JPH05257549A - 無効電力補償装置の制御回路 - Google Patents

無効電力補償装置の制御回路

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JPH05257549A
JPH05257549A JP4055830A JP5583092A JPH05257549A JP H05257549 A JPH05257549 A JP H05257549A JP 4055830 A JP4055830 A JP 4055830A JP 5583092 A JP5583092 A JP 5583092A JP H05257549 A JPH05257549 A JP H05257549A
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JP
Japan
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current
reactive power
load
svc
transformer
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JP4055830A
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English (en)
Inventor
Takashi Masuda
隆 増田
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Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/10Flexible AC transmission systems [FACTS]

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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 き電系統の特定変電所Aに無効電力補償装置
(SVC)を設け、自設備が列車負荷に給電する無効電
力の変動分を補償して電圧変動を抑制するQ制御を行う
場合において、自己の変電所Aのみからき電する通常き
電時と、隣接する変電所Bからも、き電する並列き電時
の両期間を通して、自設備が列車負荷に給電する負荷電
流ILAを検出できるようにし、SVCの全運転期間を通
して上記Q制御を可能とする。 【構成】自己の変電所Aのき電用変圧器2の出力電流I
1を検出する変流器CT1と、SVC電流I2を検出する
変流器CT2の出力を、任意の比率で取り出し、その差
1・R1−I2・R2を演算して負荷電流ILAを求める減
算回路13を設ける。通常き電時には、この比率を
1:R2=1:1とし、並列き電時には、系統条件によ
って定まる変電所A,BからのSVC電流の流入比I
SVCA/ISVCBに基づき、この比率をR1:R2=(ISVCA
+ISVCB):ISVCAとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、き電系統において負
荷変動による電圧変動を抑制するため、自己の変電所が
列車負荷に供給する無効電力を検出して、その変化分を
補償する無効電力補償装置の制御回路に関する。
【0002】
【従来の技術】電鉄負荷にき電する、き電系統は図3に
示すように電源1に接続された変電所A,Bのき電用変
圧器2,3を、き電トロリー線(架線)4の所定区間
(たとえば約40km)おきに設け、列車負荷5にき電
する。き電トロリー線4は、給電点の中間に設けられ
た、き電区分所6によって区分され、通常は隣接する変
電所A,Bは電気的に絶縁され、両変電所から給電を行
う並列き電時のみ電気的に接続される。
【0003】このような、き電系統に列車負荷5が到来
すると、その無効電力が、き電系統の変電所側インピ−
ダンスを流れて起きるリアクタンス降下によってき電電
圧V Lが降下する。このため特定変電所Aに無効電力補
償装置(SVC)を設け、列車負荷変動に応じて、それ
が供給する無効電力を増減し、自己の変電所Aから、き
電トロリー線4に供給される無効電力を安定化して電圧
変動を抑制している。このSVCは、高インピ−ダンス
変圧器7をサイリスタ8で位相制御する構成のサイリス
タ制御リアクトル(TCR)を要部とする。このTCR
と並列にコンデンサ設備を設ける場合もあるが、この例
では省略している。
【0004】このSVCの制御は、次のような回路で行
なわれていた。図3において、CT1,CT2は変流器
で、変電所Aのき電用変圧器2の出力電流I1と、SV
C電流I2を検出する。PTはき電電圧VLを検出する降
圧変圧器である。TCTは1次側が2巻線の電流変成器
で、CT1,CT2の出力を1次側に受け、その差I1
2=(ILA+ISVCA)−ISVCA=ILAを2次側に出力
する。この出力ILAが負荷電流である。
【0005】9はQ制御回路で、上記負荷電流ILAと、
PTで検出した、き電電圧VLから列車負荷5の無効電
力を算出し、これに応じ、変電所Aが供給する無効電力
が一定化するように、商用周波の半波期間毎にサイリス
タ8のトリガパルスの位相を決定して、出力する。
【0006】10はV制御回路で、PTで検出した系統
電圧VLが所定の目標基準電圧Vrefに追従するようにサ
イリスタ8のトリガパルスの位相を決定して、出力す
る。このV制御は、き電電圧VLと目標基準電圧Vref
差分を比例積分回路に入力し、その積分出力に応じたT
