JPH02131329A - 電力系統用無効電力補償装置 - Google Patents

電力系統用無効電力補償装置

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JPH02131329A
JPH02131329A JP63000460A JP46088A JPH02131329A JP H02131329 A JPH02131329 A JP H02131329A JP 63000460 A JP63000460 A JP 63000460A JP 46088 A JP46088 A JP 46088A JP H02131329 A JPH02131329 A JP H02131329A
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    • H02J3/1864Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control wherein the stepless control of reactive power is obtained by at least one reactive element connected in series with a semiconductor switch
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電力系統用無効電力補償装置に係り、特に系統
容量に無関係に高速にかつ安定に系統の電圧を制御する
に好適な電力系統用無効電力補償装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、無効電力補償装置は系統の電圧を一定とするため
に閉ループの電圧制御系から構成されている。第3図に
無効電力補償装置の電圧制御系のブロック線図を示す。
図においてVpは電圧指令値.SUMはvPと系統の電
圧検出値v1との差を計算する加算器、AVRは電圧制
御回路、APSはAVRの出力に応じて無効電力補償装
置を構成するりアクトルに流れる電流を制御するサイリ
スタの制御パルスを出力する位相制御回路、SvCはA
PSの制御パルス指令に応じて前記リアクトルに遅れの
無効電流を流し無効電力を発生する無効電力補償装置の
ブロック、SYSは系統の特性を表わしSvC出力の無
効電力変化に対する系統の電圧変化を表わすブロック、
VTDは系統の電圧を検出しレベル変換を行うトランス
ジューサである。このような電圧制御系の設計はループ
の一巡伝達関数の遮断周波数が系の応答を満足する値と
なり、その周波数における位相余裕が十分となるように
電圧制御回路のゲイン及び遅れ時定数等を調整する方法
で行っている。なお、この種の装置として関連するもの
には例えばAPPLICATION OFSTATIC
 VAR COMPENSATOR FOR AC/D
SINTERCONNECTED POWER SYS
TEM CIGRE SC14  シンポジウム 4 
0 0 − 0 2 (1987.9)等が挙げられる
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は第3図から明らかなように、無効電力補
償装置の所望の応答及び安定性が得られるように電圧制
御回路のゲイン、遅れ時定数等を調整しても、電圧制御
ループ内に系統の特性SYSがはいっている為に系統の
特性、即ち系統のインピーダンスが変わるとループのゲ
インが変わる.このために応答や安定性も変わる。一般
に系統のインピーダンスは負荷の電力需要に応じて時々
刻刻変わるものである。この対策として従来、電圧制御
回路のゲイン、遅れ時定数等はループゲインが一番大き
くなる、即ち系統のインピーダンスが最も大きくなる場
合を考慮して、このとき所望の応答、安定性が得られる
ように調整している。しかし、このような状態で調整さ
れた制御系は系統のインピーダンスが小さくなる、即ち
ループゲインが小さくなると応答が悪くなるため無効電
力補償装置の効果が生かされないといった問題があった
本発明の目的は系統の容量変化に対応して、電圧制御回
路のゲインを調整することにより、系統容量に無関係に
高速にかつ安定に系統の電圧を制御する電力系統用無効
電力補償装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題は、指令値に基づいて系統の電圧を制御する電
圧制御回路と、この回路に基づいて前記系統の無効電力
を補償する電力系統用無効電力補償装置において、前記
電圧制御回路のゲインを前記電力系統用無効電力補償装
