JPH11262182A - 無効電力補償装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＴＣＲ型無効電力補償装置によれば、軽量負荷
時、定格の５０％程度の待機用無効電力がサイリスタ制
御リアクトルから出力され、リアクトルとフィルタ兼進
相コンデンサは等容量であるため、定格の５０％分、過
進相となる。そのため、系統電圧を上昇させて過電圧等
の不具合を生じる。 【解決手段】フィルタ兼進相コンデンサが並列接続され
たリアクトルをサイリスタ位相制御により出力制御して
補償用無効電力を出力する無効電力補償装置の制御装置
であって、変動負荷の無効電力変動分ΔＱと待機値との
加算値に基づき作成したサイリスタ点弧角信号Ｓｇでサ
イリスタ位相制御する制御装置において、待機値設定器
は、無効電力検出器５出力に接続された低域濾波器１３
と、低域濾波器１３出力と加算器８入力との間に接続さ
れた上下限付きリミッタ回路１４とを具備し、リミッタ
回路出力信号から待機値Ｑｂ’を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、サイリスタ制御リ
アクトルで構成され、電力系統の無効電力変動を補償し
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
の制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】変電所等の系統電源から系統母線を通し
て負荷に給電する電力系統等では、無効電力変動により
系統電圧変動を引き起こす大容量のアーク炉、電車負
荷、鉄鋼圧延負荷等の変動負荷に対しては、系統電源と
その変動負荷との間に変動負荷による無効電力を補償す
る無効電力補償装置を設けており、その一例としてＴＣ
Ｒ（Thyristor Controlled Reactor ）型無効電力補
償装置（以下、ＳＶＣと称す）を図２の一般的系統回路
を参照して次に示す。図において（Ｖｓ）は系統電源、
（Ｘｓ）は系統インピーダンス、（ＣＴ）は負荷電流検
出用変流器、（ＰＴ）は系統電圧検出用変圧器、（１）
は変動負荷、（２）は系統母線、（３）はサイリスタ制
御リアクトル、（４）はＳＶＣ制御装置である。上記負
荷（１）はアーク炉等の変動負荷で無効電力を発生し、
系統母線（２）を介して系統電源（Ｖｓ）に接続され
る。

【０００３】サイリスタ制御リアクトル（３）は、遅相
無効電力（ＴＣＲ電流）（Ｑｒ）を発生するリアクトル
（Ｒａ）と、サイリスタ点弧角信号（サイリスタゲート
パルス）（以下、点弧角信号と称する。）（Ｓｇ）によ
り位相制御されて無効電力（Ｑｒ）を０から定格無効電
力量、即ち０〜定格１００％まで出力制御するサイリス
タ（Ｔｈ）と、サイリスタ（Ｔｈ）に適した電圧まで降
圧させる降圧変圧器（Ｔａ）とを直列接続したもので、
負荷（１）と並列に系統母線（２）に接続される。且
つ、進相無効電力（Ｑｃ）を発生する進相コンデンサ
（Ｃ）がサイリスタ制御リアクトル（３）に並列に系統
母線（２）に接続される。又、進相コンデンサ（Ｃ）に
リアクトル（Ｒｂ）を直列接続してフィルタを構成し、
サイリスタ位相制御によって発生する高調波を吸収す
る。

【０００４】制御装置（４）は、負荷電流（ＩL ）と系
統電圧（ＶL ）から負荷（１）の無効電力（ＱL ）を検
出する無効電力検出器（５）と、無効電力（ＱL ）から
直流分をカットして変動分（ΔＱ）を検出する高域濾波
器（６）と、サイリスタ制御リアクトル（３）から待機
用無効電力（Ｑｒｂ）を出力するための待機値（Ｑｂ）
を設定する待機値設定器（７）と、無効電力変動分（Δ
Ｑ）と待機値（Ｑｂ）とを加算する加算器（８）と、加
算器出力に基づき点弧角信号（Ｓｇ）を作成する点弧角
変換器（９）と、点弧角信号（Ｓｇ）を増幅してサイリ
スタ（Ｔｈ）に送出するパルス増幅器（１０）とを有す
る。

【０００５】上記待機値設定器（７）は無効電力変動分
（ΔＱ）に対してフリッカ補償効果を高めるため、無効
電力（Ｑｒ）を定格の５０％程度に常時、待機させてお
く待機用無効電力（Ｑｒｂ）を出力するための待機値
（Ｑｂ）を設定する。そして、無効電力変動分（ΔＱ）
に待機値（Ｑｂ）を加算することにより無効電力（Ｑ
ｒ）は無効電力（ＱL ）に応じて定格５０％程度の待機
用無効電力（Ｑｒｂ）を中心に上下に５０％ずつ変動す
る。この時、待機値（Ｑｂ）は固定的に設定されるた
め、無負荷時でも定格の５０％程度の待機用無効電力
（Ｑｒｂ）が常に出力されている。又、電圧信号に変換
した無効電力変動分（ΔＱ）に待機値（Ｑｂ）の電圧を
加算する。

