JPH0540913U - 無効電力補償装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 交流電力系統の母線に降圧変圧器を介してサ
イリスタ制御リアクトルを接続し、系統の無効電力を補
償する無効電力補償装置において、ＳＶＣ母線の電圧が
ＳＶＣ自身が発生する無効電力Ｑ_SVCによって変動する
ことによる補償無効電力量の制御誤差を除去する。 【構成】 検出された負荷の無効電力Ｑ_Lと無効電力補
償装置の設置点より電源側を見た短絡容量Ｐ_Sを用い
て、補正値（（Ｐ_S−Ｑ_L）／Ｐ_S）²を求める演算を行う
無効電力補正回路を設け、この補正値をＱLに乗じた値
でサイリスタ制御リアクトルの位相制御を行う。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、交流電力系統の母線にサイリスタ制御リアクトル（以下ＴＣＲと 呼称する）を接続し、系統の無効電力を補償する無効電力補償装置（以下ＳＶＣ と呼称する）に関し、特にＳＶＣ母線の電圧がＳＶＣ自身が発生する無効電力Ｑ SVCで変動することによる制御誤差を除去できる制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ＴＣＲとフィルタ（以下ＦＣと呼称する）を並列接続して構成されるＳＶＣは 、交流電力系統の電圧変動抑制および高調波吸収等を目的として設置されるもの で、図２に示すＳＶＣは、変電所電源１につながれ負荷２に給電する系統母線３ に降圧変圧器４を介して接続されている。このように系統母線３とＳＶＣ母線５ の間に降圧変圧器４を入れたのは、ＳＶＣ設備に最適な電圧に降圧するためであ る。

【０００３】 ここでＴＣＲは、直列リアクトル６と逆並列サイリスタ７を直列接続したもの で、サイリスタ７の位相制御により直列リアクトル６の発生する無効電力Ｑ_TCR を制御する。ＦＣは、進相コンデンサ８と直列リアクトル９とから構成され、系 統母線３の高調波を吸収しながら進相コンデンサ８により一定の無効電力−Ｑ_FC を供給する。

【０００４】 このＳＶＣの動作原理は、負荷２の変動する無効電力Ｑ_Lに対してＴＣＲの発 生する無効電力Ｑ_TCRをサイリスタ７の位相制御により増減してＱ_L＋Ｑ_TCRを一 定化すると同時に、進相コンデンサ８が発生する一定の無効電力−Ｑ_FCにより力 率を改善し、系統母線の電源側インピ−ダンス％Ｘ_Sによる電圧変動ΔＶ≒％Ｘ_S ・（Ｑ_L＋Ｑ_TCR−Ｑ_FC）を抑制するものである。 次に上記ＳＶＣで使用している制御装置１０を説明する。

【０００５】 １１は負荷の無効電力Ｑ_Lを算出するＱ検出回路で、この算出に用いる電圧は 、母線３に接続した計器用変圧器ＰＴで検出した系統母線電圧を、遅相回路１２ で９０°遅らせた電圧ｖであり、この算出に用いる電流は、変流器ＣＴで検出し た負荷電流Ｉ_Lから、有効電力相当電流除去回路１３と減算器１４で、有効電力 に相当する電流Ｉ_pを差引いた負荷無効電流Ｉ_qである。１５は相−線間電力無効 電力変換回路で、上述のように検出された負荷の無効電力Ｑ_Lが、相間電圧に基 づく算出値なので、ＳＶＣのΔ結線に合わせて線間電圧に基づく値に変換して出 力する。１６はＴＣＲの位相制御回路で、Ｑ_L＋Ｑ_TCRを一定化するため、サイリ スタの位相制御により、負荷の無効電力Ｑ_L分だけＴＣＲの発生する無効電力Ｑ_{T CR} が待機状態から減少するようにＴＣＲ電流Ｉ_TCRを制御する。この制御は、Ｓ ＶＣの回路電圧が定格値に保たれていると考え、制御目標とする無効電力Ｑ_TCR に対応するＴＣＲ電流Ｉ_TCRが得られる位相角でサイリスタ７を点弧して行う。 なお、この位相制御回路１６内には、サイリスタ７の点弧位相角とＴＣＲの発生 する無効電力Ｑ_TCRの非線形な関係に応じて、上記無効電力Ｑ_Lを適切なサイリス タ制御電圧信号に変換するためのファンクション回路およびサイリスタに供給す る点弧パルスを発生するパルス発生回路等が組み込まれている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

