JPH08103025A - 負荷管理制御装置 - Google Patents
負荷管理制御装置Info
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- JPH08103025A JPH08103025A JP6237914A JP23791494A JPH08103025A JP H08103025 A JPH08103025 A JP H08103025A JP 6237914 A JP6237914 A JP 6237914A JP 23791494 A JP23791494 A JP 23791494A JP H08103025 A JPH08103025 A JP H08103025A
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- H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
- H02J3/1878—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using tap changing or phase shifting transformers
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- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
- H02J2310/50—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load for selectively controlling the operation of the loads
- H02J2310/56—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load for selectively controlling the operation of the loads characterised by the condition upon which the selective controlling is based
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- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
- Y02B70/3225—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving
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- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/30—Reactive power compensation
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- Y—GENERAL 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
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
- Y04S20/20—End-user application control systems
- Y04S20/222—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving
Abstract
(57)【要約】
【目的】 系統の受電端側変電所において、頻繁な変圧
器２のタップ切り替え動作を防止し、系統の電圧調整を
単なる電圧偏差の解消だけでなく、総合的且つ合理的に
管理すること。 【構成】 系統電圧及び潮流状態を変化させた結果生じ
た電圧，無効電力変化を用いて演算判定を行って系統リ
アクタンスを推定し、推定した系統リアクタンスを用い
つつ、前記変圧器２のタップ切り替え操作と前記無効電
力供給装置４の使用，除外操作を関係付けて操作制御を
行い、受電側系統の電圧，力率を所望の範囲に収める制
御装置１０を具備した。
器２のタップ切り替え動作を防止し、系統の電圧調整を
単なる電圧偏差の解消だけでなく、総合的且つ合理的に
管理すること。 【構成】 系統電圧及び潮流状態を変化させた結果生じ
た電圧，無効電力変化を用いて演算判定を行って系統リ
アクタンスを推定し、推定した系統リアクタンスを用い
つつ、前記変圧器２のタップ切り替え操作と前記無効電
力供給装置４の使用，除外操作を関係付けて操作制御を
行い、受電側系統の電圧，力率を所望の範囲に収める制
御装置１０を具備した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電力事業者や自家用
電力設備を有する事業者や法人で、電力系統の電圧を適
切な値に維持しつつ運転するために用いる所の、タップ
切り替え器付き変圧器のタップを調整すると共に、近傍
の力率改善コンデンサ等無効電力供給設備の制御を行
い、且つ電力系統の高調波のような共通の被害を被る事
態を回避するための、負荷管理制御装置に関するもので
ある。
電力設備を有する事業者や法人で、電力系統の電圧を適
切な値に維持しつつ運転するために用いる所の、タップ
切り替え器付き変圧器のタップを調整すると共に、近傍
の力率改善コンデンサ等無効電力供給設備の制御を行
い、且つ電力系統の高調波のような共通の被害を被る事
態を回避するための、負荷管理制御装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、送配電系統の電圧を維持調整する
ためには、系統の電圧を適切な値に維持調整するため
に、タップ切り替え器付き変圧器と、電力系統の電圧を
計測検出する電圧調整継電器とを用い、系統の電圧値が
基準値からどの程度外れているかを検出し、その偏差に
対応して、上記タップ切り替え器付き変圧器のタップ位
置を切り替えるようにしたものが大勢を占めている。
ためには、系統の電圧を適切な値に維持調整するため
に、タップ切り替え器付き変圧器と、電力系統の電圧を
計測検出する電圧調整継電器とを用い、系統の電圧値が
基準値からどの程度外れているかを検出し、その偏差に
対応して、上記タップ切り替え器付き変圧器のタップ位
置を切り替えるようにしたものが大勢を占めている。
【０００３】一方、系統の電圧は瞬時的に大きく変動
し、すぐに元の電圧値に復帰する場合があるが、このよ
うな場合にまで、上記のように変圧器のタップを切り替
えてしまうと、逆に系統の電圧に変動をもたらしてしま
うことがある。そこで、従来例の場合、図１５に示すよ
うに、電圧の変動量ΔＶと変動時間Ｔの間に一定の関係
を持たせ、変動量ΔＶが大きくなっても、その変動があ
る程度の時間継続しなければ、変圧器のタップを調整し
ないようにしている。ところが、このように制御を行っ
ても、系統の電圧変動が頻繁に生ずる場合には、タップ
切り替え回数が多くなり、変圧器のタップに係る可動部
分を酷使して機械的寿命を短くしてしまうということが
ある。そのため、現実的な運用としては、一日当たりの
動作回数を一定回数以下に保つようにし、それ以上の回
数は動作しないようにロックしているが、このような対
策は装置設置の目的に反し本質的な解決ではない。
し、すぐに元の電圧値に復帰する場合があるが、このよ
うな場合にまで、上記のように変圧器のタップを切り替
えてしまうと、逆に系統の電圧に変動をもたらしてしま
うことがある。そこで、従来例の場合、図１５に示すよ
うに、電圧の変動量ΔＶと変動時間Ｔの間に一定の関係
を持たせ、変動量ΔＶが大きくなっても、その変動があ
る程度の時間継続しなければ、変圧器のタップを調整し
ないようにしている。ところが、このように制御を行っ
ても、系統の電圧変動が頻繁に生ずる場合には、タップ
切り替え回数が多くなり、変圧器のタップに係る可動部