CR電流が流れるようにサイリスタ8を位相制御するも
ので、負荷の無効電力を瞬時補償するQ制御とは異な
り、一定の応答遅れがある。また、き電電圧VLのみに
着目しているので無効電力の発生に起因しない電圧降
下、例えば電源1の長周期の電圧降下に対しても無効電
力補償を行ない、本来の制御目的である列車負荷5によ
る電圧変動に対して補償容量が不足する等の好ましくな
い事態も起こる。さらに、上記目標基準電圧Vrefを得
る回路は、長周期変動がある電源電圧に重畳して発生す
る負荷変動の抑制を制御目的としているので、その構成
が複雑になっていた。
【0007】11はパルス切換え回路で、通常は、即応
制御のQ制御回路9のトリガパルスを通過させるが、並
列き電時には、き電区分所6で区切られている隣接区間
が接続され、負荷電流ILAを検出できずQ制御ができな
いので、V制御回路10のトリガパルスを通過させる。
【0008】ここで、並列き電時に負荷電流ILAを検出
できないことを、図4によって説明する。電源1から変
電所A,変電所Bを通して、SVCと列車負荷5に流入
する電流を、夫々ISVCA、ISVCB、ILA、ILBとする。
このとき、変電所Aの出力電流を検出するCTは、I1
=ILA+ISVCAを検出し、SVC電流を検出するCT
は、I2=ISVCA+ISVCBを検出する。したがって、こ
の差を取出すTCTはI1−I 2=ILA−ISVCBを出力す
ることになり、隣接する変電所Bからの流入電流ISVC B
が誤差となって含まれてしまう。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、SV
CはQ制御を行うことが高速動作が可能なため好まし
い。しかし、並列き電するときは負荷電流ILAを取出す
ことができないため、やむを得ず、応答遅れがあり負荷
変動以外にも応答してしまうV制御に切換えている。こ
の場合、SVCの制御回路にQ制御回路に加えV制御回
路も組込む必要があるので、設備費が嵩むという問題も
ある。
【0010】そこで、本発明は、並列き電となったとき
でもQ制御を行うため、並列き電時にも自設備が列車負
荷に供給する負荷電流ILAを検出できる回路を提供し、
SVC制御の高精度化と制御回路の簡素化を図ることを
目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、き電系統の特
定変電所に設置され、自設備が供給する列車負荷電流I
LAと、き電電圧VLから、自設備が列車負荷に供給する
無効電力を検出し、この変動分を補償して、き電電圧を
安定化する無効電力補償装置において、自設備のき電用
変圧器の出力電流を検出する変流器CT1と、自設備の
無効電力補償装置の電流を検出する変流器CT2を設
け、各変流器の出力I1,I2の差を求める減算回路によ
って上記負荷電流ILAを求めるよう構成し、自設備の無
効電力補償装置に隣接する変電所からもSVC電流I
SVCBが流入する並列き電時に、この流入電流ISVCBの影
響を受けないで上記負荷電流ILAを検出するため、上記
減算回路に、上記2つの変流器の出力を系統条件に応じ
た所定の比率で取出して減算させる比率調整回路を設け
た無効電力補償装置の制御回路を提案する。
【0012】
【作用】上記構成において、通常のき電時には、変流器
出力I1,I2は1:1の均等な比率で取出され、減算回
路は、従来同様ILA=I1−I2=(ISVCA+ILA)−I
SVCAの演算を行う。
【0013】並列き電時には、この取出し率を、系統条
件によって定まる所定の比率に変え、上記流入電流I
SVCBの影響を受けないで、自設備が供給する負荷電流I
LAを検出する。これは、SVC電流の変電所A,Bから
の流入比ISVCA/ISVCBが系統条件によって定まること
を利用している。
【0014】これを数式的に説明する。図2において、
各変流器CT1,CT2の出力は、夫々I1=ILA+I
SVCA、I2=ISVCA+ISVCBである。そこで、上記流入
比ISVCA/ISVCBを用いてI2の式をISVCAのみの式に
直し、これによってI1の式からI SVCAの項を消去すれ
ば、ILAのみを取出すことができる。
【0015】
【実施例】この発明の構成例を示す図1は、図3と共通
するSVCを設置したき電系統に、この発明のSVCの
制御回路を設けたものである。
【0016】このき電系統は、電源1に接続された変電
所A,Bのき電用変圧器2,3を通して、き電トロリー
線(架線)に給電する。列車負荷5にき電するき電トロ
リー線4には、き電区分所6が設けられ、必要に応じ変
電所A,B間を電気的に遮断する。SVCは、高インピ
−ダンス変圧器7(通常の変圧器とリアクトルを組合わ
せる場合もある)をサイリスタ8で位相制御する構成の
サイリスタ制御リアクトル(TCR)を要部とする。こ
のSVCには、き電系統の力率を改善するコンデンサ設
備を設ける場合もある。
【0017】SVCの制御回路12は、通常き電時と並
列き電時を通して、負荷電流ILAが検出できるように構
成し、この負荷電流ILAと、PTで検出した系統電圧V
Lから負荷5の無効電力を算出して、Q制御回路9のみ
により全運転期間を通じてQ制御を行う。
【0018】負荷電流ILAを検出する減算回路13は、
2次側に負担抵抗R1,R2を接続した2個の補助変流器
CT10,CT20によって構成される。補助変流器CT10
の1次側には、変流器CT1によって検出された自設備
のき電用変圧器2の出力電流I1が入力され、補助変流
器CT20の1次側には、CT2によって検出されたSV
C電流I2が、減算のため極性を反転させて入力され
