JPH08214459A - 無効電力補償装置の制御装置 - Google Patents

無効電力補償装置の制御装置

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JPH08214459A
JPH08214459A JP7018106A JP1810695A JPH08214459A JP H08214459 A JPH08214459 A JP H08214459A JP 7018106 A JP7018106 A JP 7018106A JP 1810695 A JP1810695 A JP 1810695A JP H08214459 A JPH08214459 A JP H08214459A
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JP
Japan
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voltage
reactive power
control
voltage fluctuation
fluctuation
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Withdrawn
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JP7018106A
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English (en)
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Norihisa Nagasaki
則久 長崎
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Nissin Electric Co Ltd
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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
    • Y02E40/30Reactive power compensation

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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電力系統の微小電圧変動時と大擾乱等の大幅
電圧変動時の両方で電圧変動幅を抑制する無効電力補償
装置の制御装置。 【構成】 系統電圧Vと所定の基準電圧Vref の電圧偏
差△Vをべき乗して所定の制御系ゲインKの制御回路6
に出力する演算回路7を付設する。演算回路7に入力さ
れる電圧偏差△Vがマイナス値であればこれを判別し
て、演算回路7のべき乗信号にマイナス符号を付け加え
る符号判別回路8を演算回路7に並列接続する。電圧偏
差△Vをべき乗することで、見かけ上のスロープリアク
タンスXSL=1/Kが微小電圧変動時に従来程度に大き
くなり、大擾乱発生等の大幅電圧変動時には従来より大
幅に小さくなって、特に電力系統の大幅電圧変動時の電
圧変動幅を小さく抑制して、無効電力補償装置3を制御
することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電力系統の無効電力を
制御して系統安定化、系統電圧変動抑制を行う無効電力
補償装置の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】変電所等の交流電源から系統母線を通し
て負荷に給電する電力系統等に設置される無効電力補償
装置は、一般に電力系統の系統電圧Vと所定の基準電圧
(目標電圧)Vref との電圧偏差△Vに応じて無効電力
を制御することで、電力系統の系統安定化と電圧変動抑
制を行う。この種の無効電力補償装置の基本的な制御装
置例を図4に示す。
【0003】図4の制御装置1’は、系統母線2から変
圧器4を介して得られた系統電圧Vと、予め設定された
所定の基準電圧Vref の電圧偏差△Vを加算器5で求
め、この電圧偏差△Vを制御回路6に入力している。制
御回路6は、時定数をTとした一次遅れ回路で、入力さ
れた電圧偏差△Vに一定の制御系ゲインKを乗算して得
られた制御出力指令値Iで無効電力補償装置3を制御す