分を酷使して機械的寿命を短くしてしまうということが
ある。そのため、現実的な運用としては、一日当たりの
動作回数を一定回数以下に保つようにし、それ以上の回
数は動作しないようにロックしているが、このような対
策は装置設置の目的に反し本質的な解決ではない。
【０００４】また、系統には進相コンデンサが接続され
ているが、これは負荷の力率を一定に維持するために接
続されたものではなく、単に負荷の力率を改善するため
に接続さたせので、系統に対する進相コンデンサの接
続，切り離しを制御しても、負荷の力率は改善できる
が、負荷の力率を一定に維持することはできない。最近
の負荷には、電力半導体の開閉作用を利用して負荷に供
給する電力の波形を微細に制御する変換装置が多く用い
られており、これら変換装置から高調波が発生する。こ
の高調波の分布は、通常の電力の分布とは逆方向の電流
源となる上、その様相を予測し予防の措置を講ずるに
は、系統側と並列の負荷側の双方に分流する様相を把握
する必要があるが、その実際は簡単ではない。そして、
高調波の侵入などにより、上記進相コンデンサが損傷す
るなどの事故が顕著となり、高調波問題として規制化の
検討対象となっている。
ているが、これは負荷の力率を一定に維持するために接
続されたものではなく、単に負荷の力率を改善するため
に接続さたせので、系統に対する進相コンデンサの接
続，切り離しを制御しても、負荷の力率は改善できる
が、負荷の力率を一定に維持することはできない。最近
の負荷には、電力半導体の開閉作用を利用して負荷に供
給する電力の波形を微細に制御する変換装置が多く用い
られており、これら変換装置から高調波が発生する。こ
の高調波の分布は、通常の電力の分布とは逆方向の電流
源となる上、その様相を予測し予防の措置を講ずるに
は、系統側と並列の負荷側の双方に分流する様相を把握
する必要があるが、その実際は簡単ではない。そして、
高調波の侵入などにより、上記進相コンデンサが損傷す
るなどの事故が顕著となり、高調波問題として規制化の
検討対象となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来は以上のように変
圧器のタップを切り替えることによって系統の電圧を制
御しているが、系統のリアクタンスを考慮せずに無効電
力供給装置の接続，切り離しを行っても、系統の電圧が
どれだけ遷移するかを正確に認識することができず、試
行錯誤的に無効電力供給装置の接続，切り離しと変圧器
のタップを切り替えなければならないという問題点があ
った。
圧器のタップを切り替えることによって系統の電圧を制
御しているが、系統のリアクタンスを考慮せずに無効電
力供給装置の接続，切り離しを行っても、系統の電圧が
どれだけ遷移するかを正確に認識することができず、試
行錯誤的に無効電力供給装置の接続，切り離しと変圧器
のタップを切り替えなければならないという問題点があ
った。
【０００６】また、系統の力率を一定に維持する手段は
あるが、これは電圧調整とは独立して制御され、また、
高調波を検出する手段がないため、系統との結合に対応
しつつ管理制御の運用を自動的に切り替えるものはな
く、系統の電圧も必ずしも適切な値に維持管理できない
という問題点があった。
あるが、これは電圧調整とは独立して制御され、また、
高調波を検出する手段がないため、系統との結合に対応
しつつ管理制御の運用を自動的に切り替えるものはな
く、系統の電圧も必ずしも適切な値に維持管理できない
という問題点があった。
【０００７】請求項１，２の発明は上記のような問題点
を解消するためになされたもので、頻繁な変圧器のタッ
プ切り替え動作を防止し、系統の電圧調整を単なる電圧
偏差の解消だけでなく、系統の無効電力の供給配分を含
めて、総合的且つ合理的に管理することができる負荷管
理制御装置を得ることを目的とする。
を解消するためになされたもので、頻繁な変圧器のタッ
プ切り替え動作を防止し、系統の電圧調整を単なる電圧
偏差の解消だけでなく、系統の無効電力の供給配分を含
めて、総合的且つ合理的に管理することができる負荷管
理制御装置を得ることを目的とする。
【０００８】請求項３の発明は、負荷から発する高調波
による系統への影響を抑制管理することができる負荷管
理制御装置を得ることを目的とする。
による系統への影響を抑制管理することができる負荷管
理制御装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
係る負荷管理制御装置は、系統電圧の検出に加えて、有
効電力，無効電力の検出を行った上、無効電力供給装置
を使用あるいは除外して系統電圧及び潮流状態を変化せ
しめ、この結果生じた電圧，無効電力変化を用いて演算
判定を行って系統リアクタンスを推定し、推定した系統
リアクタンスを用いつつ、前記変圧器のタップ切り替え
操作と前記無効電力供給装置の使用，除外操作を関係付
けて操作制御を行い、受電側系統の電圧，力率を所望の
範囲に収める制御装置を具備したものである。
係る負荷管理制御装置は、系統電圧の検出に加えて、有
効電力，無効電力の検出を行った上、無効電力供給装置
を使用あるいは除外して系統電圧及び潮流状態を変化せ
しめ、この結果生じた電圧，無効電力変化を用いて演算
判定を行って系統リアクタンスを推定し、推定した系統
リアクタンスを用いつつ、前記変圧器のタップ切り替え
操作と前記無効電力供給装置の使用，除外操作を関係付
けて操作制御を行い、受電側系統の電圧，力率を所望の
範囲に収める制御装置を具備したものである。
【００１０】請求項２に記載の発明に係る負荷管理制御
装置は、系統電圧の検出に加えて、有効電力，無効電力
の検出を行った上、有効電力，無効電力，電圧の変化を
監視検出し、これら変化を用いた演算判定を行って系統
インピーダンスを推定し、この系統インピーダンスを用
いて系統状態量の変化を確認した後、前記変圧器のタッ
プ切り替え操作と前記無効電力供給装置の使用，除外操
作を関係付けて操作制御を行い、受電側系統の電圧，有
効電力，無効電力が、所望の関係を満足するようにする
制御装置を具備したものである。
装置は、系統電圧の検出に加えて、有効電力，無効電力
の検出を行った上、有効電力，無効電力，電圧の変化を
監視検出し、これら変化を用いた演算判定を行って系統
インピーダンスを推定し、この系統インピーダンスを用
いて系統状態量の変化を確認した後、前記変圧器のタッ
プ切り替え操作と前記無効電力供給装置の使用，除外操
作を関係付けて操作制御を行い、受電側系統の電圧，有
効電力，無効電力が、所望の関係を満足するようにする
制御装置を具備したものである。
【００１１】請求項３に記載の発明に係る負荷管理制御
装置は、系統側及び負荷側の高調波電圧又は電流を測定
監視した上、請求項１又は２において推定した、系統の
リアクタンス又はインピーダンス値を用いて、系統短絡
容量と負荷潮流の大きさとを対比した上、現在の系統に
おける高調波の抑制水準を自動設定し、近傍の高調波抑
制装置、無効電力供給装置等を起動する条件乃至は同運
転の内容に関する情報を当該装置の外部に通報する制御
装置を具備したものである。
装置は、系統側及び負荷側の高調波電圧又は電流を測定
監視した上、請求項１又は２において推定した、系統の
リアクタンス又はインピーダンス値を用いて、系統短絡
容量と負荷潮流の大きさとを対比した上、現在の系統に
おける高調波の抑制水準を自動設定し、近傍の高調波抑
制装置、無効電力供給装置等を起動する条件乃至は同運
転の内容に関する情報を当該装置の外部に通報する制御
装置を具備したものである。
【００１２】
【作用】請求項１に記載の発明における負荷管理制御装
置は、系統の電圧，無効電力変化を用いて系統リアクタ
ンスを推定し、この推定した系統リアクタンスを用い
て、変圧器のタップ切り替え操作と無効電力供給装置の
使用，除外操作を関係付けて操作制御を行い、受電側系
統の電圧，力率を所望の範囲に収めるようにしたことに
より、頻繁なタップ切り替え動作を防止し、電力系統の
電圧調整を単なる電圧偏差の解消だけでなく、電力系統
