means for detecting reactive power of the load;
Means for separating the detected reactive power into a reactive power fixed component and a reactive power fluctuation component;
Means for generating the drive signal based on a signal obtained by multiplying the reactive power fluctuation by the optimum compensation gain;
Means for calculating a plurality of voltage flickers corresponding to each auxiliary gain based on a result obtained by multiplying the reactive power fluctuation by different auxiliary gains;
Means for selecting the auxiliary gain corresponding to the minimum value among the plurality of calculated voltage flickers and setting the optimum compensation gain;
Means for calculating a ratio between the capacity of the compensation device and the maximum value of reactive power of the load;
Means for limiting the fixed reactive power to less than or equal to the capacity of the compensator by multiplying the fixed reactive power by the ratio;
Means for adding the fixed reactive power after the limitation to the output of the optimum compensation gain and the output of the auxiliary gain, respectively;
A control device for a reactive power compensator, comprising:
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