JPH11191929A - 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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JPH11191929A
JPH11191929A JP9356678A JP35667897A JPH11191929A JP H11191929 A JPH11191929 A JP H11191929A JP 9356678 A JP9356678 A JP 9356678A JP 35667897 A JP35667897 A JP 35667897A JP H11191929 A JPH11191929 A JP H11191929A
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JP
Japan
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reactive power
target value
control device
output target
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JP9356678A
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Yoichi Kamimura
洋市 上村
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Toshiba Corp
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    • Y02E40/30Reactive power compensation

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

Abstract

(57)【要約】 【課題】線路保護リレーの誤動作対策及び発電機軸振動
との共振対策を不要とし、かつ送電電力を増大させる無
効電力補償装置の制御装置を提供すること。 【解決手段】電力系統に並列接続し、無効電力を供給す
る無効電力補償装置の制御装置において、系統負荷電流
を検出する検出手段と、仮想の直列リアクタンスを前記
系統負荷電流が通過したときに発生する無効電力と等価
な無効電力を発生するように無効電力補償装置の出力目
標値を定める目標値設定手段とを備えているので、直列
コンデンサで問題となる線路保護リレーの誤動作対策、
発電機軸振動との共振対策が不要となり、送電線のリア
クタンスを等価的に低減し、送電電力の大きいときにも
出力が大きくなり過ぎずに系統事故に対する余力を備え
ており、送電限界を増大することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は送電電力を増大させ
る無効電力補償装置の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の無効電力補償装置の系統図を図3
に示す。この図において、電力系統1には送電線のリア
クタンス5にコンデンサ2及びリアクトル3が並列接続
されており、このリアクトル3には逆並列接続のサイリ
スタ4が直列に接続されている。系統電圧は計器用変圧
器8を介して制御装置6に入力される。
【0003】この制御装置6は図4に示すように、系統
電圧は系統電圧検出回路61にて検出された後、電圧基
準設定回路66で設定された電圧基準との偏差を電圧偏
差検出回路62で検出し、次に補償無効電力決定回路6
3でその偏差に増幅及び位相補償を行って補償無効電力
Qを決定し、点弧角決定回路64でコンデンサ2とリア
クトル3との無効電力出力の合計が補償無効電力Qに等
しくなるようにサイリスタ4の点弧角を決定し、また電
圧位相検出回路67で検出した電圧位相と前記点弧角と
が一致したときに点弧パルス発生回路65により点弧パ
ルスを出力し、これによりサイリスタ4を点弧してリア
クトル3を位相制御する。このように制御装置6により
位相制御が行われ、系統の電圧を高めに維持するように
無効電力を補償して送電電力を増大するようにしてい
る。また、変圧器7を介して調相設備10が電力系統1
に並列接続されている。
【0004】しかし、上記した従来方法は送電電力と無