の無効電力の供給配分を力率改善を含めて、総合的且つ
合理的に管理することができる。
置は、系統の電圧，無効電力変化を用いて系統リアクタ
ンスを推定し、この推定した系統リアクタンスを用い
て、変圧器のタップ切り替え操作と無効電力供給装置の
使用，除外操作を関係付けて操作制御を行い、受電側系
統の電圧，力率を所望の範囲に収めるようにしたことに
より、頻繁なタップ切り替え動作を防止し、電力系統の
電圧調整を単なる電圧偏差の解消だけでなく、電力系統
の無効電力の供給配分を力率改善を含めて、総合的且つ
合理的に管理することができる。
【００１３】請求項２に記載の発明における負荷管理制
御装置は、系統の電圧，有効電力，無効電力変化を用い
て系統インピーダンスを推定し、この推定した系統イン
ピーダンスを用いて、変圧器のタップ切り替え操作と無
効電力供給装置の使用，除外操作を関係付けて操作制御
を行い、受電側系統の電圧，有効電力，無効電力が所望
の関係を満足するようにしたことにより、頻繁なタップ
切り替え動作を防止し、電力系統の電圧調整を単なる電
圧偏差の解消だけでなく、電力系統の無効電力の供給配
分を、現在の系統の強さ即ち短絡容量の大きさに適応し
て、負荷の変化に伴う電圧の変化を予測しつつ総合的且
つ合理的に管理することができる。
御装置は、系統の電圧，有効電力，無効電力変化を用い
て系統インピーダンスを推定し、この推定した系統イン
ピーダンスを用いて、変圧器のタップ切り替え操作と無
効電力供給装置の使用，除外操作を関係付けて操作制御
を行い、受電側系統の電圧，有効電力，無効電力が所望
の関係を満足するようにしたことにより、頻繁なタップ
切り替え動作を防止し、電力系統の電圧調整を単なる電
圧偏差の解消だけでなく、電力系統の無効電力の供給配
分を、現在の系統の強さ即ち短絡容量の大きさに適応し
て、負荷の変化に伴う電圧の変化を予測しつつ総合的且
つ合理的に管理することができる。
【００１４】請求項３に記載の発明における負荷管理制
御装置は、請求項１または２記載の発明において推定し
た系統リアクタンスまたは系統インピーダンスを用い
て、高調波抑制装置，無効電力供給装置の起動に関する
情報を報知するようにしたことにより、高調波による系
統への影響を抑制管理することができる。
御装置は、請求項１または２記載の発明において推定し
た系統リアクタンスまたは系統インピーダンスを用い
て、高調波抑制装置，無効電力供給装置の起動に関する
情報を報知するようにしたことにより、高調波による系
統への影響を抑制管理することができる。
【００１５】
実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。まず、具体的な説明に入るに先立ち、系統の負荷
端における電圧，無効電力の基本的な関係を検討する。
図１は、背後電源１の系統構成とその負荷側の地点に設
けた電圧調整継電器３０とタップ切り替え器付き変圧器
２を含む系統のモデル図、図２はその等価回路図であ
る。この変圧器２に設けた巻数比１：ｎのタップ切り替
え器のタップにΔｎなる変化を起こさせ、コンデンサ４
を開閉して無効電力にΔｑなる変化を起こさせた時、 ΔＶ＝ΔＶ1 ＋Δｎ−ＸΔｑ （３・１） ΔＱ＝−Δｑ （３・２） なる関係がある。この関係から電圧だけを変化させるに
はタップの変化量Δｎを、力率の改善には無効電力の変
化量Δｑを操作すると、その結果として電圧も変化す
る。従って系統リアクタンスＸが判れば、背後の電源系
統で起こる電圧変化ΔＶ1 により生ずる電圧の変動と、
力率変化を保証し、電圧，有効電力，無効電力を適切に
保つことが可能と判る。
する。まず、具体的な説明に入るに先立ち、系統の負荷
端における電圧，無効電力の基本的な関係を検討する。
図１は、背後電源１の系統構成とその負荷側の地点に設
けた電圧調整継電器３０とタップ切り替え器付き変圧器
２を含む系統のモデル図、図２はその等価回路図であ
る。この変圧器２に設けた巻数比１：ｎのタップ切り替
え器のタップにΔｎなる変化を起こさせ、コンデンサ４
を開閉して無効電力にΔｑなる変化を起こさせた時、 ΔＶ＝ΔＶ1 ＋Δｎ−ＸΔｑ （３・１） ΔＱ＝−Δｑ （３・２） なる関係がある。この関係から電圧だけを変化させるに
はタップの変化量Δｎを、力率の改善には無効電力の変
化量Δｑを操作すると、その結果として電圧も変化す
る。従って系統リアクタンスＸが判れば、背後の電源系
統で起こる電圧変化ΔＶ1 により生ずる電圧の変動と、
力率変化を保証し、電圧，有効電力，無効電力を適切に
保つことが可能と判る。
【００１６】さらに進めて、同じ系統の送電，受電側の
諸量を図３のように定めた時の現象を検討する。送電側
電圧、負荷側電圧を各々ＶS ，ＶR とし、その間の系統
インピーダンスをＺ（＝Ｒ＋ｊＸ）とすると、受電側で
電力Ｗ（＝Ｐ＋ｊＱ）を受電している場合、
諸量を図３のように定めた時の現象を検討する。送電側
電圧、負荷側電圧を各々ＶS ，ＶR とし、その間の系統
インピーダンスをＺ（＝Ｒ＋ｊＸ）とすると、受電側で
電力Ｗ（＝Ｐ＋ｊＱ）を受電している場合、
【００１７】
【数１】
【００１８】良く、電力円線図として知られたものと類
似だが、系統のインピーダンスＺ（＝ｒ＋ｊｘ）を変数
として見ると、図４に示すように、ｒ−ｊｘ平面上で原
点を通り、半径がＶS ，ＶR ／Ｗの円となる。一般に、
受電端の電力は、負荷の変動によって、時と共に変化す
るから、２つの時点ｔ1 ，ｔ2 において、原点を通り、
中心と半径を異にする２組の円が描ける。この２つの円
の交点のうち、第一，第四象限にあるものが系統インピ
ーダンスＺ（＝ｒ＋ｊｘ）を与える。この交点が与える
ｒ，ｘを用いれば、先に知られた電圧，有効電力，無効
電力を用いて、前式から送電端の電圧が容易に求められ
る。即ち、異なる時点に測定した受電端の電圧，有効電
力，無効電力の２組の値が得られれば、系統の電源側を
見たインピーダンスと、送電端の電圧が求められる。こ
の解には近似が無く、系統のインピーダンスが不変であ
る限り正確である。
似だが、系統のインピーダンスＺ（＝ｒ＋ｊｘ）を変数
として見ると、図４に示すように、ｒ−ｊｘ平面上で原
点を通り、半径がＶS ，ＶR ／Ｗの円となる。一般に、
受電端の電力は、負荷の変動によって、時と共に変化す
るから、２つの時点ｔ1 ，ｔ2 において、原点を通り、
中心と半径を異にする２組の円が描ける。この２つの円
の交点のうち、第一，第四象限にあるものが系統インピ
ーダンスＺ（＝ｒ＋ｊｘ）を与える。この交点が与える
ｒ，ｘを用いれば、先に知られた電圧，有効電力，無効
電力を用いて、前式から送電端の電圧が容易に求められ
る。即ち、異なる時点に測定した受電端の電圧，有効電
力，無効電力の２組の値が得られれば、系統の電源側を
見たインピーダンスと、送電端の電圧が求められる。こ
の解には近似が無く、系統のインピーダンスが不変であ
る限り正確である。
【００１９】次に、高調波の管理抑制について説明す
る。最近、主として配電系統において負荷から発生する
高調波による機器の損傷などの被害が話題となってき
た。負荷が発生する高調波の多くは、サイリスタ，トラ
ンジスタ等パワー半導体素子の応用になる、いわゆる半
導体電力変換装置から発生するものが多く、発生のメカ
ニズム解明されている上、具体的な抑制の指針も打ち出
されている。この抑制の指針としては、早くから検討を
重ねてきた米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）の発行した関
連標準のうち、電力工学部会（Power Enginnerring Soc
iety）と産業応用部会（Industry Applications Societ
y ）が共同で提唱した下記がある。ＩＥＥＥが奨励する
電力系統における高調波制御の実際と要求（IEEE Recom
mended Practices and Requirements for Harmonic Con
tol in Electrical Powersystems [IEEE. STD. 519-199