【０００６】又、サイリスタ点弧角は系統電圧ピークと
なる位相からサイリスタ点弧に到るまでの位相角で、電
源周波数の半サイクル毎に設定され、半サイクル終了時
までにサイリスタ（Ｔｈ）はＯＦＦする。そして、無効
電力変動分（ΔＱ）と待機値（Ｑｂ）の加算値に基づき
作成した点弧角信号（Ｓｇ）によりサイリスタ点弧角
（β）を設定して連続的に位相制御し、負荷（１）の無
効電力変動に応じて最適の補償用遅相無効電力（Ｑｒ）
を出力する。

【０００７】上記構成によれば、変圧器（ＰＴ）、変流
器（ＣＴ）で検出した系統電圧（ＶL ）と負荷電流（Ｉ
L ）から負荷（１）による無効電力（ＱL ）を検知する
と、その変動分（ΔＱ）に待機値（Ｑｂ）を加算する。
それに基づき作成した点弧角信号（Ｓｇ）によりサイリ
スタ（Ｔｈ）を点弧角制御し、負荷変動による無効電力
（ＱL ）に対し、サイリスタ（Ｔｈ）の位相制御により
無効電力（ＱL ）と逆位相の補償用無効電力（Ｑｒ）を
生成する。例えば無効電力（ＱL ）が０から遅相側に増
加する場合、補償用無効電力（Ｑｒ）は定格１００％か
ら減少する方向に向かう。それにより両者の加算値（Ｑ
L ＋Ｑｒ）を一定化して系統の無効電力変動（ＱL ）を
連続的に打ち消し補償し、更に進相コンデンサ（Ｃ）の
進相無効電力（Ｑｃ）により無効電力（ＱL ＋Ｑｒ）を
進相させて力率を改善する（ＱL＋Ｑｒ＋Ｑｃ＝０）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述のＳＶＣによれ
ば、負荷（１）の無効電力が或る程度、大きい場合、不
具合は生じない。ところが、軽量又は無負荷時で負荷
（１）による無効電力（ＱL）が低く、変動分（ΔＱ）
が殆ど無い場合、無効電力（Ｑｒ）は定格の５０％程度
の待機用無効電力（Ｑｒｂ）で待機しているため、（Ｑ
L ＋Ｑｒ）＝（Ｑｒｂ）＝＋５０％（定格負荷では、Ｑ
L ＋Ｑｒ＝＋１００％）となる。しかもリアクトル（Ｒ
ａ）と進相コンデンサ（Ｃ）は等容量（容量比１００
％）であるため、（Ｑｃ）＝−１００％となって、（Ｑ
L ＋Ｑｒ＋Ｑｃ）＝−５０％（定格負荷では０）とな
り、定格の５０％分、過進相となって系統側に定格５０
％の進相電流が流れる。そのため、系統電圧（ＶL ）を
上昇させて電源電圧（Ｖｓ）よりも高くなり、系統イン
ピーダンス（Ｘｓ）の条件によっては、同一系統に接続
された他設備に過電圧等の不具合を生じることがある。

【０００９】本発明の目的は、サイリスタ制御リアクト
ルから待機用無効電力を出力するための待機値を負荷の
無効電力値に応じて自動的に変化させ、軽負荷時に過進
相によって生じる過電圧等の不具合を防止したＳＶＣの
制御装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、遅相無効電力
を発生するリアクトルにフィルタ兼進相コンデンサを並
列接続して系統母線に接続し、サイリスタ位相制御によ
り上記リアクトルを制御して出力した補償用無効電力に
より負荷の無効電力変動を打ち消し補償する無効電力補
償装置の制御装置であって、変動負荷の無効電力を検出
する無効電力検出器と、上記無効電力検出器出力から直
流分をカットして無効電力変動分を検出する高域濾波器
と、リアクトルから待機用無効電力を出力するための待
機値を設定する待機値設定器と、上記無効電力変動分と
待機値とを加算する加算器と、上記加算器出力に基づき
サイリスタ点弧角信号を作成する点弧角変換器とを有
し、上記点弧角信号でサイリスタを位相制御して補償用
無効電力を出力させる制御装置において、上記待機値設
定器は、無効電力検出器出力に接続された低域濾波器
と、上記低域濾波器出力と加算器入力との間に接続され
た上下限付きリミッタ回路とを具備し、リミッタ回路出
力信号から待機値を設定して無効電力変動分に加算し、
サイリスタ点弧角信号を作成することを特徴とする。