関係に電圧を維持するために送電電力が大きいと、電圧
の低下も大きいため無効電力出力が大きくなり、系統事
故に備える余力がなくなる。
【0005】図5は送電電力を増大させる従来の他の方
法の系統図であり、電力系統1には送電線のリアクタン
ス5を低減するために直列コンデンサ11を送電線に直
列に挿入している。また、電力系統1には変圧器7を介
して調相設備10が並列接続されている。この従来方法
は送電電力、すなわち送電電流に応じた無効電力の補償
がなされるので、電圧が自然に低下して補償が過大にな
らないという特徴がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、直列コンデ
ンサは線路保護リレーの誤動作、発電機軸振動との共振
などの問題に対する対策が必要であるため現状ではあま
り使用されてなく、この方法とは別の方法による解決手
段が求められていた。
【0007】本発明(請求項1乃至請求項9対応)は上
記状況に鑑みてなされたもので、その目的は無効電力補
償装置を仮想の直列コンデンサと等価な効果が得られる
ように制御することにより、直列コンデンサで問題とな
る線路保護リレーの誤動作対策及び発電機軸振動との共
振対策を不要とし、送電線のリアクタンスを等価的に低
減し、送電電力の大きいときにも出力が大きくなり過ぎ
ずに系統事故に対する余力をもつと共に、送電電力を増
大させる無効電力補償装置の制御装置を提供することに
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項1は、電力系統に並列接続し、無効
電力を供給する無効電力補償装置の制御装置において、
系統負荷電流を検出する検出手段と、仮想の直列リアク
タンスを前記系統負荷電流が通過したときに発生する無
効電力と等価な無効電力を発生するように前記無効電力
補償装置の出力目標値を定める目標値設定手段とを備え
たことを特徴とする。
【0009】本発明の請求項2は、請求項1記載の無効
電力補償装置の制御装置において、出力目標値を定める
前記目標値設定手段は、検出した系統負荷電流Isと、
仮想の直列リアクタンスに対応する第1の設定値Xcと
から下式 Qr=−Xc*Is2 で算出されるQrを無効電力出力目標値とすることを特
徴とする。
【0010】本発明の請求項3は、請求項1記載の無効
電力補償装置の制御装置において、出力目標値を定める
前記目標値設定手段は、検出した系統負荷電流Isと、
検出した同じ電気所で系統に並列接続されている調相設
備の無効電力Qcと、仮想の直列リアクタンスに対応す
る第1の設定値Xcとから下式 Qr=−Xc*Is2 −Qc で算出されるQrを無効電力出力目標値とすることを特
徴とする。
【0011】本発明の請求項4は、請求項1記載の無効
電力補償装置の制御装置において、出力目標値を定める
前記目標値設定手段は、検出した系統負荷電流Isと、
検出した無効電力補償装置の端子電圧Vtと、仮想の直
列リアクタンスに対応する第1の設定値Xcから下式 Ir=Xc*Is2 /Vt で算出されるIrを無効電流出力目標値とすることを特
徴とする。
【0012】本発明の請求項5は、請求項1記載の無効
電力補償装置の制御装置において、出力目標値を定める
前記目標値設定手段は、検出した系統負荷電流Isと、
検出した無効電力補償装置の端子電圧Vtと、仮想の直
列リアクタンスに対応する第1の設定値Xcと、検出し
た同じ電気所で系統に並列接続されている調相設備の無
効電力Qcとから下式 Ir=(Xc*Is2 +Qc)/Vt で算出されるIrを無効電流出力目標値とすることを特
徴とする。
【0013】本発明の請求項6は、請求項1記載の無効
電力補償装置の制御装置において、前記無効電力補償装
置は、電力系統に並列接続されたコンデンサ及びリアク
トルと、前記リアクトルに直列接続された逆並列接続の
サイリスタと、出力目標値に応じて前記サイリスタの点
弧角を位相制御する制御手段とから構成されていること
を特徴とする。
【0014】本発明の請求項7は、請求項1記載の無効
電力補償装置の制御装置において、前記無効電力補償装
置は、電力系統に変圧器を介して交流側を接続された自
己消弧素子と、直流側にコンデンサなどの電源を持つ電
力変換器と、出力目標値に応じて電力変換器の無効電力
を制御するように点弧パルス制御を行うパルス制御手段
とから構成されていることを特徴とする。
【0015】本発明の請求項8は、請求項3記載の無効