2][旧版 IEEE. STD. 519-1981] ） 最近発行された上記文書中、一般配電系統につながる需
要家での電流歪の限界値は以下のようになっている。
る。最近、主として配電系統において負荷から発生する
高調波による機器の損傷などの被害が話題となってき
た。負荷が発生する高調波の多くは、サイリスタ，トラ
ンジスタ等パワー半導体素子の応用になる、いわゆる半
導体電力変換装置から発生するものが多く、発生のメカ
ニズム解明されている上、具体的な抑制の指針も打ち出
されている。この抑制の指針としては、早くから検討を
重ねてきた米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）の発行した関
連標準のうち、電力工学部会（Power Enginnerring Soc
iety）と産業応用部会（Industry Applications Societ
y ）が共同で提唱した下記がある。ＩＥＥＥが奨励する
電力系統における高調波制御の実際と要求（IEEE Recom
mended Practices and Requirements for Harmonic Con
tol in Electrical Powersystems [IEEE. STD. 519-199
2][旧版 IEEE. STD. 519-1981] ） 最近発行された上記文書中、一般配電系統につながる需
要家での電流歪の限界値は以下のようになっている。
【００２０】
【表１】
【００２１】また、上記の電流歪を与える根拠となった
電圧歪についても、以下のような基準が与えられてい
る。
電圧歪についても、以下のような基準が与えられてい
る。
【００２２】
【表２】
【００２３】上記２つの表の意味するところは、系統の
短絡電流が大きくなるにつれて、許容できる高調波の電
流は大きくなる。即ち、系統の短絡容量が小さい郡部の
配電系統に接続する場合には、高調波電流歪の制限も厳
しくする必要があると言うものである。即ち、合理的な
高調波の抑制には、系統の短絡容量と接続点から負荷側
を見た容量の比に応じてその許容値を変える必要があ
る。以上を総合すると、系統から受電する地点で、電圧
の管理を合理的に行うためには、自らの負荷の掌握はも
とより、系統との結合の粗密の程度を把握して、力率の
改善や高調波の抑止を行うことが必要だとするものであ
る。
短絡電流が大きくなるにつれて、許容できる高調波の電
流は大きくなる。即ち、系統の短絡容量が小さい郡部の
配電系統に接続する場合には、高調波電流歪の制限も厳
しくする必要があると言うものである。即ち、合理的な
高調波の抑制には、系統の短絡容量と接続点から負荷側
を見た容量の比に応じてその許容値を変える必要があ
る。以上を総合すると、系統から受電する地点で、電圧
の管理を合理的に行うためには、自らの負荷の掌握はも
とより、系統との結合の粗密の程度を把握して、力率の
改善や高調波の抑止を行うことが必要だとするものであ
る。
【００２４】図５はこの発明の実施例１による電圧管理
制御装置を示す構成図であり、図において、０はこの装
置が対象とする負荷の接続される母線、１は負荷に電力
を供給する電源系統、２は電源と負荷とを連係する受電
用のタップ切り替え器付き変圧器（電圧調整装置）、３
は負荷、４はこの負荷３のとる電力の力率を改善する無
効電力供給装置としてのコンデンサ、５は負荷３への供
給を断続するシャ断器、６は無効電力供給装置４の使
用，除外を行うシャ断器、７，８はそれぞれ負荷３及び
無効電力供給装置４の電流を計測するための電流変成
器、９は母線０の電圧を計測するための電圧変成器であ
る。
制御装置を示す構成図であり、図において、０はこの装
置が対象とする負荷の接続される母線、１は負荷に電力
を供給する電源系統、２は電源と負荷とを連係する受電
用のタップ切り替え器付き変圧器（電圧調整装置）、３
は負荷、４はこの負荷３のとる電力の力率を改善する無
効電力供給装置としてのコンデンサ、５は負荷３への供
給を断続するシャ断器、６は無効電力供給装置４の使
用，除外を行うシャ断器、７，８はそれぞれ負荷３及び
無効電力供給装置４の電流を計測するための電流変成
器、９は母線０の電圧を計測するための電圧変成器であ
る。
【００２５】１０は制御装置であり、以下の部分から構
成されている。１１，１２，１３，１４は変換器であっ
て、各々、母線電圧，負荷の有効電力，無効電力，無効
電力供給装置４の無効電力を入力して直流電圧を得る。
１５−１，１５−２，１５−３，１５−４はサンプルホ
ールドアンプであって、各々、変換器１１，１２，１
３，１４の出力を記憶保持する。１６はマルチプレクサ
であって、サンプルホールドアンプ１５−１，１５−
２，１５−３，１５−４の出力を順次切り替えてＡ／Ｄ
変換器１７に加える。このＡ／Ｄ変換器１７はマルチプ
レクサ１６の出力であるアナログ電圧に対応してディジ
タル値を得る。１８はマイクロコントローラであって、
入出力ポート及びメモリを内蔵し演算判定処理を行う。
市販のもの程度で充分実用に供し得る。このマイクロコ
ントローラの出力はタップ切り替え器付き変圧器２のタ
ップ切り替え操作をする指令として、又は無効電力供給
装置４のシャ断器の開閉指令として各々に与えられる。
成されている。１１，１２，１３，１４は変換器であっ
て、各々、母線電圧，負荷の有効電力，無効電力，無効
電力供給装置４の無効電力を入力して直流電圧を得る。
１５−１，１５−２，１５−３，１５−４はサンプルホ
ールドアンプであって、各々、変換器１１，１２，１
３，１４の出力を記憶保持する。１６はマルチプレクサ
であって、サンプルホールドアンプ１５−１，１５−
２，１５−３，１５−４の出力を順次切り替えてＡ／Ｄ
変換器１７に加える。このＡ／Ｄ変換器１７はマルチプ
レクサ１６の出力であるアナログ電圧に対応してディジ
タル値を得る。１８はマイクロコントローラであって、
入出力ポート及びメモリを内蔵し演算判定処理を行う。
市販のもの程度で充分実用に供し得る。このマイクロコ
ントローラの出力はタップ切り替え器付き変圧器２のタ
ップ切り替え操作をする指令として、又は無効電力供給
装置４のシャ断器の開閉指令として各々に与えられる。
【００２６】次に実施例１の動作を図６のフローチャー
トについて説明する。図６において、まず装置起動とと
もにデータバンクのデータをクリアする（ＳＴ１）。次
に、この負荷地点におけるＶ，Ｉ，Ｐ，Ｑ，ＱC を計測
し、計測値について単位設定，積分，平均，実効値、平
均値等を求める。特に、Ｖ，Ｉについては高調波管理等
の必要に応じ、瞬時値を収集して行列データを作成する
（ＳＴ２）〜（ＳＴ４）。これらの蓄積中から適当にデ
ータをピックアップし、予め定めた運転基準値に対する
偏差（ΔＰ，ΔＱ，ΔＱC ）を求める（ＳＴ５）。系統
から負荷へ供給される電力の変化が大きいか否かを判断
し（ＳＴ６）、大きくない時は、簡易法による同定と調
整を行う（ＳＴ７），（ＳＴ８）。系統から負荷へ供給
される電力の変化が大きい時は、厳密法による同定と調
整を行う（ＳＴ９，ＳＴ１０）。
トについて説明する。図６において、まず装置起動とと
もにデータバンクのデータをクリアする（ＳＴ１）。次
に、この負荷地点におけるＶ，Ｉ，Ｐ，Ｑ，ＱC を計測
し、計測値について単位設定，積分，平均，実効値、平
均値等を求める。特に、Ｖ，Ｉについては高調波管理等
の必要に応じ、瞬時値を収集して行列データを作成する
（ＳＴ２）〜（ＳＴ４）。これらの蓄積中から適当にデ
ータをピックアップし、予め定めた運転基準値に対する
偏差（ΔＰ，ΔＱ，ΔＱC ）を求める（ＳＴ５）。系統
から負荷へ供給される電力の変化が大きいか否かを判断
し（ＳＴ６）、大きくない時は、簡易法による同定と調
整を行う（ＳＴ７），（ＳＴ８）。系統から負荷へ供給
される電力の変化が大きい時は、厳密法による同定と調
整を行う（ＳＴ９，ＳＴ１０）。
【００２７】次に、簡易法による同定と調整の具体的な
手順を図７，図８のフローチャートについて説明する。