る。無効電力補償装置3は、系統母線1にサイリスタ制
御リアクトルと調相用コンデンサを並列接続して構成さ
れ、サイリスタ制御リアクトルのサイリスタが制御回路
6の制御出力指令値Iに基づいて位相制御されて、系統
母線2の無効電力Qを制御する。従って、無効電力補償
装置3の補償量△Iは、制御装置1’における電圧偏差
△Vに比例する。
【0004】図3に無効電力補償装置3のV−Q特性を
示す。図3の横軸は無効電力補償装置3の補償量△I
(マイナスは進みVarを表す)が示され、縦軸は系統電
圧Vが基準電圧Vref から何%ずれているかの電圧偏差
△Vの測定値が示される。横軸のFは装置容量を示す。
【0005】図3の直線状グラフa、bは、電力系統の
各状態での系統特性で、グラフaが系統母線2に電圧変
動が無い定常時特性であり、グラフbが系統母線2に負
荷変動等で微小な電圧変動がある微小電圧変動時特性で
ある。また、図3の直線状グラフcは、系統母線2の電
圧変動が大きく発生したときの大幅電圧変動時特性で、
例えば系統母線2が雷等で断線して復帰不可能になっ
て、送電が図4の鎖線で示す別の系統母線2’に切換え
られたような大擾乱時の特性である。また、図3の直線
状グラフmは、図4の制御方式による制御系特性であ
る。
【0006】系統母線2の電圧変動には、電圧降下変動
と電圧上昇変動があり、ほとんどは負荷変動や大擾乱時
の電圧降下変動であることから、系統母線2に電圧変動
が無い定常時で無効電力補償の必要の無い場合は、マイ
ナスの例えば−5MVarで定常運転するようにしてあ
る。つまり、定常時特性グラフaと基準電圧Vref が−
5Varで交わり、この交点が定常時における無効電力補
償装置3の運転点D0 となる。無効電力補償装置3の出
力が−5Var以下のときに系統母線2の電圧降下変動が
抑制され、−5Varから0Varのときに系統母線2の電
圧上昇変動が抑制される。
【0007】また、図4の制御装置1’による無効電力
補償装置3の補償量△Iは、系統電圧Vと基準電圧Vre
f の電圧偏差△Vに比例させた△I=K・Vref ・△V
の関係式で求められる。ここで、XSL=1/Kをスロー
プリアクタンスと呼ぶと、このスロープリアクタンスX
SLは各グラフa、b、cの傾きを表し、△VがXSL(P.
U.)となったとき電流値△Iが無効電力補償装置3の定
格電流となることを示す。例えば、K=11.11でX
SL=9%の場合、系統電圧Vが図の+1・5%から−
7.5%の△9%変化すると、無効電力補償装置3の出
力が0から装置容量の−30MVarの定格値まで変化す
る。
【0008】系統母線2が定常状態から負荷変動等で微
小電圧変動系統に変更されると、無効電力補償装置3は
図3における微小電圧変動時特性グラフbと制御系特性
グラフmの交点の運転点D1 で安定して運転が継続され
る。また、定常状態の系統母線2に大擾乱発生で大きな
電圧降下変動が生じた場合、無効電力補償装置3は図3
における大幅電圧変動時特性グラフcと制御系特性グラ
フmの交点の運転点D 2 で安定して運転が継続される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】図4の制御装置1’に
おいては、系統母線2が定常状態から微小電圧変動状態
に変更された場合、無効電力補償装置3の電圧変動幅が
小さくて良好な安定度で運転を継続する。ところが、系
統母線2が大擾乱発生等で大幅電圧変動状態に変わった
場合、図3の運転点D2 に示されるように、−3%近い
低電圧で運転が継続されることになり、大幅電圧変動時
の電圧変動抑制効果に劣る問題があった。また、大幅電
圧変動時において無効電力補償装置3の運転点D2 は、
装置容量Fの約半分の制御領域にあるため、装置容量F
の半分程度しか有効利用できない欠点があった。
【0010】また、制御装置1’におけるスロープリア
クタンスXSLを小さくして、図3の制御系特性グラフm
の傾きを小さくすると、大擾乱等の大幅電圧変動時の電
圧変動幅が小さく抑制できて制御効果が高められる。し
かし、このようにすると微小電圧変動時の微小な電圧変
動による制御出力変動が大きくなって感度が良くなり過
ぎる結果、微小電圧変動時の安定性が低下する問題が生
じる。
【0011】本発明の目的は、微小電圧変動時と大幅電
圧変動時共に電圧変動幅を十分に抑制し得る無効電力補
