JPH0581926B2 - - Google Patents

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JPH0581926B2
JPH0581926B2 JP57173464A JP17346482A JPH0581926B2 JP H0581926 B2 JPH0581926 B2 JP H0581926B2 JP 57173464 A JP57173464 A JP 57173464A JP 17346482 A JP17346482 A JP 17346482A JP H0581926 B2 JPH0581926 B2 JP H0581926B2
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JP
Japan
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voltage
reactive power
reactance
changes
transformer
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JP57173464A
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JPS5961433A (ja
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Makoto Terada
Hiroshi Suzuki
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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
    • Y02E40/30Reactive power compensation

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電圧及び無効電力の両者を関係づけ
て所定の範囲に制御調整する電圧・無効電力制御
方式に関するものである。
電力利用の増大と多様化高度化により電力の安
定供給に対する社会的要請はますます強くなつて
いる。
一方電力系統の規模拡大電源設備の立地難によ
り電力系統は高密度化を様相を呈し系統運用上の
問題を生じている。
即ち電源の遠隔、偏在化送電線の高電圧・大容
量・長距離化地中ケーブル化或いは重潮流化など
の様相を呈して来ている。
この様な系統を安定かつ経済的に運用する為系
統電圧に関する問題が生じ、電圧・無効電力制御
の機能向上が希望されるに至つている。
この中で系統の基準電圧を維持する様電圧・無
効電力調整機器を制御し系統電圧を調整してい
る。即ち電圧調整用の負荷時タツプ切換変圧器が
全台数の90%以上を無効電力調整用のスタコン及
び分路リアクトルの容量が変圧器認可容量の10%
近くに達している。
このような調整機器を設置した系統で広く行わ
れて居る電圧・無効電力の運用・制御方式には以
下の2方式がある。
(a) 個別制御方式; 個々の電気所が、あらかじめ与えられた基準値
を維持するよう自電気所の電圧・無効電力調整機
器を個別に制御・調整する。
(b) 総合制御方式; 系統の主要点に設置された監視点での電圧、潮
流等のオンライン情報を中央に集中し中央給電指
令所の電子計算機から各電気所の個別制御装置に
直接操作指令を発し電圧・無効電力調整機器を制
御・調整する。
上記2方式は夫々組合せ又は単独で実施されて
居るが、本発明では上記の内個別制御方式につ
き、検討し、その特性を改善する事を試みる。
本発明の実施例の説明に入る前に前述の個別制
御方式の概要を説明する。
個別制御方式の構成を第1図に示す。
第1図に於て、0は上位、下位の電力系統を連
系する変圧器、1は変圧器0によつて連系される
上位系統の送電線、2は同じく下位系統の送電
線、3も同じく下位系統の送電線で送電線2とは
電圧段級、容量が稍低い。4は変圧器0に付属し
た負荷時のタツプ切換器(以下LTCと略称する)
が接続された巻線、41はその切換器機構の制御
装置(以下LRAと略称する)である。同じく第
1図で5は下位系統3に接続された分路リアト
ル、51はその開閉用しや断器であり、6は静止
形コンデンサ(同期調相機でもよい)であり、6
1はその開閉用しや断器である。7は電圧・無効
電力制御装置(以下VQCと略称する)であり、
上記制御装置41、しや断器51,61へ開閉も
しくは調整の指令を発する。11,21,31は
夫々送電線1,2,3の電圧を変成するPT(D),
12,22,32は夫々送電線1,2,3の電流