電力補償装置の制御装置において、前記調相設備は、開
閉装置で開閉される並列インピーダンスであることを特
徴とする。
【0016】本発明の請求項9は、請求項5記載の無効
電力補償装置の制御装置において、前記調相設備は、開
閉装置で開閉される並列インピーダンスであることを特
徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して説明する。図1は本発明の第1実施例(請求項
1対応)の無効電力補償装置であり、図2は図1の制御
装置の構成図である。
【0018】図に示すように、本実施例が図3の従来の
無効電力補償装置と異なる構成は、電力系統1には変流
器12を設置し、この変流器12によって系統負荷電流
を検出し、仮想の直列コンデンサを前記系統負荷電流が
通過したときに発生する無効電力と等価な無効電力を発
生するように無効電力補償装置の出力目標値を定める制
御装置6Aを付加した点であり、その他の構成は同一で
あるので、同一部分には同一符号を付してその説明は省
略する。
【0019】この制御装置6Aは、図2に示すように系
統負荷電流検出回路68と、出力目標決定回路69と、
点弧角決定回路64と、点弧パルス発生回路65と、電
圧位相検出回路67とから構成されている。
【0020】そして、この制御装置6Aでは、系統負荷
電流検出回路68にり系統負荷電流を検出し、出力目標
決定回路69では設定した仮想の直列コンデンサをその
系統負荷電流が通過したときに発生する無効電力と等価
な無効電力を発生するように出力目標値を定める。点弧
角決定回路64では前記出力目標値が得られるようにサ
イリスタ4の点弧角を決定し、また電圧位相検出回路6
7で検出した電圧位相と前記点弧角とが一致したときに
点弧パルス発生回路65により点弧パルスを出力し、こ
れによりサイリスタ4を点弧してリアクトル3を位相制
御する。
【0021】本実施例によると、上記したような位相制
御が行われるので、直列コンデンサとほぼ等価な特性が
得られる。したがって、送電限界が増加し、また系統負
荷電流の大きさに応じた制御が行われることにより線路
保護リレーの誤動作対策、発電機軸振動との共振対策が
不要となり、送電電力の大きいときにも出力が大きくな
り過ぎずに系統事故に対する余力を備えており、送電限
界の増加が可能である。
【0022】本発明の第2実施例(請求項2対応)につ
いて説明する。本実施例では、無効電力出力目標値を、
検出した系統負荷電流Isと、仮想の直列リアクタンス
に対応する第1の設定値Xcとから下式 Qr=−Xc*Is2 で算出されるQrとする。
【0023】本実施例によれば、無効電力出力目標値を
Qrとすることにより、上記第1実施例と同様な効果で
ある線路保護リレーの誤動作対策、発電機軸振動との共
振対策が不要となり、送電電力の大きいときにも出力が
大きくなり過ぎずに系統事故に対する余力を備えて、送
電限界の増加が可能である。
【0024】本発明の第3実施例(請求項3対応)につ
いて説明する。本実施例では、無効電力出力目標値を、
検出した系統負荷電流Isと、検出した同じ電気所で系
統に並列されている調相設備13の無効電力Qcと、仮
想の直列リアクタンスに対応する第1の設定値Xcとか
ら下式 Qr=−Xc*Is2 −Qc で算出されるQrとする。
【0025】本実施例によれば、無効電力出力目標値を
Qrとすることにより、上記第1実施例と同様な効果で
ある線路保護リレーの誤動作対策、発電機軸振動との共
振対策が不要となり、送電電力の大きいときにも出力が
大きくなり過ぎずに系統事故に対する余力を備えて、送
電限界の増加が可能である。
【0026】本発明の第4実施例(請求項4対応)につ
いて説明する。本実施例では、無効電流出力目標値を、
検出した系統負荷電流Isと、検出した無効電力補償装
置の端子電圧Vtと、仮想の直列リアクタンスに対応す
る第1の設定値Xcから下式 Ir=Xc*Is2 /Vt で算出されるIrとする。
【0027】本実施例によれば、無効電流出力目標値を
Irとすることにより、上記第1実施例と同様な効果で
ある線路保護リレーの誤動作対策、発電機軸振動との共
振対策が不要となり、送電電力の大きいときにも出力が
大きくなり過ぎずに系統事故に対する余力を備えて、送
電限界の増加が可能である。
【0028】本発明の第5実施例(請求項5対応)につ
いて説明する。本実施例では、無効電流出力目標値を、