償装置の制御装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、電力系統の系
統電圧Vと所定の基準電圧Vref の電圧偏差△Vに応じ
た制御入力に所定の制御系ゲインKを乗算する制御回路
の制御出力で、電力系統の無効電力を制御して系統安定
化及び電圧変動抑制を行う無効電力補償装置の制御装置
であって、電圧偏差△Vのべき乗値を制御回路に入力す
る演算回路を付加したことにより、上記目的を達成する
ものである。
【0013】
【作用】系統電圧Vと所定の基準電圧Vref の電圧偏差
△Vの2乗値或いはそれ以上のべき乗値を制御入力とす
る制御回路を用いることで、見かけ上のスロープリアク
タンスが電圧偏差△Vに応じて変化する。このときのス
ロープリアクタンスは、定常時と微小電圧変動時に等価
的に大きく、大擾乱等の大幅電圧変動時には小さく変化
して、微小電圧変動時と大幅電圧変動時共に無効電力補
償装置に良好な電圧抑制効果を発揮させる。また、大幅
電圧変動時のスロープリアクタンスの減少効果で、大幅
電圧変動時の電圧変動が小さく抑制でき、かつ、無効電
力補償装置全体の装置容量の有効利用率が高まる。
【0014】
【実施例】図1に示される本発明実施例の制御装置1
は、系統電圧Vと所定の基準電圧Vref の電圧偏差△V
を2乗或いはそれ以上にべき乗して制御回路6に出力す
る演算回路7を付設したことを特徴とする。演算回路7
には符号判別回路8が並列接続される。符号判別回路8
は、演算回路7に入力される電圧偏差△Vがマイナス値
であればこれを判別して、演算回路7のべき乗された制
御出力にマイナス符号を付け加える。つまり、演算回路
7でべき乗される電圧偏差△Vが0%未満のマイナス値
の場合、これを偶数でべき乗するとプラス値になって制
御回路6が誤動作するので、この誤動作を防止するため
に演算回路7に符号判別回路8が付設される。
【0015】演算回路7は、系統母線2の種類に応じた
数値で電圧偏差△Vをべき乗する。例えば、系統母線2
が電鉄き電系統のものである場合は、電圧偏差△Vを2
〜3乗するのが適正であり、ここで演算回路7が電圧偏
差△Vを2乗して制御回路6に入力したときの制御系特
性を図3のグラフnに示すと、見かけ上のスロープリア
クタンスXSL=1/Kが電圧偏差△Vの値に応じて曲線
的に変化することが分かる。
【0016】即ち、系統母線2が定常状態か微小電圧変
動状態にあるときの電圧偏差△Vは、通常において−1
%未満の範囲にあり、この範囲の電圧偏差△Vの2乗値
を制御入力とする制御回路6の制御出力による無効電力
補償装置3の補償量は、従来装置の場合とほとんど同様
である。このことは、図3の本発明による制御系特性グ
ラフnと従来の制御系特性グラフmが、定常時と微小電
圧変動時の範囲で大きなスロープリアクタンスで近似し
ていることから明白であり、本発明が従来同様に微小電
圧変動時の電圧抑制を効果的に行うことが分かる。
【0017】電圧偏差△Vが−1%を超えていく程、見
かけ上のスロープリアクタンスが電圧偏差△Vに応じて
低下する変化をして、大幅電圧変動時の制御領域が広が
る。そして、系統母線2が大擾乱等で大幅電圧変動状態
に変更されたとき、大幅電圧変動時特性グラフcと制御
系特性グラフnの交点の運転点D3 で運転が継続され
る。この運転点D3 での電圧降下は、従来の運転点D2
の半分以下に抑制され、大幅電圧変動時の電圧変動抑制
を効果的に行う。また、運転点D3 は、従来の運転点D
2 より広い制御領域にあるため、装置容量Fの有効利用
率が高くなる。
【0018】尚、図1と図4の制御回路6における制御
系ゲインKは、原理的には同一の一定値のものが使用さ
れるが、実際は制御回路6の制御入力に適応した制御出
力をするように、夫々のゲイン値が多少相違させて設定
される。
【0019】次に、図2に示す電力系統の模擬回路を使
った実験結果を説明する。図2の模擬回路は、2回線の
系統母線2、2’で交流電源9を負荷10に送電する電
力系統を示す。各系統母線2、2’が66kV送電線
で、夫々の無効電力補償装置3の容量が共に−30MV
ar、調相用コンデンサCで進相−5MVar発生の状態に
して、負荷変動による微小電圧変動時と、系統事故によ
り系統母線2’を切り離し(図2の×印に示す)、1回
線の運用に変更するという大擾乱を発生させたときの大
幅電圧変動時の電圧変動と補償量変動を過渡波形計算プ
ログラム(EMTP)にて解析を行った結果を、次の表
1に示す。
【0020】