を変成するCTである。
扨上記の構成における従来方式の動作は、まず
電圧を維持すべき母線20電圧VをVQC7に導
入し、又上位系統の電圧、電流をVQC7に導入
して変化分ΔV,ΔQを検出しΔV,ΔQが予め定
められた所の関係を満足するか否かをVQCで判
定し、LRA41やShR51,SC61に上げ下げ
もしくは開、閉の指令を出すものである。
これらのΔV−ΔQの計測・判定はVQC装置7
の中に予め与えられた基準に照合して行われるも
のが普通でありこの基準を日々の系統負荷の変動
に応じて段階的に調整しているものもある。
然し乍ら系統条件の変更・負荷の変化により
ΔV−ΔQの制御目標値は変化するものであるか
らこれを一定として運用する結果、場合には電
圧・無効電力調整機器の頻繁な作動や、調整不可
能を生じる場合があつた。
これを避けるためΔV−ΔQの判定結果後一定
時限後に機器の操作を行うようにする事も行われ
ているが、これは一時的な変動に対しての誤作動
を防ぐものであつても、断続的な変動や大巾な系
統条件の変動に対しては無効であり、効果的では
ない。
本発明ではこれ等の欠点を除去した方式を提供
するものである。
次に本発明の実施例の説明に入る前にまず本発
明の原理について説明する。
第3図に発明の検討対象とする系統及その諸量
を示す。即ち上位系統1にリアクタンスx1を介し
て電源が下位系統2にリアクタンスx2を介して負
荷が夫々接続されその背後の電圧をV1,V2とす
る。
変圧器0にはタツプチエンジ巾があり巻数比n
をΔnだけ変化させられる。又同じく変圧器に付
属して調相設備があり無効電力qをΔqだけ変化
させられる。
現在目標として調整制御すべき電圧が母線20
の電圧Vであり同時に通過無効電力Qであつたと
すると、 一般に ΔV=x2/x1+x2Δn+x1x2/x1+x2Δq+x2/x1+x2
ΔV1+ x1/x1+x2ΔV2 …3.1 ΔQ=1/x1+x2Δn−x2/x1+x2Δq+1/x1+x2ΔV
1− 1/x1+x2ΔV2 …3.2 が成立する。
ここにΔV1,ΔV2は1次、2次系統のリアクタ
ンスx1,x2背後の電圧変動である。
ΔV,ΔQの関係式は前述の背後の電圧変動が
ない時 ΔV=x2/x1+x2Δn+x2/x1+x2・x1Δq…3.3 ΔQ=1/x1+x2Δn−x2/x1+x2Δq …3.4 上式でΔq=0とすると ∴ΔQ=1/x2・ΔV …3.5 又上式でΔn=0とすると ΔQ=−1/x1・ΔV …3.6 従つてその変化を図示すれば、第3図のように
なる。
云いかえればΔV−ΔQ平面上で、LTCのタツプ
n又は調相設備の無効電力供給qの片方を変化さ
せ、夫々Δn,Δqを生じたとすると、その時の
V,Qの変化には、上述のような関係がある。
即ちΔQ−ΔVの直線的な変化の勾配はリアク
タンスのx1,x2の値を表す。
云いかえればΔQ−ΔVの変化からリアクタン
スx1,x2を知る事ができる。
云いかえればごく短時間の間(10秒以下程度)
に調相機器を操作しその変化を検出すれば、系統
の電圧、リアクタンスの変動は無視できるからリ
アクタンスx1,x2が同定できる。何故ならばΔn,
Δqは自所でΔQCから出す制御調整信号でありこ
の値は容易に把握可能だからである。
即ち自所内でΔn,Δqを強制的に変化させて
ΔV,ΔQを計測すれば簡単な演算によりリアク
タンスx1,x2が算出される。
次にこのリアクタンスx1,x2を用いてやや長時
間自所内の機器を制御しないままで、ΔV,ΔQ
の変化を監視する。
系統が変動した時は、ΔVが若干大きい可能性
があるので、これを検出して変動によるV,Qの
変化を計測すれば、Δn=0,Δq=0故 ΔV=x2/x1+x2ΔV1+x1/x1+x2ΔV2 …3.7 ΔQ=1/x1+x2ΔV1−1/x1+x2ΔV2 …3.8 上式をΔV1,ΔV2について解とΔV1,ΔV2がわ
かる。
即ち、 ΔV1=ΔV+x1ΔQ …3.9 ΔV2=ΔV−x2ΔQ …3.10 このΔV1,ΔV2の影響を解消し、V,Qを目標
値に収めるには、前記3.3,3.4式を解いて、 Δn=ΔV+x1ΔQ …3.11 Δq=1/x2ΔV−ΔQ …3.12 となる。よつて、Δn,Δqをどの位操作すればよ
いか上式から算出できる。
次に本発明の実施例の説明に入る。
本案の実施例の構成を第4図に示す。
第4図に於て0〜6,10〜61は第1図と同
じである。VQC7は第1図のものと入力、出力
は同様であるが内部の構成は71〜79から成り
本質的に第1図に示す従来形のものとは異なる。
更に付言すれば調相機器5,6,51,61は従
来の機器よりも半導体装置を内蔵した所謂静止形
無効電力調整装置の方が本発明の特徴をよく活か