まず、図７のフローチャートに従って、適当な周期の内
の電圧偏差の積分値を求める。この積分値が大きく、電
圧に変動が認められた時には、系統の状態に変化があっ
たと考えられるから、必要な分だけ無効電力供給装置４
から無効電力Δｑを供給する（ＳＴ１１）〜（ＳＴ１
３）。この無効電力が供給されるとすると、負荷系統の
入口における電圧Ｖの変化巾ΔＶと無効電力Ｑの変化巾
ΔＱとの間には次の関係が成立する。 ΔＶ＝Δｎ−ＸΔｑ＋ΔＶ1 （６・１） ΔＱ＝−Δｑ （３・２）
手順を図７，図８のフローチャートについて説明する。
まず、図７のフローチャートに従って、適当な周期の内
の電圧偏差の積分値を求める。この積分値が大きく、電
圧に変動が認められた時には、系統の状態に変化があっ
たと考えられるから、必要な分だけ無効電力供給装置４
から無効電力Δｑを供給する（ＳＴ１１）〜（ＳＴ１
３）。この無効電力が供給されるとすると、負荷系統の
入口における電圧Ｖの変化巾ΔＶと無効電力Ｑの変化巾
ΔＱとの間には次の関係が成立する。 ΔＶ＝Δｎ−ＸΔｑ＋ΔＶ1 （６・１） ΔＱ＝−Δｑ （３・２）
【００２８】ΔＶ，ΔＱを縦横座標軸にとって、この両
式の関係を図示すると、図９のようになる。図９におい
て、系統背後のリアクタンスＸが知られている場合、直
線群Ｉ，II，III ，IVの勾配が決まる。内、直線Ｉは原
点を通る。次に、電源側の背後電圧がΔＶ1 だけ変化す
ると、上記の直線Ｉは縦軸ΔＶ軸に平行にΔＶ1 だけ移
動する。即ち、電源側からΔＶ1 だけ電圧下げ方向に変
化があった場合には、この点における電圧無効電力の変
化は直線IIに示すようになる。さらに、ここでタップチ
ェンジャのタップｎをΔｎだけ変化させると、直線IIは
ΔＶ軸に沿いΔｎだけ平行移動して直線III のようにな
る。即ち、電圧の微調整は変圧器のタップチェンジャの
タップｎを変化させればよい。現在の動作点は点２（Δ
Ｑ2 ，ΔＶ2 ）から点３（ΔＱ4 ，ΔＶ4 ）へと垂直移
動する。
式の関係を図示すると、図９のようになる。図９におい
て、系統背後のリアクタンスＸが知られている場合、直
線群Ｉ，II，III ，IVの勾配が決まる。内、直線Ｉは原
点を通る。次に、電源側の背後電圧がΔＶ1 だけ変化す
ると、上記の直線Ｉは縦軸ΔＶ軸に平行にΔＶ1 だけ移
動する。即ち、電源側からΔＶ1 だけ電圧下げ方向に変
化があった場合には、この点における電圧無効電力の変
化は直線IIに示すようになる。さらに、ここでタップチ
ェンジャのタップｎをΔｎだけ変化させると、直線IIは
ΔＶ軸に沿いΔｎだけ平行移動して直線III のようにな
る。即ち、電圧の微調整は変圧器のタップチェンジャの
タップｎを変化させればよい。現在の動作点は点２（Δ
Ｑ2 ，ΔＶ2 ）から点３（ΔＱ4 ，ΔＶ4 ）へと垂直移
動する。
【００２９】一方、この状態で力率が悪すぎるとされる
場合には、無効電力供給装置から供給されるΔｑを変化
させて、力率を改善する。即ち、点３（ΔＱ4 ，Δ
Ｖ4 ）は直線III 上をΔＱ軸成分でΔｑだけ移動して点
４（ΔＱ4 ，ΔＶ4 ）に移る。この力率の改善によって
も依然電圧が低すぎる場合には、さらにタップｎを挙げ
てΔｎ’を発生させ直線IVを直線Ｖに持ち上げる。点４
（ΔＱ4 ，ΔＶ4 ）は点５（ΔＱ5 ，ΔＶ5 ）に移る。
何れにせよ、タップｎをΔｎの変化でΔＶ軸方向に変化
させ、無効電力ｑをΔｑの変化でΔＱ軸方向に変化さ
せ、有効電力の変化によって定まるΔＶの収まるところ
まで移動させる。即ち、電圧調整はΔｎにより、力率調
整はΔｑにより独立して行うことができる。以上の調整
で、ΔＶを所望の値に持ち込み力率を改善するためのΔ
ｑをどの程度に操作するかは系統のリアクタンスＸを知
る必要がある。
場合には、無効電力供給装置から供給されるΔｑを変化
させて、力率を改善する。即ち、点３（ΔＱ4 ，Δ
Ｖ4 ）は直線III 上をΔＱ軸成分でΔｑだけ移動して点
４（ΔＱ4 ，ΔＶ4 ）に移る。この力率の改善によって
も依然電圧が低すぎる場合には、さらにタップｎを挙げ
てΔｎ’を発生させ直線IVを直線Ｖに持ち上げる。点４
（ΔＱ4 ，ΔＶ4 ）は点５（ΔＱ5 ，ΔＶ5 ）に移る。
何れにせよ、タップｎをΔｎの変化でΔＶ軸方向に変化
させ、無効電力ｑをΔｑの変化でΔＱ軸方向に変化さ
せ、有効電力の変化によって定まるΔＶの収まるところ
まで移動させる。即ち、電圧調整はΔｎにより、力率調
整はΔｑにより独立して行うことができる。以上の調整
で、ΔＶを所望の値に持ち込み力率を改善するためのΔ
ｑをどの程度に操作するかは系統のリアクタンスＸを知
る必要がある。
【００３０】そこで、無効電力供給装置から供給するｑ
をΔｑだけ変化させた時、系統背後の電圧が変化しなけ
れば、下式が成立する。 （ΔＶ）q ＝−ＸΔｑ （６・３） （ΔＱ）q ＝−Δｑ （６・４） これから、系統のリアクタンスＸは、下式で与えられる
（ＳＴ１４）〜（ＳＴ１６）。 Ｘ＝（ΔＶ）q ／（ΔＱ）q （６・５）
をΔｑだけ変化させた時、系統背後の電圧が変化しなけ
れば、下式が成立する。 （ΔＶ）q ＝−ＸΔｑ （６・３） （ΔＱ）q ＝−Δｑ （６・４） これから、系統のリアクタンスＸは、下式で与えられる
（ＳＴ１４）〜（ＳＴ１６）。 Ｘ＝（ΔＶ）q ／（ΔＱ）q （６・５）
【００３１】この新しいデータを以て、旧データを書き
替える（ＳＴ１７）。リアクタンスＸが求まれば、（６
・１）式から系統背後の電圧変化ΔＶ1 の大きさがわか
る。従って、この電圧変化ΔＶ1 に等しいタップの変化
（Δｎ）を発生させればよい。タップ変化の後、ΔＶ，
ΔＰ，ΔＱを計測する。この計測値から力率を計測する
（ＳＴ１８）〜（ＳＴ２１）。次いで、力率が所定域に
あるかを判断し（ＳＴ２２）、力率が予定した範囲にな
い時は、設備の余裕に見合って力率改善のために無効電
力供給装置４を操作してΔｑを発生させる。力率を再度
測定して所定域に入っていれば、系統のリアクタンスＸ
を再同定してこの操作を終わる（ＳＴ２３）〜（ＳＴ２
５）。
替える（ＳＴ１７）。リアクタンスＸが求まれば、（６
・１）式から系統背後の電圧変化ΔＶ1 の大きさがわか
る。従って、この電圧変化ΔＶ1 に等しいタップの変化
（Δｎ）を発生させればよい。タップ変化の後、ΔＶ，
ΔＰ，ΔＱを計測する。この計測値から力率を計測する
（ＳＴ１８）〜（ＳＴ２１）。次いで、力率が所定域に
あるかを判断し（ＳＴ２２）、力率が予定した範囲にな
い時は、設備の余裕に見合って力率改善のために無効電
力供給装置４を操作してΔｑを発生させる。力率を再度
測定して所定域に入っていれば、系統のリアクタンスＸ
を再同定してこの操作を終わる（ＳＴ２３）〜（ＳＴ２
５）。
【００３２】次に、前記ＳＴ６における判断結果である
厳密法による同定と調整の具体的な手順を図１０〜図１
２のフローチャートについて説明する。図１０におい
て、適当な周期の間に亘る電圧偏差の積分値を求める
（ＳＴ３１）。電圧変動大かを判断し（ＳＴ３２）、上
記積分値が大きく、電圧に変動が認められた時には、系
統ないしは負荷に変化があったと考えられるから、電
圧，有効電力，無効電力のデータを蓄積し、適当な積分
を行って、電圧，有効電力，無効電力の２組のデータを
確立する（ＳＴ３３），（ＳＴ３４）。一方、（６・
５）式で求めたリアクタンスＸの値を補正確認するに
は、（３・３）式を変形して、
厳密法による同定と調整の具体的な手順を図１０〜図１
２のフローチャートについて説明する。図１０におい
て、適当な周期の間に亘る電圧偏差の積分値を求める
（ＳＴ３１）。電圧変動大かを判断し（ＳＴ３２）、上
記積分値が大きく、電圧に変動が認められた時には、系
統ないしは負荷に変化があったと考えられるから、電
圧，有効電力，無効電力のデータを蓄積し、適当な積分
を行って、電圧，有効電力，無効電力の２組のデータを
確立する（ＳＴ３３），（ＳＴ３４）。一方、（６・
５）式で求めたリアクタンスＸの値を補正確認するに
は、（３・３）式を変形して、
【００３３】
【数２】
【００３４】電源電圧が一定の間に負荷が変化し、２つ