置から電源側を見た前記系統の短絡容量の大きさに比例
して変えることを特徴とする電力系統用無効電力補償装
置により解決する。
〔作用〕
指令値に基づいて系統の電圧を電圧制御回路により制御
し、その系統の無効電力を補償する電力系統用無効電力
補償装置において、前記電圧制御回路のゲインを前記電
力系統用無効電力補償装置から電源側を見た前記系統の
短絡容量の大きさに比例して変える。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図〜第4図により説明す
る。
第1図は本実施例の無効電力補償装置のブロック図であ
る.1は電圧が一定と考えられる発電機端子または無限
大系統の母線、2は無限大母線から負荷までの交流系統
のインピーダンス、3は無効電力補償装置のりアクトル
,4は進み無効電力を供給するキャパシタ、5は負荷、
31.32は前記リアクトル3に流れる電流を制御する
逆並列に接続されたサイリスタ、300は無効電力補償
装置の電圧制御回路の電圧指令値、301は負荷のつな
がった系統の電圧を検出する電圧検出器、302は検出
された電圧の大きさを適切な値に変えるフィードバック
演算回路、303は電圧制御回路、304は電圧制御回
路の出力の大きさに応じた無効電流をリアクトルに流す
ための制御パルスを出力する位相制御回路で、この制御
パルスは前記サイリスタ31.32のゲートに加えられ
る。
305は無効電力補償装置の無効電力に相等する信号で
ある電圧制御回路303の出力と系統電圧検出値のフィ
ードバック演算回路302の出力から、系統電圧の変化
ΔVに対する無効電力の変化ΔQであるΔQ/ΔVを計
算し、これに比例した値を出力するゲイン演算回路で、
この出力は前記電圧制御回路303のゲインとなる。
第2図はゲイン演算回路の特性図である.横軸ΔQ/Δ
Vに対して(ΔQ/Δ■)露以下ではゲインはKg一定
、(ΔQ/Δv)u以上でもゲインはKu一定となり、
その間は(ΔQ/ΔV)の値に比例する特性となってい
る。
このように制御回路によりループゲインが系統の特性に
よらず一定となることを以下に示す。第1図の電圧制御
系を含めた無効電力補償装置のブロック線図は第3図の
ように表わされる.ここで、電圧制御回路303のゲイ
ンが第2図の比例部分に有り,比例係数をKe とする
。また、位相制御回路APS、無効電力補償装置SVC
及び系統の特性のゲインをそれぞれ、Ka,Ks,X=
 (ΔV/ΔQ)とおくと、第3図の一巡ゲインKはK
 = Kc (ΔQ/ΔV)  ・Ka ・Ks−X”
 Kc ”  Ka ”  Ks となり、Kは系統の特性とは無関係な値となる。
従って、Kが制御系の遅れを考慮して所望の応答特性と
系の安定性保持から決まるとKcが一意的に決まる。
ここでΔV,ΔQの検出は無効電力補償装置の制御装置
がデイジタルで構成される場合には1サンプル前のV,
Qの検出値V(n−1),Q(n−1)と現時点の検出
値V (n) , Q (n)の差をとれば簡単に求め
られる。また、アナログで構成される場合にもV,Q検
出値に遅れ回路を入れ、現時点の検出値V,Qと遅れ回
路を通した出力V,Qの差をとることにより簡単に求め
られる。
次に第2のゲイン演算回路の特性で(ΔQ/ΔV)m以
下でゲインをKm一定、(ΔQ/Δv)u以上でゲイン
をKu一定とした理由について説明する。これは無効電
力補償装置の起動当初はΔQ,ΔVの値が不定であり,
(ΔQ/Δ■)の値に単に比例したゲインとすると、ゲ
インが大きいときには不安定となりゲインが小さいとき
には動作しないといった不具合が発生することによる。
このため(ΔQ/ΔV)の上限、下限を設定し、この値
以下またはこれを超える値となったときにはゲインを一
定値とするようにした。
ΔV,ΔQの変化を見る時間に関しては,系統の電圧変
動が数HZと考えられることから0.5〜数秒程度の時
間を考えれば良く、短かい時間での変化を高速検出する
必要はない。系統の状態の変化といった点から考えると
、ΔV,ΔQの値としては数秒間の検出値の平均値を用
いるのが、ノイズによる誤動作を避ける上で実用的であ
る。
尚、上記実施例の説明ではΔQの検出として電圧制御回
路の出力を無効電力補償装置の発生無効電力Qに等価な
信号として使用したが、無効電力補償装置の無効電力Q
を直接検出し,これによりΔV検出と同様にΔQを検出
しても良いことは明らかである。
他の実施例を第4図に示す。第1図の実施例は系統の特
性(ΔV/ΔQ)を制御装置の各部信号から推定して電
圧制御回路のゲインを決めていたが、無効電力補償装置
の近くに系統のインピーダンス、短絡容量等の情報を集