すもので好ましい。
VQC7を構成する個別要素を説明すると71
〜73は無効電力/電圧の変換器、74は系統電
圧/電圧の変換器、75は負荷時タツプ切換器の
現在位置を適当な電圧に変換する変換器(デイジ
タルで可)である。76は上記変換器からの入力
を受けこれを計測・処理するCPUであり、入出
力部分、演算・判定部分・記憶部分を有してい
る。一般に市販のマイクロコンピユータ程度で十
分実用に供し得るが後述する。
77は本電気所の個別制御が、上位電気所の装
置と情報交換を行うための信号伝送装置(CDT,
TT,SV,TM)等とのインターフエース部分で
あり外部からの要求に応じ使用する。
78,79は自所内のLAA41と無効電力調
整装置5,6,51,61とに制御出力を発する
部分であり、その指令はCPU76から与えられ
る。尚CPU76の動作については後述する。
次にCPU76について付言すると前述のよう
にCPU76は変換器71〜75の出力を受ける
がこの受け側にはアナログ入力、デイジタル入力
の回路が付加されている。即ちアナログ入力のマ
ルチプレクサ及びA/D変換器、及びデイジタル
ビツトパラレル入力ポートを有している。又
CPU76には所謂・中央演算処理装置部分の他
にメモリー(RAM,ROM)を有するものとす
る。更にCPUの出力側にインターフエース部分
78,79があるがこのインターフエース部分7
8,79はCPU79デイジタル出力ポートから
のビツト信号をレベル増巾してLRA41やしや
断器51,61の制御回路を付勢するものであ
る。
これ等のハードウエア構成はデイジタル形のプ
ロセツサとしてごく普通のものであり、特にその
性能についても一般に入手できるもので実用上差
支えないので公知として敢えて詳細な説明を加え
ない。特にその速度については現状市販のもので
良くメモリー容量についても通常ワンチツププロ
セツサとして実現されている程度でよい。
次に本発明の実施例の動作を説明する。第5図
にそのフローを示す。まず無制御時にはこの制御
動作の起動と共にスクラツチメモリーをクリヤー
し別途セツトされた基準量(通常外部から与えら
れる時はインターフエース77より入力として与
えられる)である電圧、無効電力の基準設定値を
セツトする。
次に予め与えられた量だけΔn(即ちタツプチエ
ンジヤのタツプ)を変化させ電圧変化を与える。
この結果原理の項で述べた関係により新しい電圧
値、無効電力値となるが、Vの変化を確認してか
ら計測に移る。
Δnの大きさ如何では計測値も大きくならない
事があるが、高精度の入力回路により精密測定で
きる。この値を(ΔV)n,(ΔQ)nとする この計測値ΔV,ΔQから x2=(ΔV)n/(ΔQ)n …3.13 を算出する。この値は系統のリアクタンスである
から変圧器の容量などからきまる漏洩リアクタン
スに比し、一定の範囲内にあり予め妥当な値の範
囲を設定できる。この値が予め与えられた適当な
範囲かどうかをチエツクする。
次に予め与えられた操作により調相機器5,6
を動作させ無効電力の変化分Δqを発生させる。
これによつても電圧の急変を生ずるがΔnの操
作に比べ約1桁低い次元の変化となる。これによ
り同様にΔV,ΔQを計測し(ΔV)q,(ΔQ)q
とするとこの2量からx1が下式により求まる。
x1=−(ΔQ)q/(ΔV)q …3.14 電源が大容量の場合リアクタンスx1は小さくこ
の値は計測しにくいがもともとリアクタンスx1
小さい場合は電圧変動そのものが少ないので、
VQCを適用する以上リアクタンスx1はある程度
以上の大きさをもつとしてよい。
同様にここで得られた値も電源側をみた系統の
リアクタンスであるから適当な大きさの値を持ち
前述と同様にその妥当性がチエツクできる。
更に上記2回の操作で得られたΔV,ΔQの変
化を見るに (ΔV)n=x2/x1+x2Δn …3.15 (ΔQ)q=−x2/x1+x2Δq …3.16 なる関係があるので (ΔV)n/Δn=−(ΔQ)q/Δq …3.17 なる関係を利用してチエツクが可能である。
以上により得られたx1,x2を使用しΔn,Δqを
変化した時の感度係数 x2/x1+x2,x1x2/x1+x2,1/x1+x2,−x1/x1
x2…3.18 を求める。
これを求めている間ΔV,ΔQの急変が生じて
いない事を確認して、同定を終了し3.1,3.2の式
の各項の係数が決定する。
実係数ではΔV1,ΔV2等外部の系統電圧の変動
があるが適当なサンプルを行い計測を短時間に複
数回行えば信頼すべき効果が求められる。
その場合はΔnΔq ΔV,ΔQ}を既知としΔV1,ΔV2
x1,x2についてといてx1,x2の値を何組か求めそ
の平均をとるようにしてもよい。
以上によりΔn,Δq,ΔV1,ΔV2に対する感度