上記ＴＣＲの位相制御は、ＴＣＲが接続されたＳＶＣ母線５の電圧Ｖが一定で あるものとし、これに基づき必要な無効電力Ｑ_TCRが得られる点弧位相角を決定 して行っている。

【０００７】 ところがＳＶＣ母線５の電圧Ｖは、ＴＣＲの無効電力Ｑ_TCR及び進相コンデン サによる一定の無効電力−Ｑ_FCによる合成無効電力（Ｑ_TCR−Ｑ_FC）と、系統母 線の電源側インピーダンス％Ｘ_Sと降圧変圧器４のインピーダンス％Ｘ_Tによるイ ンピーダンス降下（Ｑ_TCR−Ｑ_FC）・（％Ｘ_S＋％Ｘ_T）によって変動する。

【０００８】 これを、さらに説明する。なお進相コンデンサは一定の電圧上昇をさせる効果 のみであるのでＴＣＲ部のみを考える。例えば負荷２の発生する無効電力がＱ_l 増加すると、ＴＣＲはこれに応じて無効電力Ｑ_TCRをＱ_lだけ減少させる。これに よってＳＶＣ母線５のインピーダンス降下はＱ_l・（％Ｘ_S＋％Ｘ_T）だけ減少し 、ＳＶＣ母線５の電圧Ｖ′は、この大きさだけ上昇する。ＳＶＣ母線５の電圧が 上昇すると同一の点弧位相角に対してＴＣＲ電流Ｉ_TCRも増加するので、電圧上 昇後のＴＣＲの無効電力Ｑ_TCR′は、上昇前の無効電力Ｑ_TCRに対して、ＳＶＣ母 線５の電圧の増加比率Ｖ′／Ｖの２乗の割合で変化する。すなわち、Ｑ_TCR′＝ （Ｖ′／Ｖ）²・Ｑ_TCRである。

【０００９】 このように、ＳＶＣ母線５の電圧変化によって、ＴＣＲの発生する無効電力Ｑ _TCR ′が負荷の無効電力Ｑ_Lに応じて決定された制御目標の無効電力Ｑ_TCRから変 化してしまうという制御誤差が生じるので、系統母線の電圧変動の抑制効果は損 なわれていた。

【００１０】 そこで、本考案はこのような制御誤差をなくすことができるＳＶＣの制御装置 を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案により提案されるＳＶＣの制御装置は、変電所電源につながれ負荷に給 電する交流電力系統の母線に降圧変圧器を介してサイリスタ制御リアクトルを接 続し、負荷の無効電力増過分だけサイリスタ制御リアクトルに発生する無効電力 を減少させるサイリスタの位相制御を行ない、系統母線の電源側インピ−ダンス による電圧変動を抑制する無効電力補償装置において、 検出された負荷の無効電力Ｑ_Lと無効電力補償装置の設置点より電源側を見た 短絡容量Ｐ_Sを用いて、補正値（（Ｐ_S−Ｑ_L）／Ｐ_S）²を求め、この補正値をＱ_L に乗じて出力する無効電力補正回路を備え、この補正された負荷の無効電力信号 によってサイリスタ制御リアクトルの位相制御を行うことを特徴とする。

【００１２】

【作用】

上記構成において、検出された負荷の無効電力Ｑ_Lは、無効電力補正回路によ り補正を加えられ、ＴＣＲの位相制御に用いられる。この補正は、ＴＣＲに発生 する無効電力Ｑ_TCRによるＳＶＣ母線５の電圧変動を見込み、負荷の無効電力Ｑ_L の大きさだけＴＣＲの無効電力Ｑ_TCRを減少させるのに必要な補正無効電力Ｑ_L′ を位相制御回路に出力するものである。

【００１３】

【実施例】

この考案の構成例を、図１に示して説明する。 図１は、図２に示す従来の構成、すなわち電源１につながれ負荷２に給電する 系統母線３に、降圧変圧器４を介してＳＶＣを接続し、さらにＳＶＣの制御回路 １０を設けた構成において、その制御回路１０の相−線間無効電力変換回路１５ と位相制御回路１６との間に、無効電力補正回路１７を設けたものである。この 図１において、図２と同一または同等部分には同一符号を付して説明を省略する 。

【００１４】 本考案の目的は、ＳＶＣ母線５の電圧変動に影響されないで、検出した負荷の 無効電力Ｑ_L分だけＴＣＲの発生する無効電力Ｑ_TCRを出力させることにある。 そこで、まずＴＣＲに発生する無効電力Ｑ_TCRによってＳＶＣ母線の電圧がど のように変動するか考える。なお、ＦＣの効果はある一定分の進相無効電力によ り一定の電圧上昇させるのみであるので、以下、ＴＣＲ部の無効電力Ｑ_TCRにつ いて考える。