検出した系統負荷電流Isと、検出した無効電力補償装
置の端子電圧Vtと、仮想の直列リアクタンスに対応す
る第1の設定値Xcと、検出した同じ電気所で系統に並
列されている調相設備の無効電力Qcとから下式 Ir=(Xc*Is2 +Qc)/Vt で算出されるIrとする。
【0029】本実施例によれば、無効電流出力目標値を
Irとすることにより、線路保護リレーの誤動作対策、
発電機軸振動との共振対策が不要となり、送電電力の大
きいときにも出力が大きくなり過ぎずに系統事故に対す
る余力を備えて、送電限界の増加が可能となり、上記第
1実施例と同様な効果が得られる。
【0030】本発明の第6実施例(請求項6対応)につ
いて説明する。本実施例では、無効電力補償装置が、電
力系統1に並列接続されたコンデンサ2とリアクトル3
と、前記リアクトルに直列接続された逆並列接続のサイ
リスタ4と、出力目標値に応じて前記サイリスタの点弧
角を位相制御する制御手段6Aとから構成されている。
【0031】本実施例によれば、制御手段6Aにより出
力目標値に応じてサイリスタの点弧角を位相制御するこ
とにより、線路保護リレーの誤動作対策、発電機軸振動
との共振対策が不要となり、送電電力の大きいときにも
出力が大きくなり過ぎずに系統事故に対する余力を備え
ており、送電限界の増加が可能となり、上記第1実施例
と同様な効果が得られる。
【0032】本発明の第7実施例(請求項7対応)につ
いて説明する。本実施例では、無効電力補償装置が、電
力系統に変圧器を介して交流側を接続され、直流側にコ
ンデンサなどの電源を接続された自己消弧素子からなる
電力変換器と、出力目標値に応じて電力変換器の無効電
力出力を制御するように点弧パルス制御を行う制御手段
6Aとから構成されている。
【0033】本実施例によれば、制御手段6Aにより出
力目標値に応じてサイリスタの点弧角を位相制御するこ
とにより、線路保護リレーの誤動作対策、発電機軸振動
との共振対策が不要となり、送電電力の大きいときにも
出力が大きくなり過ぎずに系統事故に対する余力を備え
ており、送電限界の増加が可能となり、上記第1実施例
と同様な効果が得られる。
【0034】本発明の第8実施例(請求項8対応)につ
いて説明する。本実施例では、上記第3実施例の調相設
備の代わりに、開閉装置で開閉される並列コンデンサあ
るいは並列リアクトルあるいは並列コンデンサと並列リ
アクトルを用いているが、本実施例も第3実施例と同様
な効果が得られる。
【0035】本発明の第9実施例(請求項9対応)につ
いて説明する。本実施例では、上記第5実施例の調相設
備の代わりに、検出する系統負荷電流が送電線の電流あ
るいは変圧器の電流あるいは送電線と変圧器の電流の合
計を用いているが、本実施例も第5実施例と同様な効果
が得られる。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明(請求項1
乃至請求項9対応)によれば、直列コンデンサと等価な
特性が得られるように無効電力出力を制御するので、直
列コンデンサで問題となる線路保護リレーの誤動作対
策、発電機軸振動との共振対策が不要となり、送電線の
リアクタンスを等価的に低減し、送電電力の大きいとき
にも出力が大きくなり過ぎずに系統事故に対する余力を
備えて、送電限界を増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の無効電力補償装置の系統
図。
【図2】図1の制御装置の構成図。
【図3】従来の無効電力補償装置の系統図。
【図4】図3の制御装置の構成図。
【図5】従来の直列コンデンサを用いた系統図。
【符号の説明】
1…電力系統、2…コンデンサ、3…リアクトル、4…
サイリスタ、5…送電線、6,6A…制御装置、7…変
圧器、8,9…計器用変圧器、10…調相設備、11…
直列コンデンサ、12…計器用変流器、61…系統電圧
検出回路、62…電圧偏差検出回路、63…補償無効電
力決定回路、64…点弧角決定回路、65…点弧パルス
発生回路、66…電圧基準設定回路、67…電圧位相検
出回路、68…系統負荷電流検出回路、69…出力目標
決定回路。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力系統に並列接続し、無効電力を供給
    する無効電力補償装置の制御装置において、系統負荷電
    流を検出する検出手段と、仮想の直列リアクタンスを前