の組の電圧と潮流が得られたとして、各々に添字１，２
を付して下式を得る。
の組の電圧と潮流が得られたとして、各々に添字１，２
を付して下式を得る。
【００３５】
【数３】
【００３６】
【数４】
【００３７】これを解いて、ｒ＝０，ｘ＝０以外の解を
求めると、
求めると、
【００３８】
【数５】
【００３９】以上で求めた（ｒ，ｘ）の値を用いれば、
系統背後のインピーダンスＺがより正確に求められる。
このインピーダンスＺの値を用いて電圧の調整を行うに
は、電圧改善度を求める必要がある。これを求めると、
系統背後のインピーダンスＺがより正確に求められる。
このインピーダンスＺの値を用いて電圧の調整を行うに
は、電圧改善度を求める必要がある。これを求めると、
【００４０】
【数６】
【００４１】となり、Ｐ，Ｑの変化に伴う電圧の改善度
を直接求められる。上記で求まったインピーダンスを用
いて、送電側の電圧ＶS も求める（ＳＴ３５），（ＳＴ
３６）。上記ＳＴ３２における判断の結果、特段に電圧
の変動が大きい場合には、この方法によって系統機器の
操作による必要がある。この時は、さらに電圧，有効電
力，無効電力の計測を重ね、ｒ，ｘ，Ｚ，ＶS をチェッ
クする（ＳＴ３７），（ＳＴ３８）。チェックの結果が
不良の場合は、もう一度電圧，有効電力，無効電力の計
測を行う。上記と同じようにして、ｒ，ｘ，Ｚ，ＶSを
求め直す（ＳＴ３９）〜（ＳＴ４１）。
を直接求められる。上記で求まったインピーダンスを用
いて、送電側の電圧ＶS も求める（ＳＴ３５），（ＳＴ
３６）。上記ＳＴ３２における判断の結果、特段に電圧
の変動が大きい場合には、この方法によって系統機器の
操作による必要がある。この時は、さらに電圧，有効電
力，無効電力の計測を重ね、ｒ，ｘ，Ｚ，ＶS をチェッ
クする（ＳＴ３７），（ＳＴ３８）。チェックの結果が
不良の場合は、もう一度電圧，有効電力，無効電力の計
測を行う。上記と同じようにして、ｒ，ｘ，Ｚ，ＶSを
求め直す（ＳＴ３９）〜（ＳＴ４１）。
【００４２】以上で求めたｒ，ｘ，Ｚと最新の電圧，有
効電力，無効電力の計測値とから、電圧，有効電力，無
効電力の変分（ΔＶR ，ΔＰ，ΔＱ）に関する２つの式
（７・６），（７・７）が確定する。このうち、１つの
量を固定してやれば、残りの２つの量は一意的に定ま
る。普通、有効電力の変化は負荷の要求によって固定す
るから、ΔＶR ，ΔＱは２つの式から定まる（ＳＴ４
２）。従って、ΔＶR ，ΔＱを与えるためのタップと、
無効電力の操作必要量が決定する。この操作必要量に基
づいて変圧器タップと無効電力供給装置の操作を行う
（ＳＴ４３），（ＳＴ４４）。操作の結果、所定範囲に
入れば再度系統のｒ，ｘ，Ｚを同定して終わる。もし、
所定範囲に入らない時は、最初の電圧，有効電力，無効
電力の計測処理へ戻る。
効電力，無効電力の計測値とから、電圧，有効電力，無
効電力の変分（ΔＶR ，ΔＰ，ΔＱ）に関する２つの式
（７・６），（７・７）が確定する。このうち、１つの
量を固定してやれば、残りの２つの量は一意的に定ま
る。普通、有効電力の変化は負荷の要求によって固定す
るから、ΔＶR ，ΔＱは２つの式から定まる（ＳＴ４
２）。従って、ΔＶR ，ΔＱを与えるためのタップと、
無効電力の操作必要量が決定する。この操作必要量に基
づいて変圧器タップと無効電力供給装置の操作を行う
（ＳＴ４３），（ＳＴ４４）。操作の結果、所定範囲に
入れば再度系統のｒ，ｘ，Ｚを同定して終わる。もし、
所定範囲に入らない時は、最初の電圧，有効電力，無効
電力の計測処理へ戻る。
【００４３】次に高調波管理について説明する。系統に
つながる負荷から発する高調波による系統への影響を避
けるために設定された指針は、既に紹介した通りであ
る。このために、系統に接続された負荷と系統容量のバ
ランスを知り、適切な抑制策を各負荷側で講じる必要が
ある。コンデンサ等の無効電力供給装置による場合は、
前述の使用除外，投入開放により求めた系統のリアクタ
ンスＸを用いれば、ＩSCとＩL が求められる。 ＩSC＝Ｅ／Ｘ ＩL ＝Ｗ／Ｅ
つながる負荷から発する高調波による系統への影響を避
けるために設定された指針は、既に紹介した通りであ
る。このために、系統に接続された負荷と系統容量のバ
ランスを知り、適切な抑制策を各負荷側で講じる必要が
ある。コンデンサ等の無効電力供給装置による場合は、
前述の使用除外，投入開放により求めた系統のリアクタ
ンスＸを用いれば、ＩSCとＩL が求められる。 ＩSC＝Ｅ／Ｘ ＩL ＝Ｗ／Ｅ
【００４４】従って、許容高調波電流含有率限界値は、
下式で与えられる値を用いればよい。ただし、Ｅは系統
運転電圧である。 Ｅ2 ／ＷＸ＜２０ ：ＴＨＤMAX ＝ ５．０％ （８・１） ２０＜Ｅ2 ／ＷＸ＜５０ ：ＴＨＤMAX ＝ ８．０％ （８・２） ５０＜Ｅ2 ／ＷＸ＜１００ ：ＴＨＤMAX ＝１２．０％ （８・３） １００＜Ｅ2 ／ＷＸ＜１０００：ＴＨＤMAX ＝１５．０％ （８・４） Ｅ2 ／ＷＸ＞１０００：ＴＨＤMAX ＝２０．０％ （８・５） また、無効電力供給装置を持たない場合とか、負荷系統
も末端に近く、系統のＸ／Ｒが大きくならない場合など
には、前記の厳密法で求めたｒ，ｘを用いてインピーダ
ンスＺを求め、上記のリアクタンスＸの代わりに用いれ
ばよい。
下式で与えられる値を用いればよい。ただし、Ｅは系統
運転電圧である。 Ｅ2 ／ＷＸ＜２０ ：ＴＨＤMAX ＝ ５．０％ （８・１） ２０＜Ｅ2 ／ＷＸ＜５０ ：ＴＨＤMAX ＝ ８．０％ （８・２） ５０＜Ｅ2 ／ＷＸ＜１００ ：ＴＨＤMAX ＝１２．０％ （８・３） １００＜Ｅ2 ／ＷＸ＜１０００：ＴＨＤMAX ＝１５．０％ （８・４） Ｅ2 ／ＷＸ＞１０００：ＴＨＤMAX ＝２０．０％ （８・５） また、無効電力供給装置を持たない場合とか、負荷系統
も末端に近く、系統のＸ／Ｒが大きくならない場合など
には、前記の厳密法で求めたｒ，ｘを用いてインピーダ
ンスＺを求め、上記のリアクタンスＸの代わりに用いれ
ばよい。
【００４５】以下、図１３のフローチャートについて、
高調波の管理手順を説明する。高調波は、電圧や無効電
力の調整ほど迅速な対応はいらないが、必要に応じて独
自の管理基準が設定されるので、この処理のために必要
な電圧，電流のデータは別にデータバンクの中にあるデ
ータから収集する（ＳＴ５１）。このデータから特定の
サイクル中の特定高調波成分（第４０次程度まで）を計
算する。この方法は各種の文献に詳しいが、要するにフ
ーリエ解析を行うものである（ＳＴ５２）。前述のよう
に、高調波の許容水準は系統の短絡容量と負荷容量の比
により、水準が分けられているから、現在の系統短絡容
量をデータバンクのリアクタンスＸ、インピーダンスＺ
から算出し、現在の負荷を確認した後、現時点の許容基
準〔式（８・１）〜（８・５）〕を算出する（ＳＴ５
３）。
高調波の管理手順を説明する。高調波は、電圧や無効電
力の調整ほど迅速な対応はいらないが、必要に応じて独
自の管理基準が設定されるので、この処理のために必要
な電圧，電流のデータは別にデータバンクの中にあるデ
ータから収集する（ＳＴ５１）。このデータから特定の
サイクル中の特定高調波成分（第４０次程度まで）を計
算する。この方法は各種の文献に詳しいが、要するにフ
ーリエ解析を行うものである（ＳＴ５２）。前述のよう
に、高調波の許容水準は系統の短絡容量と負荷容量の比
により、水準が分けられているから、現在の系統短絡容
量をデータバンクのリアクタンスＸ、インピーダンスＺ
から算出し、現在の負荷を確認した後、現時点の許容基
準〔式（８・１）〜（８・５）〕を算出する（ＳＴ５
３）。
【００４６】現在の系統高調波成分が範囲内かどうか、
式（８・１）〜（８・５）により判定し、範囲内ならば
各高調波成分の測定値の記録を残し、高調波が範囲外な
らば、制限を超えているとして警報出力する。この中に
は外部施設や機構への通報を含む（ＳＴ５４）〜（ＳＴ
５７）。高調波を管理し抑制する管理手順は、各現場で
まちまちだから、詳細にはここで触れないが、要する
に、系統側の状態と負荷の運転状態とを勘案して得た以