【００１５】 いま、ＳＶＣ母線５から電源側を見た短絡容量Ｐ_SとするとＴＣＲに発生する 無効電力Ｑ_TCRによって変動したＳＶＣ母線５の電圧Ｖ′はＳＶＣ母線の定格電 圧Ｖに対して、Ｖ′＝（Ｐ_S／（Ｐ_S−Ｑ_TCR））・Ｖと表される。なお、この短 絡容量Ｐ_Sは、系統母線３の電源側インピーダンス％Ｘ_Sと降圧変圧器４のインピ ーダンス％Ｘ_Tが、１０ＭＶＡベースで通常表されるので、Ｐ_S＝（１／（Ｘ_S＋ Ｘ_T））・１０・１０²（ＭＶＡ）となる。

【００１６】 このようなＳＶＣ母線５の電圧変動Ｖ′＝Ｐ_S／（Ｐ_S−Ｑ_TCR）・Ｖによって 、ＴＣＲの無効電力は本来Ｑ_TCRであるはずのものが、Ｑ_TCR′＝（Ｖ′／Ｖ）² ・Ｑ_TCRと電圧比の２乗となる。

【００１７】 そこで、Ｑ検出回路１１で算出された負荷の無効電力Ｑ_Lに対して、電圧変動 による無効電力の変動分を見込んで補正を加える。 すなわち、予めこの変動分を、補正値（（Ｐ_S−Ｑ_L）／Ｐ_S）²として無効電力 補正回路１７に計算させ、この補正値をこの負荷の無効電力Ｑ_Lに掛け、この補 正無効電力Ｑ_L′を位相制御回路１６に与える。位相制御回路１６はＳＶＣ母線 ５の電圧が定格電圧Ｖに保たれているものとして、ＴＣＲの発生する無効電力Ｑ _TCR をこの補正された負荷の無効電力Ｑ_L′だけ待機状態から減少させる位相制御 を行う。ところが、ＳＶＣ母線５の電圧はＴＣＲの無効電力Ｑ_Lによって前述し た割合で上昇するので、実質的にＴＣＲの無効電力Ｑ_TCRは負荷に発生した無効 電力Ｑ_Lだけ出力することになる。つまり電源側インピーダンス％Ｘ_Sに流れるＳ ＶＣの無効電力Ｑ_TCRは、常に負荷の無効電力Ｑ_Lとなる。したがって、ＳＶＣ母 線５の電圧変動による制御エラーは解消され、電圧変動の抑制効果の向上を図る ことができる。

【００１８】

【考案の効果】

この考案は、系統母線に降圧変圧器を介してＳＶＣのリアクトルを接続した場 合に、系統母線電圧とＳＶＣ母線電圧が異なることにより生じる補償無効電力の 誤差を、負荷の無効電力検出信号に補正を加えることにより取り除いたから、系 統電圧変動を精度高く抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】補正回路を組み込んだ、この考案の無効電力補
償装置を示すブロック図

【図２】従来の無効電力補償装置を示すブロック図

【符号の説明】

１ 変電所電源 ２ 負荷 ３ 系統母線 ４ 降圧変圧器 ５ ＳＶＣ母線 ６ 直列リアクトル ７ サイリスタ １０ 位相制御装置 １１ Ｑ検出回路 １２ 遅相回路 １６ 位相制御回路 １７ 無効電力補正回路 ＳＶＣ 無効電力補償装置 ＴＣＲ サイリスタ制御リアクトル ＦＣ フィルタ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 変電所電源につながれ負荷に給電する交
   流電力系統の母線に降圧変圧器を介してサイリスタ制御
   リアクトルを接続し、負荷の無効電力増過分だけサイリ
   スタ制御リアクトルに発生する無効電力を減少させるサ
   イリスタの位相制御を行ない、系統母線の電源側インピ
   −ダンスによる電圧変動を抑制する無効電力補償装置に
   おいて、 検出された負荷の無効電力Ｑ_Lと無効電力補償装置の設
   置点より電源側を見た短絡容量Ｐ_Sを用いて、補正値
   （（Ｐ_S−Ｑ_L）／Ｐ_S）²を求め、この補正値をＱ_Lに乗
   じて出力する無効電力補正回路を備え、この補正された
   負荷の無効電力信号によってサイリスタ制御リアクトル
   の位相制御を行うことを特徴とする無効電力補償装置の
   制御装置。