計している中央または総合指令所等が有り、ここから系
統の状態を知ることができる場合には、この情報をもと
に電圧制御回路303のゲインを決めるのが確実であり
、てっとり早い。この場合の実施例を示したのが第4図
である.306は中央指令所等からの系統の情報信号、
307は情報信号に基づいてゲインを出力するゲイン作
成回路である。従って情報信号306が系統のインピー
ダンス情報のときは、これの逆数をとればゲイン作成回
路307の特性は前述のゲイン演算回路305と同様の
特性で良い。
また、系統の短絡容量情報のときも短絡容量の逆数がイ
ンピーダンスに相当する値を表わすのでゲイン作成回路
307は、ゲイン演算回路305と同様の特性で良い。
いずれも基準のインピーダンス、短絡容量をベースにそ
のときのインピーダンスなり短絡容量の値を表わせばイ
ンピーダンス、短絡容量をゲインを決めるための変数と
して扱える,この実施例から第1図と同様の動作が得ら
れることは明らかである。
以上の実施例から電圧制御ループのゲインを一定にする
方法としては、系統の電圧変化ΔVに対する無効電力補
償装置の無効電力変化ΔQを検出し、ΔQ/ΔVに比例
して電圧制御回路のゲインを与えるようにする。これは
無効電力補償装置からみた電源側系統のインピーダンス
を又とおくと次式が近似的に成立する。(変数はいずれ
も定格値ベースのp”u値で表わす。) ΔQ   Δ I, 即ちΔ■/ΔQO:Xと置ける。ここにΔIqは無効電
流の変化を表わす。従って第3図からΔQ/ΔVに比例
させてゲインを与えれば電圧制御ループのループゲイン
を一定にできる。ここで、ΔVの検出は系統電圧の検出
値から、またΔQの検出は電圧制御回路AVRの出力が
無効電力補償装置SvCの出力である無効電力Qに1対
1に対応することからAVR出力から検出することもで
きるし、直接、無効電力補償装置から無効電力を検出し
、これから得ることもできる。
以上、本実施例の効果としては系統の容量いかんにかか
わらず、無効電力補償装置の電圧制御系のループゲイン
を一定にできるので、系統の容量に無関係に応答の良い
安定な無効電力補償装置が得られる。
〔発明の効果〕
本発明によれば指令値に基づいて系統の電圧を電圧制御
回路により制御し、その系統の無効電力を補償する電力
系統用無効電力補償装置において、前記電圧制御回路の
ゲインを前記電力系統用無効電力補償装置から電源側を
見た前記系統の短絡容量の大きさに比例して変えること
により系統容量に無関係に高速にかつ安定に前記系統の
電圧が制御できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の無効電力補償装置のブロッ
ク図、第2図はゲイン演算回路の特性図、第3図は無効
電力補償装置のブロック線図、第4図は他の実施例の無
効電力補償装置のブロック図である。 300・・・電圧指令値、301・・・電圧検出器、3
02・・・フィードバック演算回路、303・・・電圧
制御回路、304・・・位相制御回路、305・・・ゲ
イン演算回路、306・・・系統情報信号、307・・
・ゲイン作成回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、指令値に基づいて系統の電圧を制御する電圧制御回
    路と、この回路に基づいて前記系統の無効電力を補償す
    る電力系統用無効電力補償装置において、前記電圧制御
    回路のゲインを前記電力系統用無効電力補償装置から電
    源側を見た前記系統の短絡容量の大きさに比例して変え
    ることを特徴とする電力系統用無効電力補償装置。 2、前記短絡容量を前記系統を統括する指令所から入力
    することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の装置
    。 3、前記短絡容量を前記系統の電圧変化に対する前記無
    効電力の変化を使用することを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の装置。 4、前記短絡容量を前記系統の電圧変化に対する前記電
    圧制御回路からの出力信号の変化を使用することを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の装置。 5、前記ゲインが所定の第1の値以上で一定値となり、
    前記第1の値より小さい所定の第2の値以下で一定値と
    なることを特徴とする特許請求の範囲第1項〜第4項の
    いずれかに記載の装置。
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