    記系統負荷電流が通過したときに発生する無効電力と等
    価な無効電力を発生するように前記無効電力補償装置の
    出力目標値を定める目標値設定手段とを備えたことを特
    徴とする無効電力補償装置の制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の無効電力補償装置の制御
    装置において、出力目標値を定める前記目標値設定手段
    は、検出した系統負荷電流Isと、仮想の直列リアクタ
    ンスに対応する第1の設定値Xcとから下式 Qr=−Xc*Is2 で算出されるQrを無効電力出力目標値とすることを特
    徴とする無効電力補償装置の制御装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の無効電力補償装置の制御
    装置において、出力目標値を定める前記目標値設定手段
    は、検出した系統負荷電流Isと、検出した同じ電気所
    で系統に並列接続されている調相設備の無効電力Qc
    と、仮想の直列リアクタンスに対応する第1の設定値X
    cとから下式 Qr=−Xc*Is2 −Qc で算出されるQrを無効電力出力目標値とすることを特
    徴とする無効電力補償装置の制御装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の無効電力補償装置の制御
    装置において、出力目標値を定める前記目標値設定手段
    は、検出した系統負荷電流Isと、検出した無効電力補
    償装置の端子電圧Vtと、仮想の直列リアクタンスに対
    応する第1の設定値Xcから下式 Ir=Xc*Is2 /Vt で算出されるIrを無効電流出力目標値とすることを特
    徴とする無効電力補償装置の制御装置。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の無効電力補償装置の制御
    装置において、出力目標値を定める前記目標値設定手段
    は、検出した系統負荷電流Isと、検出した無効電力補
    償装置の端子電圧Vtと、仮想の直列リアクタンスに対
    応する第1の設定値Xcと、検出した同じ電気所で系統
    に並列接続されている調相設備の無効電力Qcとから下
    式 Ir=(Xc*Is2 +Qc)/Vt で算出されるIrを無効電流出力目標値とすることを特
    徴とする無効電力補償装置の制御装置。
  6. 【請求項6】 請求項1記載の無効電力補償装置の制御
    装置において、前記無効電力補償装置は、電力系統に並
    列接続されたコンデンサ及びリアクトルと、前記リアク
    トルに直列接続された逆並列接続のサイリスタと、出力
    目標値に応じて前記サイリスタの点弧角を位相制御する
    制御手段とから構成されていることを特徴とする無効電
    力補償装置の制御装置。
  7. 【請求項7】 請求項1記載の無効電力補償装置の制御
    装置において、前記無効電力補償装置は、電力系統に変
    圧器を介して交流側を接続された自己消弧素子と、直流
    側にコンデンサなどの電源を持つ電力変換器と、出力目
    標値に応じて電力変換器の無効電力を制御するように点
    弧パルス制御を行うパルス制御手段とから構成されてい
    ることを特徴とする無効電力補償装置の制御装置。
  8. 【請求項8】 請求項3記載の無効電力補償装置の制御
    装置において、前記調相設備は、開閉装置で開閉される
    並列インピーダンスであることを特徴とする無効電力補
    償装置の制御装置。
  9. 【請求項9】 請求項5記載の無効電力補償装置の制御
    装置において、前記調相設備は、開閉装置で開閉される
    並列インピーダンスであることを特徴とする無効電力補
    償装置の制御装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040004849A (ko) * 2002-07-05 2004-01-16 주식회사 포스코 무효전력 보상기능을 가진 용접기
CN106885953A (zh) * 2015-12-16 2017-06-23 中国二十冶集团有限公司 自动无功补偿控制器的调试方法

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