【表1】
【0021】表1に示すように、微小電圧変動時の電圧
変動と補償量変動は、従来と本発明で若干の差がある
が、両者共に良好な電圧抑制効果を発揮することが分か
る。また、大擾乱発生による大幅電圧変動時において
は、従来の電圧変動が−2.7%と低電圧で運転継続す
るのに対して、本発明の電圧変動は−1.3%となり、
従来の半分程度に電圧変動幅を抑制することができる。
また、大幅電圧変動時の補償量変動が従来の−8.2M
Varに対して、本発明は−13.6MVarと大幅に増大
し、その分、装置容量Fの利用率が向上したことが分か
る。
【0022】以上の実施例は、通常の負荷系統に適用し
たものであるが、本発明は他の電力系統にも適用でき、
適用する電力系統の種類により電圧偏差のべき乗値が決
められる。例えば、アーク炉のような瞬間的な大電流に
よる無効電力を補償する装置においては、電圧偏差を5
乗や6乗するのが効果的である。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、電力系統の系統電圧と
所定の基準電圧の電圧偏差のべき乗値を制御入力とする
制御回路で無効電力補償装置の補償量を制御するため、
見かけ上のスロープリアクタンスが電圧偏差値に応じて
曲線的に変化して、電力系統の定常時と微小電圧変動時
にスロープリアクタンスが等価的に大きく、大擾乱等の
大幅電圧変動時に小さくなって、微小電圧変動時と大幅
電圧変動時共に無効電力補償装置に良好な電圧抑制効果
を発揮させることができるようになる。
【0024】また、大幅電圧変動時のスロープリアクタ
ンスの減少効果で、大幅電圧変動時の電圧変動幅が小さ
く抑制できて、系統の電圧抑制効果が安定し、更に、無
効電力補償装置全体容量の有効利用率の向上化が可能と
なる。
【0025】また、従来の制御装置の制御回路の前段に
電圧偏差をべき乗する回路構成的に簡単で低コストの演
算回路を追加するだけてよいので、各種の電力系統への
適用が設備投資的有利に実施できる、汎用性の高い無効
電力補償装置の制御装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す無効電力補償装置とその
制御装置の回路ブロック図
【図2】本発明と従来の実験解析データを説明するため
の電力系統模擬回路図
【図3】本発明と従来の制御装置における無効電力補償
装置のV−Q特性図
【図4】従来の無効電力補償装置とその制御装置の回路
ブロック図
【符号の説明】
1 制御装置 3 無効電力補償装置 6 制御回路 7 演算回路 V 系統電圧 △V 電圧偏差 K 制御系ゲイン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力系統の系統電圧と所定の基準電圧の
    電圧偏差に応じた制御入力に所定の制御系ゲインを乗算
    する制御回路の制御出力で、電力系統の無効電力を制御
    して系統安定化及び電圧変動抑制を行う無効電力補償装
    置を制御する制御装置であって、電圧偏差のべき乗値を
    制御回路の制御入力とする演算回路を付加したことを特
    徴とする無効電力補償装置の制御装置。
JP7018106A 1995-02-06 1995-02-06 無効電力補償装置の制御装置 Withdrawn JPH08214459A (ja)

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JP (1) JPH08214459A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101034542B1 (ko) * 2008-10-31 2011-05-12 한국전력공사 무효 전력 보상 장치 제어기
JP2019187224A (ja) * 2018-04-03 2019-10-24 富士電機株式会社 電力系統の監視制御システム、及び、無効電力補償装置の制御定数設定支援システム

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KR101034542B1 (ko) * 2008-10-31 2011-05-12 한국전력공사 무효 전력 보상 장치 제어기
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Effective date: 20020507