上の許容水準を満足するか否かを判定した上で行うか
ら、総合的かつ的確な管理が可能となる。この結果、高
調波を発生する負荷を抱えた系統でも、高調波が上位系
統に及ぼす影響を合理的に吟味した指針に則った管理を
行うことができる。即ち、系統に逆流する高調波につい
て、必要以上に過酷な抑制基準を負荷側に課すことな
く、合理的に高調波の分布を管理することが可能とな
る。
式（８・１）〜（８・５）により判定し、範囲内ならば
各高調波成分の測定値の記録を残し、高調波が範囲外な
らば、制限を超えているとして警報出力する。この中に
は外部施設や機構への通報を含む（ＳＴ５４）〜（ＳＴ
５７）。高調波を管理し抑制する管理手順は、各現場で
まちまちだから、詳細にはここで触れないが、要する
に、系統側の状態と負荷の運転状態とを勘案して得た以
上の許容水準を満足するか否かを判定した上で行うか
ら、総合的かつ的確な管理が可能となる。この結果、高
調波を発生する負荷を抱えた系統でも、高調波が上位系
統に及ぼす影響を合理的に吟味した指針に則った管理を
行うことができる。即ち、系統に逆流する高調波につい
て、必要以上に過酷な抑制基準を負荷側に課すことな
く、合理的に高調波の分布を管理することが可能とな
る。
【００４７】実施例２．図１４はこの発明の実施例２に
よる負荷管理制御装置を示す構成図であり、前記図５に
示す実施例１と同一部分には同一符号を付して重複説明
を省略する。図において、２０は制御装置１０の一部と
共通な入力を得ている補助制御装置であり、以下の部分
から構成されている。２１は電圧変成器９から入力を受
ける電圧変換器、２２は電流変成器７から入力を受ける
電流変換器、２３−１，２３−２は電圧変換器２１，電
流変換器２２の出力を入力とするサンプルホールドアン
プ、２４はサンプルホールドアンプ２３−１，２３−２
の出力を順次切り替えてＡ／Ｄ変換器２５に加えるマル
チプレクサである。このＡ／Ｄ変換器２５は若干のレジ
スタを有し、変換したディジタルデータを蓄積した上で
マイクロコントローラ１８に与える。
よる負荷管理制御装置を示す構成図であり、前記図５に
示す実施例１と同一部分には同一符号を付して重複説明
を省略する。図において、２０は制御装置１０の一部と
共通な入力を得ている補助制御装置であり、以下の部分
から構成されている。２１は電圧変成器９から入力を受
ける電圧変換器、２２は電流変成器７から入力を受ける
電流変換器、２３−１，２３−２は電圧変換器２１，電
流変換器２２の出力を入力とするサンプルホールドアン
プ、２４はサンプルホールドアンプ２３−１，２３−２
の出力を順次切り替えてＡ／Ｄ変換器２５に加えるマル
チプレクサである。このＡ／Ｄ変換器２５は若干のレジ
スタを有し、変換したディジタルデータを蓄積した上で
マイクロコントローラ１８に与える。
【００４８】本実施例２の動作と実施例１の動作とは論
理構成の上では変わらないが、図６に示すデータの入力
（ＳＴ２）における採集のタイミングが異なるので、次
の処理，蓄積が異なる時点で起動される。当然、図１３
におけるＶ，Ｉ計測値収集（ＳＴ５１）の起動論理も詳
細に見れば異なる。本実施例２の構成によれば、系統電
圧，電流については別のハードウェアを用いてデータを
入力しているから、入力のタイミング，収集のタイミン
グを自由に設定できる。即ち、電圧や力率の調整と高調
波管理のデータの採集を同時に行うことが避けられ、収
集，蓄積，処理が容易になる。
理構成の上では変わらないが、図６に示すデータの入力
（ＳＴ２）における採集のタイミングが異なるので、次
の処理，蓄積が異なる時点で起動される。当然、図１３
におけるＶ，Ｉ計測値収集（ＳＴ５１）の起動論理も詳
細に見れば異なる。本実施例２の構成によれば、系統電
圧，電流については別のハードウェアを用いてデータを
入力しているから、入力のタイミング，収集のタイミン
グを自由に設定できる。即ち、電圧や力率の調整と高調
波管理のデータの採集を同時に行うことが避けられ、収
集，蓄積，処理が容易になる。
【００４９】
【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、系統の電圧，無効電力変化を用いて系統リアク
タンスを推定し、この推定した系統リアクタンスを用い
て、変圧器のタップ切り替え操作と無効電力供給装置の
使用，除外操作を関係付けて操作制御を行い、受電側系
統の電圧，力率を所望の範囲に収めるように構成したの
で、頻繁なタップ切り替え動作を防止し、負荷系統の電
圧調整を単なる電圧偏差の解消だけでなく、負荷系統の
無効電力の供給配分を力率改善を含めて、総合的且つ合
理的に管理することができるという効果がある。
よれば、系統の電圧，無効電力変化を用いて系統リアク
タンスを推定し、この推定した系統リアクタンスを用い
て、変圧器のタップ切り替え操作と無効電力供給装置の
使用，除外操作を関係付けて操作制御を行い、受電側系
統の電圧，力率を所望の範囲に収めるように構成したの
で、頻繁なタップ切り替え動作を防止し、負荷系統の電
圧調整を単なる電圧偏差の解消だけでなく、負荷系統の
無効電力の供給配分を力率改善を含めて、総合的且つ合
理的に管理することができるという効果がある。
【００５０】また、請求項２に記載の発明によれば、負
荷の電圧，有効電力，無効電力変化を用いて系統インピ
ーダンスを推定し、この推定した系統インピーダンスを
用いて、変圧器のタップ切り替え操作と無効電力供給装
置の使用，除外操作を関係付けて操作制御を行い、受電
側系統の電圧，有効電力，無効電力が所望の関係を満足
するように構成したので、頻繁なタップ切り替え動作を
防止し、負荷系統の電圧調整を単なる電圧偏差の解消や
力率改善だけでなく、負荷系統の無効電力の供給配分
を、現在の系統の強さ即ち短絡容量の大きさに適応し
て、負荷の変化に伴う電圧の変化を加味しつつ総合的且
つ合理的に管理することができるという効果がある。
荷の電圧，有効電力，無効電力変化を用いて系統インピ
ーダンスを推定し、この推定した系統インピーダンスを
用いて、変圧器のタップ切り替え操作と無効電力供給装
置の使用，除外操作を関係付けて操作制御を行い、受電
側系統の電圧，有効電力，無効電力が所望の関係を満足
するように構成したので、頻繁なタップ切り替え動作を
防止し、負荷系統の電圧調整を単なる電圧偏差の解消や
力率改善だけでなく、負荷系統の無効電力の供給配分
を、現在の系統の強さ即ち短絡容量の大きさに適応し
て、負荷の変化に伴う電圧の変化を加味しつつ総合的且
つ合理的に管理することができるという効果がある。
【００５１】また、請求項３に記載の発明によれば、請
求項１または２に記載の発明において推定した系統リア
クタンスまたは系統インピーダンスを用いて、高調波抑
制装置、無効電力供給装置の起動に関する情報を報知す
るように構成したので、高調波による系統への影響を抑
制管理することができるという効果がある。
求項１または２に記載の発明において推定した系統リア
クタンスまたは系統インピーダンスを用いて、高調波抑
制装置、無効電力供給装置の起動に関する情報を報知す
るように構成したので、高調波による系統への影響を抑
制管理することができるという効果がある。
【図１】 この発明の対象系統のモデル図である。
【図２】 図１の等価回路図である。
【図３】 この発明の対象系統の他のモデル図である。
【図４】 図３の対象系統における系統インピーダンス
の求解図である。
の求解図である。
【図５】 この発明の実施例１による電圧管理制御装置
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図６】 実施例１の動作を説明するフローチャートで
ある。
ある。
【図７】 簡易法による同定と調整動作を説明するフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図８】 簡易法による同定と調整動作を説明するフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図９】 簡易法による電圧，力率調整の操作説明図で