る。独立した補助変流器CT10,CT20を設けたのは、
1,I2の相互干渉防止のためである。各補助変流器C
10,CT20の2次側に接続された負担抵抗R1、R2
両端には2次電流に比例した電圧が発生し、これは2次
側の直列接続によって、加算される。補助変流器CT20
の1次側接続を反転させているので、減算回路13の全
体としての出力は、I1−I2に比例した減算出力とな
る。
【0019】き電区分所6が変電所A,Bを電気的に遮
断している通常き電時には、上記負担抵抗R1,R2の抵
抗比を1:1とする。この場合は、CT1,CT2の出力
は同等に取出され、図3に示す従来例と同様に、I1
2=(ILA−ISVCA)−ISV CA=ILAの演算を行う。
【0020】き電区分所6の開閉器が閉じられる並列き
電時には、隣接する変電所Bから電流ISVCBが流入する
ので、取り出し比率調整を行う。この取り出し比率調整
回路14は、負担抵抗R1,R2の少なくとも一方を可変
抵抗とするものである。図示例は、負担抵抗R2を可変
抵抗とし、取出し比率調整は、変電所A,BからSVC
への電流の流入比ISVCA/ISVCBに対応させ、負担抵抗
の比を、R1/R2=(ISVCA+ISVCB)/ISVCAと設定
している。このように、取り出し比率を設定すると、隣
接する変電所Bから流入するSVC電流ISVCBの影響を
受けないで、負荷電流ILAが検出できることを、図2に
ついて説明する。
【0021】き電区分所の開閉器が投入され並列き電と
なった図2の状態において、A変電所とB変電所から列
車負荷5及びSVCに流れる電流を、夫々ILA、ILB
SV CA、ISVCBとすると、CT1はI1=ILA+ISVCA
検出し、CT2はI1=ISVCA+ISVCBを検出する。これ
らの検出信号は、CT10,CT20に入力され、その2次
側の負担抵抗R1,R2に、2次電流と抵抗値の積に対応
した電圧がV1,V2が発生する。 V1=I1・R1=(ILA+ISVCA)・R1…… V2=I2・R2=(ISVCA+ISVCB)・R2…… ここで、負担抵抗の比は、上述したようにR1/R2
(ISVCA+ISVCB)/I SVCAと設定されているので、 R2=ISVCA/(ISVCA+ISVCB)・R1…… となり、この式のR2を式に代入すると、 V2=(ISVCA+ISVCB)・ISVCA/(ISVCA
SVCB)・R1=ISVCA・R1…… となる。そして、式と式より、 V=V1−V2=ILA・R1LA=V/R1…… が得られる。この式により、並列き電時における負荷
電流ILAが求められる。
【0022】上記負担抵抗比率(R2/R1)を決定する
変電所A,BからのSVC電流の流入比ISVCA/ISVCB
は、き電変圧器2、3の容量、き電路の定数及び長さ等
の系統条件から算出できる。したがって、取り出し率調
整回路14である上記可変抵抗器R2の値を、通常き電
時と並列き電時に、上述した値になるように切換えるこ
とにより、常に負荷電流ILAを求めることができる。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、通常き電時と並列き電
時の両期間を通じて、負荷電流ILAを検出でき、SVC
の全運転期間を通じてQ制御を行える。したがって、Q
制御の特長である負荷変動のみに対応する高速制御が常
に可能になり、精度高く、き電系統の電圧安定化を図る
ことができる。さらに、従来必要であったV制御回路が
不要となるので回路構成を簡素化し、低コスト化も達成
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の無効電力補償装置の制御回路の構成
例を示す図
【図2】図2の回路で、並列き電時にも負荷電流ILA
検出できることを説明する図
【図3】従来の無効電力補償装置の制御回路を示す図
【図4】図3に示す回路で並列き電時に隣接する変電所
BからSVCに電流が流入し、負荷電流ILAが検出でき
なくことを説明する図
【符号の説明】
1 電源 2 自己の変電所Aのき電用変圧器 3 隣接する変電所Bのき電用変圧器 4 き電用トロリー線 5 列車負荷 6 き電区分所 9 Q制御回路 12 無効電力補償装置の制御回路 13 減算回路 14 取り出し比率調整回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 き電系統の特定変電所に設置され、自設
    備が供給する列車負荷電流と、き電電圧から、自設備が
    列車負荷に供給する無効電力を検出し、この変動分を補
    償してき電電圧を安定化する無効電力補償装置におい
    て、 自設備のき電用変圧器の出力電流を検出する変流器と、
    自設備の無効電力補償装置の電流を検出する変流器を設
    け、各変流器の出力差を求める減算回路によって上記負
    荷電流を求めるよう構成し、自設備の無効電力補償装置
    に隣接する変電所からも電流が流入する並列き電時に、
    この流入電流の影響を受けないで上記負荷電流を検出す
    るため、上記減算回路に、上記2つの変流器の出力を系
    統条件に応じた所定の比率で取出して減算させる比率調
    整回路を設けたことを特徴とする無効電力補償装置の制
    御回路。
JP4055830A 1992-03-16 1992-03-16 無効電力補償装置の制御回路 Pending JPH05257549A (ja)

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