JPH0265628A - 送電網の潮流制御装置 - Google Patents

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〉 この発明は、ループ状にされた送電網の潮流を制御する
装置に関し、さらに詳しくは、送電線両端電圧の相差角
を調整してループ潮流の制御を行う新規な送電網の潮流
制御装置に関する。

〈従来の技術〉 送電網は火力、水力および原子力発電所などの発電設備
と負荷とを結んで、発電設備から供給される有効・無効
電力を負荷まで届けている。上記送電網としては、複数
の発電所を送電線により放射状に接続した放射状系統と
、複数の送電線が集まってループ状の送電網を構成する
ループ系統とがある。上記放射状系統では、潮流分布を
変えるには、系統の構成を変更する必要がある。一方、
ループ系統は、系統の構成を変更することなく、潮流分
布を変えることができる。このことから、都市部周辺の
複雑な構成の系統においては、ループ系統が採用されて
きている。

従来からのループ系統における潮流制御装置としては、 ■送電線に直列コンデンサを挿入して送電線のりアクタ
ンスを変える装置、 ■直列コンデンサに替えて移相変圧器を用い、送電線両
端間の相差角を変える装置がある。

上記■■の潮流制御装置をさらに詳細に説明する。

第５図は直列コンデンサを挿入して送電線のりアクタン
スを変える装置を示し、送電網は、２つのノード（ａ）
　（ｂ）間にそれぞれＸＬＩ、　ＸＬ２なるリアクタン
スを持つ送電線（Ｌｌ）（Ｌ２）を並列接続した構成で
あり、リアクタンスＸｃｌを持つ直列コンデンサ（Ｃ）
か、送電線（Ｌｌ）に接続されている。そして、ノード
（ａ）からノードに（ｂ）に電力Ｐが送られている。

いま、直列コンデンサ（ｅ）が接続されていない状態で
あって、ノード（ａ）　（ｂ）にそれぞれ、Ｑａ−Ｖａ
Ｅ　ｊψ”、　Ｑｂ　−Ｖｂ　ε　　　　なる電ｊψｂ 圧か印＋ＪＩＪされている場合における送電線（Ｌｌ）
　（Ｌ２）に流れる電力をＰＩ、Ｐ２求めれば、 Ｐ　ｌ　＝　Ｖａ　Ｖｂ　５ｉｎ（ψａ−ψｂ）／　Ｘ
　Ｌｌ　　　　　（１）Ｐ２−Ｖａ　Ｖｂ　５ｉｎ（ψ
ａ−ψｂ）／Ｘ　Ｌ２　　　　　（Ｉ［）となる。

従って、ノード（ａ）からノード（ｂ）に送られる送電
電力がいかなる値であっても、送電線（Ｌｌ）（Ｌ　２
　’）によって運ばれる電力比Ｐｌ　／Ｐ２は常に、Ｐ
Ｉ　　／Ｐ２　−ＸＬ２／ＸＬＩ というようにリアクタンスにより決められる一定の値と
なる。

以上の状態下において、送電線（Ｌｌ）にリアクタンス
Ｘｃｌを持つ直列コンデンサを挿入することにより、送
電電力比ＰＬ　／Ｐ２は、 Ｐｔ　／Ｐ２−ＸＬ２／　（ＸＬＩ−Ｘｃｌ）　　　　
　　Ｉｔとなる。

従って、直列コンデンサの容１Ｘｃｌを変えることによ
ってＰＬ　／Ｐ２を変えることができ、潮流制御を行な
うことができる。また、潮流を増加させたい側の送電線
に直列コンデンサを挿入して潮流分布を変えることがで
きる。

次に、移相変圧器を用いた潮流制御装置は、上記第５図
の送電線（ＬＬ）に移相変圧器の２次側巻線を直列に接
続し、ノード（ａ）の電圧に対して直角位相を持った電
圧を移相変圧器の２次側巻線に印加するものである。

即ち、上記ｍ　（Ｉ）式から、潮流が送電線両端電圧の
相差角ψａ−ψｂの正弦に比例して変化することに着目
し、ノード電圧に対して直角位相を持った電圧を移相変
圧器により生成して送電線（Ｌｌ）に加えることにより
、送電線両端電圧の相差角を変えることができ、潮流を
変えることができる。

そして、直角位相を持った電圧は、移相変圧器のタップ
調整によりその大きさを変えることができる。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記■の潮流制御装置は、系統の構成を
変更することなく、自由に潮流制御を行うことができる
が、直列コンデンサの容量がそれぞれ固定されており、
複数の直列コンデンサの内から潮流調整に必要な容量の
直列コンデンサを選択して送電線に接続するので、負荷
変動に伴う潮流制御は必然的に段階的に行われ、リニア
に行うことができない。しかも、直列コンデンサの容量
がそれぞれ固定されているので、微妙な潮流調整は不可
能であるという問題がある。