ある。
ある。
【図１０】 厳密法による同定と調整動作を説明するフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図１１】 厳密法による同定と調整動作を説明するフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図１２】 厳密法による同定と調整動作を説明するフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図１３】 高調波の管理手順を説明するフローチャー
トである。
トである。
【図１４】 この発明の実施例２による電圧管理制御装
置を示す構成図である。
置を示す構成図である。
【図１５】 従来の電圧調整継電器の特性図である。
２ タップ切り替え器付き変圧器（電圧調整装置）、４
コンデンサ（無効電力供給装置）、５，６ シャ断
器、１０ 制御装置、Ｘ 系統リアクタンス、Ｚ系統イ
ンピーダンス。
コンデンサ（無効電力供給装置）、５，６ シャ断
器、１０ 制御装置、Ｘ 系統リアクタンス、Ｚ系統イ
ンピーダンス。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年１月１１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２４】図５はこの発明の実施例１による負荷圧管
理制御装置を示す構成図であり、図において、０はこの
装置が対象とする負荷の接続される母線、１は負荷に電
力を供給する電源系統、２は電源と負荷とを連係する受
電用のタップ切り替え器付き変圧器（電圧調整装置）、
３は負荷、４はこの負荷３のとる電力の力率を改善する
無効電力供給装置としてのコンデンサ、５は負荷３への
供給を断続するシャ断器、６は無効電力供給装置４の使
用，除外を行うシャ断器、７，８はそれぞれ負荷３及び
無効電力供給装置４の電流を計測するための電流変成
器、９は母線０の電圧を計測するための電圧変成器であ
る。
理制御装置を示す構成図であり、図において、０はこの
装置が対象とする負荷の接続される母線、１は負荷に電
力を供給する電源系統、２は電源と負荷とを連係する受
電用のタップ切り替え器付き変圧器（電圧調整装置）、
３は負荷、４はこの負荷３のとる電力の力率を改善する
無効電力供給装置としてのコンデンサ、５は負荷３への
供給を断続するシャ断器、６は無効電力供給装置４の使
用，除外を行うシャ断器、７，８はそれぞれ負荷３及び
無効電力供給装置４の電流を計測するための電流変成
器、９は母線０の電圧を計測するための電圧変成器であ
る。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１４】 この発明の実施例２による負荷管理制御装
置を示す構成図である。
置を示す構成図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１０】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩丸 明史 神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番２号 三 菱電機株式会社制御製作所内
Claims (3)
- 【請求項１】 タップ切り替え器付き変圧器、同変圧器
のタップを調整する電圧調整装置，無効電力供給装置及
び使用除外を司る制御装置等を組み合わせた構成を持つ
系統の受電端側変電所に設置され、系統電圧の検出に加
えて、有効電力，無効電力の検出を行った上、前記無効
電力供給装置を使用あるいは除外して系統電圧及び潮流
状態を変化せしめ、この結果生じた電圧，無効電力変化
を用いて演算判定を行って系統リアクタンスを推定し、
推定した系統リアクタンスを用いつつ、前記変圧器のタ
ップ切り替え操作と前記無効電力供給装置の使用，除外
操作を関係付けて操作制御を行い、受電側系統の電圧，
力率を所望の範囲に収めるようにした制御装置を具備し
たことを特徴とする負荷管理制御装置。 - 【請求項２】 タップ切り替え器付き変圧器、同変圧器
のタップを調整する電圧調整装置，無効電力供給装置及
び使用除外を司る制御装置等を組み合わせた構成を持つ
系統の受電端側変電所に設置され、系統電圧の検出に加
えて、有効電力，無効電力の検出を行った上、有効電
力，無効電力，電圧の変化を監視検出し、これら変化を
用いた演算判定を行って系統インピーダンスを推定し、
この系統インピーダンスを用いて系統状態量の変化を確
認した後、前記変圧器のタップ切り替え操作と前記無効
電力供給装置の使用，除外操作を関係付けて操作制御を
行い、受電側系統の電圧，有効電力，無効電力が所望の
関係を満足するようにした制御装置を具備したことを特
徴とする負荷管理制御装置。 - 【請求項３】 タップ切り替え器付き変圧器、同変圧器
のタップを調整する電圧調整装置，無効電力供給装置及
び使用除外を司る制御装置等を組み合わせた構成を持つ
系統の受電端側変電所に設置され、系統側及び負荷側の
高調波電圧又は電流を測定監視した上、請求項１又は２
において推定した、系統リアクタンス又はインピーダン
ス値を用いて、系統短絡容量と負荷潮流の大きさとを対
比した上、現在の系統における高調波の抑制水準を自動
設定し、近傍の高調波抑制装置、前記無効電力供給装置
等を起動する条件乃至は同運転の内容に関する情報を当
該装置の外部に通報する制御装置を具備したことを特徴
とする負荷管理制御装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6237914A JPH08103025A (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 負荷管理制御装置 |
| EP95107563A EP0704953A3 (en) | 1994-09-30 | 1995-05-17 | Load management and control apparatus |
| US08/845,432 US5798634A (en) | 1994-09-30 | 1997-04-25 | Load management and control apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6237914A JPH08103025A (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 負荷管理制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08103025A true JPH08103025A (ja) | 1996-04-16 |
Family
ID=17022321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6237914A Pending JPH08103025A (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 負荷管理制御装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5798634A (ja) |
| EP (1) | EP0704953A3 (ja) |
| JP (1) | JPH08103025A (ja) |
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| JP2017215956A (ja) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | エルエス産電株式会社Lsis Co., Ltd. | 無効電力補償システム及びその方法 |
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