係数が確定する。
次に以上の同定のルーチンを終了し通常の計
測・制御のルーチンに移る。
このルーチンの定刻起動であるが、同定の時と
同様ΔV,ΔQの計測を行い前述の手続きで求め
たx1,x2から背后電源の電圧変動ΔV1,ΔV2を求
める。
この時Vの急変がなければ系統の操作がない事
を意味するので、Vの急変をサブルーチンで確認
した后3.3,3.4式を解いてΔn,Δqを求める。
ここで求められたΔn,Δqを使いLTC4及び調
相機器5,6へ出力を出す。
この場合機器操作を行つているので自所内に
ΔV,ΔQの変動を生じる前にVの急変を生じて
いる筈である。これを確認した后更めて新しい
ΔV,ΔQを計測する。
このΔV,ΔQは上式3.3,3.4を満足する値であ
るから大きさ等しく符号反対である筈である。
この値が変化していなければ適当な基準値に戻
つた事を意味するので電圧調整、無効電力調整は
ほゞ成功と云える。
又もしこの値が頭初予定のΔV,ΔQ値と大巾
にかけはなれる時は3.1,3.2式に示すように上
位、下位系統の変化が生じている事になるから再
び新しいΔV1,ΔV2に対し新しいΔn,Δqを求め
て操作すればよい。
即ち22で行う、ΔV,ΔQの値のチエツクに
ある程度の巾をもたせておけば、この機器操作は
頻繁に行う必要はなくなる。
以上により定時刻毎の起動による通常の計測・
制御ルーチンは終了する。
このルーチンをくり返し実行する内に、x1,x2
の値にズレを生じ上記ルーチンが常識的に見て頻
繁に機器操作信号を出すような動きをする場合
は、前述の同定ルーチンに移りx1、x2の同定も同
時に行うような制御倫理としている。
以上述べたように本発明によれば系統同定結果
に基き必要な機器操作量を直接解き下してから操
作するので、精度高く系統の状態の変化に即応し
た制御を行う事ができる。
特に伝送装置を殆ど使用しなでも自所内の個別
制御により最適制御を行えるので、従来に比し格
段に制御性が向上し機器の不必要な操作が回避で
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は一般個別制御方式を示す系統接続図、
第2図はこの発明の原理を説明するための系統接
続図、第3図はこの発明の原理を説明するため
ΔVとΔQとの関係を示す図、第4図はこの発明
の一実施例を示す系統接続図、第5図は第4図の
動作シーケンスを説明するためのフローチヤート
である。 図において、0は変圧器、1は上位系統の送電
線、2,3は下位系統の送電線、5は分路リアク
トル、6はコンデンサ、41は負荷時のタツプ切
換器の制御装置、51、61はしや断器、7は
VQC、71,72,73は無効電力/電圧変換
器、74は系統電圧/電圧変換器、75は負荷時
タツプ切換器の現在位置を適当な電圧に変換する
変換器、76はCPU、77,78,79はイン
ターフエース部である。なお、図中、同一符号は
同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 送電系統に設けた変圧器のタツプ切替器及び
    無効電力調整機器を操作して、前記送電系統の系
    統の電圧及び無効電力を所定範囲に制御調整する
    電圧・無効電力制御方式において、前記タツプ切
    替器により前記変圧器の巻線比をΔnだけ変化さ
    せたときの系統の電圧及び無効電力の変化分の計
    測値(ΔV)n,(ΔQ)nから系統のリアクタン
    スx2を算出するとともに、前記無効電力調整機器
    で無効電力をΔqだけ変化させたときの系統の電
    圧及び無効電力の変化分の計測値(ΔV)q,
    (ΔQ)qから系統のリアクタンスx1を算出し、
    系統の電圧変化が生じたとき、系統変動によつて
    生じた前記系統の電圧及び無効電力の変化分
    ΔV,ΔQを0にするのに必要な操作量Δn,Δqを
    次式より求め、 Δn=ΔV+x1ΔQ Δq=1/x2ΔV−ΔQ この操作量Δn,Δqだけ、前記タツプ切替器及
    び無効電力調整機器を操作することを特徴とする
    電圧・無効電力制御方式。
JP57173464A 1982-09-30 1982-09-30 電圧・無効電力制御方式 Granted JPS5961433A (ja)

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JP2505410B2 (ja) * 1986-02-28 1996-06-12 東京電力株式会社 静止形無効電力補償装置
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