また、移相変圧器においても送電線に印加されている電
圧の一部を、巻線比のタップ調整により取り出し、これ
を９０度進み方向或は遅れ方向にして送電線に帰還させ
ているので、段階的にしか潮流調整を行えず、微妙な調
整は不可能であり、上記直列コンデンサと同様な問題が
ある。

この発明は、上記の課題に鑑み、潮流制御の為の交流電
圧をリニアに変化させて、潮流の微調整を可能にする送
電網の潮流制御装置を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するための、この発明の送電網の潮流制
御装置は、送電線に直列に移相変換インバータが接続さ
れてあり、該移相変換インバータが、潮流方向および潮
流の大きさに応じて送電線両端電圧の相差角調整に要す
る交流電圧を生成し、送電線に直列に印加するものであ
ることを特徴とする。

く作用〉 以上の発明であれば、送電線の両端に印加される電圧の
位相差を調整してループ潮流の制御を行う場合において
、移相変換インバータにより、潮流七力に応じて、送電
線両端電圧の相差角１凋整に要する交流電圧を生成し、
送電線に直列に印加することにより、送電線に印加され
ている電圧の相差角を自由に、且つリニアに変えること
ができる。

従って、隣接する系統間の潮流制御をリニアに行なうこ
とができる。

さらに詳細に説明すれば、インバータは、スイッチング
のタイミングにより、パルス幅、或は周波数制御を行っ
て交流電圧の大きさをリニアに制御することかできると
共に、電源電圧の位相に対して進み方向、または遅れ方
向に位相をリニアにシフトすることができる。従って、
インバータを送電線に介在接続させて移相変換インバー
タとして使用することにより、交流電圧の位相および大
きさをリニアに可変することができる。

く実施例〉 以下、この発明の送電網の潮流制御装置の実施例を添付
図面に基いて詳細に説明する。

第１図はこの発明に係る送電網の潮流制御装置の一実施
例を示す図であり、送電網の潮流制御装置は、発電所（
ｌａ）　（ｌｂ）からそれぞれれ電力を供給されている
ノード（２ａ）　（２ｂ）間を、３相送電線（３１）（
３２）で並列に接続して、ノード（２ａ）（２ｂ）と送
電線（３１）（３２）とでループ状の送電網（４）を構
成し、上記送電線（３１）に移相変換インバータ（５）
を介在接続し、さらに、ノード（２ａ）　（２ｂ）と負
荷（７ａ）　（７ｂ）との間を配電線（８ａ）　（８ｂ
）により接続している。

第２図は上記移相変換インバータのブロック図である。

但し、位相変換インバータ（５）は３相送電線の各相に
も接続されるものであり、口側のものは、−相分のみを
示している。上記移相変換インバータ（５）は、ノード
（２ａ）から分岐された配線に接続される整流器（５１
）と、ノード（２ａ）の電圧に対して位相が９０度進み
、或は遅れ方向にずれたタイミング信号、即ち送電線（
３１）両端電圧の相差角調整に要する電圧をリニアに生
成するための信号を生成する制御回路（５２）と、整流
器（５１）からの脈流を平滑するコンデンサ（５３）と
、上記制御回路（５２）からのスイッチタイミング信号
に応じてコンデンサ（５３）により平滑化された直流電
圧をスイッチングし、ノード（２ａ）の電圧に対して９
０度位相が進み、或は遅れ、且つ潮流制御に見合った振
幅の電圧を生成するスイッチ回路（５４）と、送電線　
（３１）に介在接続され、スイッチ回路（５４）からの
電圧を送電線（３１）に直列に印加するトランス（５５
）とを有する。

尚、バッテリの電圧をスイッチングして潮流制御に要す
る電圧を生成することも可能である。

上記構成の送電網の潮流制御装置の動作を、第３図のル
ープ系統図、及び第４図のベクトル図を参照して説明す
る。

第３図は、第１図のループ系統のみを取り出したもので
あり、既に示した第５図と同様な構成となる。そして、
送電線（３１）（３２）のりアクタンスをそれぞれＸＬ
Ｉ、　　ＸＬ２とし、ノード（２ａ）　（２ｂ）の電圧
をそれぞれ、 ”１ａ−Ｖａ　ε　ｊψ”、　　ｖｂ　−ｖｂ　ｔ：　
　ｊψｂとし、送電線（３１）（３２）に流れる電力を
ＰＬ、Ｐ２求めれば、既に従来技術において説明した如
く、Ｐ　ｌ　−Ｖａ　Ｖｂ　５ｉｎ（ψａ−ψｂ）／　
Ｘ　Ｌｌ　　　　　［Ｔ］Ｐ２−Ｖａ　Ｖｂ　５ｉｎ（
ψａ−ψｂ）／　Ｘ　Ｌ２　　　　　［Ｉ［］となり、
送電線（３１）（３２）によって運ばれる電力比ＰＬ　
／Ｐ２は常に、ＰＬ　／Ｐ２−ＸＬ２／ＸＬＩというよ
うにリアクタンスにより決められる一定の値となる。

以上の状態下で、移相変換インバータ６）により、ノー
ド（２ａ）の電圧９ａに対して位相が直角方向にずれた
電圧９を生成し、送電線（３工）に印加することにより
、電圧９ａとトランス（５５）からの電圧９とが、ベク
トル加算され相差角は、ψａ−ψｂからψａ′−ψｂに
変化する（第４図ベクトル図参照）。そして、送電線（
３１）に流れる電力Ｐ１は、Ｐｌ　輪Ｖａ　Ｖｂ　５ｉ
ｎ（ψａ′　−ψｂ）／　Ｘ　１，１となる。

従って、ＰｌとＰ２の比は、 ＰＩ　／Ｐ２ −　ｔｓｉｎ（ψａ′−ψｂ）／５ｉｎ（ψａ−ψｂ）
ＩＸ　（Ｘ　Ｌ２／　Ｘ　Ｌｌ） となり、相差角ψａ′−ψｂを大きくすることによって
、潮流の大きさを変えることができ、また、ψａ′−ψ
ｂの値をマイナスにすることによって、潮流の方向を変
えることができる。

以上の実施例によれば、 ■　負荷（７ｂ）か大きくなり、負荷（７ｂ）の電力が
不足した場合には、移相変換インバータ（５）により、
ノード（２ａ）の電圧Ｖａよりも位相が９０度進み、且
つノード（２ｂ）に不足電力を融通し得る大きさの電圧
Ｑを生成し、送電線（３１）に印加することにより、９
ａに９がベクトル加算され、送電線（３１）の電圧の位
相をノード（２ｂ）の電圧の位相よりも進めることがで
きる。従って、ノード（２ａ）からノード（２ｂ）に潮
流を流すことができる。

■　上記の場合と逆に、負荷（７ａ）が大きくなり、負
荷（７ａ）の電力が不足した場合には、移相変換インバ
ータ（５）によりノード（２ａ）の電圧９ａよりも位相
が９０度進み、且つノード（２ａ）に不足電力を融通し
得る大きさの交流電圧９を生成し、送電線（３１）に印
加することにより、上記■と逆に、送電線（３１）の電
圧の位相をノード（２ｂ）の電圧の位相よりも遅らせる
ことができ、ノード（２ｂ）からノード（２ａ）に潮流
が流れる。

■　また、負荷（７ａ）　（７ｂ）の内の何れか一方の
負荷が急激に変動して小さくなり、余剰電力が送電線（
３１）（３２）を介して他方の系統に流れる場合には、
移相変換インバータ（５）により、ノード（２ａ）　（
２ｂ）間の電圧の相差角を０にする大きさの交流電圧を
生成して、送電線（３１）に直列に印加することにより
、潮流を抑制するができる。

尚、この発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、例えば、複数の送電線を縦横にメツシュ化して複数の
ループ系統により送電網を構成したいわゆるグリッド系
統、或は環状のループ系統の内側にさらに環状のループ
系統を接続した大都市環状系統等の２以上のノード数を
有するループ系統に移相変換インバータを接続すること
が可能であり、その他この発明の要旨を変更しない限り
において種々の設計変更を施すことが可能である。

〈発明の効果〉 以上の発明によれば、移相変換インバータにより、潮流
電力に応じて、送電線両端電圧の相差角調整に要する交
流電圧を生成し、送電線に直列に印加することにより、
相差角をリニアに変えることができるので、送電網の潮
流をリニア、且つきめ細かに調整することができるとい
う特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る送電網の潮流制御装置の一実施
例を示す図、 第２図は、移相変換インバータのブロック図、第３図は
第１図を簡略化したループ系統図、第４図は第３図の送
電網の潮流制御装置の動作を示すベクトル図、 第５図は従来の送電網の潮流制御装置を示す図。 第４図 （ｌａ）　（ｌｂ）　・−・発電所、（２ａ）　（２ｂ
）−ノード、（３１）（３２）・・・送電線、（４）・
・・送電網、（５）・・・移相変換インバータ 第５図 （ほか１名） ７ｂ 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の送電線によりループ状の送電網を構成し、送
   電線両端電圧の相差角を調整してループ潮流の制御を行
   う装置において、 送電線に直列に移相変換インバータが接続されてあり、
   該移相変換インバータが、潮流方向および潮流の大きさ
   に応じて送電線両端電圧の相差角調整に要する交流電圧
   を生成し、送電線に直列に印加するものであることを特
   徴とする送電網の潮流制御装置。