【００１１】上記構成によれば、リアクトルから発生す
る待機用無効電力を出力するための待機値を負荷の無効
電力値に応じて自動的に変化させ、軽量負荷時に０〜定
格５０％の間で可変、定格負荷近傍では従来通り定格５
０％固定とし、それと負荷の無効電力変動分との加算値
から作成した点弧角信号によりサイリスタを位相制御し
て補償用無効電力を出力する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係るＳＶＣの制御装置の
実施の形態を図１（ａ）（ｂ）を参照して以下に説明す
る。まず図１（ａ）は本発明に係るＳＶＣの制御装置
（１１）の回路図を示し、図２に示す部分と同一部分に
は同一参照符号を付してその説明を省略する。相違する
点は待機値設定器（１２）の構成である。

【００１３】上記待機値設定器（１２）は、無効電力検
出器（５）の出力に接続された低域濾波器（１３）と、
低域濾波器（１３）の出力と加算器（８）の入力との間
に接続された上下限付きリミッタ回路（１４）とを具備
し、図１（ｂ）に示すように、リミッタ回路（１４）の
上限（Ｌａ）をＴＣＲ定格の５０％、下限（Ｌｂ）を０
％にそれぞれ設定する。尚、変動負荷の他に動力負荷等
の定常の無効電力がある場合、状況により下限（Ｌｂ）
を１０〜２０％に調整して力率を改善する。

【００１４】上記構成に基づき本発明の動作を次に説明
する。まず無効電力検出器（５）から出力された負荷
（１）の無効電力（ＱL ）を低域濾波器（１３）に通し
て定常的な無効電力信号（ＱL ’）を検出する。その信
号（ＱL ’）は負荷（１）のゆっくりとしたフリッカ等
に影響しない秒単位の無効電力信号で、それを更にリミ
ッタ回路（１４）に通し、図１（ｂ）に示すように、上
限をＴＣＲ定格の５０％、下限を０％又は状況により１
０〜２０％に制限する。

【００１５】そして、リミッタ回路出力信号から待機値
（Ｑｂ’）を設定し、高域濾波器（６）から出力された
無効電力変動分（ΔＱ）と待機値（Ｑｂ’）との加算値
に基づき点弧角変換器（９）で点弧角信号（Ｓｇ）を作
成する。その信号（Ｓｇ）により図２のサイリスタ（Ｔ
ｈ）を位相制御して負荷（１）の無効電力変動と逆位相
の補償用無効電力（Ｑｒ）を出力する。

【００１６】上記待機値（Ｑｂ’）は負荷の定常レベル
に応じて変動し、軽量負荷時には０〜定格５０％の間で
可変となり、それに対応する待機用無効電力（Ｑｒｂ）
は定格１００〜５０％の間で可変となる。例えば無負荷
時には待機値（Ｑｂ’）は０（但し、リミッタ回路の下
限は０）となり、図２のサイリスタ制御リアクトル
（３）から定格１００％の待機用無効電力（Ｑｒｂ）が
出力される。又、負荷の定常レベルが５０％以上になる
と、従来通りフリッカ補償効果を高めるため、待機値
（Ｑｂ’）はＴＣＲ定格５０％固定となる。

【００１７】尚、軽量負荷時に待機用無効電力（Ｑｒ
ｂ）は待機値（Ｑｂ’）の減少に応じて定格１００％側
へ上昇するため、定格１００％側へ向かう補償可能な無
効電力は減少するが、軽量負荷の無効電力変動分（Δ
Ｑ）も必然的に小さくなるため、従来同様のフリッカ抑
制作用が可能である。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、ＴＣＲ型ＳＶＣの制御
装置において変動負荷の値によりサイリスタ制御リアク
トルから待機用無効電力を出力するための待機値を自動
的に変動させたから、待機用無効電力の調整が可能とな
り、軽量又は無負荷時の過進相による電圧上昇を抑制出
来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明に係るＳＶＣの制御装置の系統
回路図。（ｂ）は本発明に係るリミッタ回路の上下限レ
ベルを示す入出力特性図。

【図２】従来のＳＶＣの制御装置の系統回路図。

【符号の説明】

５ 無効電力検出器 ６ 高域濾波器 ８ 加算器 ９ 点弧角変換器 １１ ＳＶＣ制御装置 １２ 待機値設定器 １３ 低域濾波器 １４ 上下限付きリミッタ回路 ΔＱ 無効電力変動分 Ｑｂ’待機値 Ｓｇ サイリスタ点弧角信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】遅相無効電力を発生するリアクトルにフィ
   ルタ兼進相コンデンサを並列接続して系統母線に接続
   し、サイリスタ位相制御により上記リアクトルを制御し
   て出力した補償用無効電力により負荷の無効電力変動を
   打ち消し補償する無効電力補償装置の制御装置であっ
   て、 変動負荷の無効電力を検出する無効電力検出器と、上記
   無効電力検出器出力から直流分をカットして無効電力変
   動分を検出する高域濾波器と、リアクトルから待機用無
   効電力を出力するための待機値を設定する待機値設定器
   と、上記無効電力変動分と待機値とを加算する加算器
   と、上記加算器出力に基づきサイリスタ点弧角信号を作
   成する点弧角変換器とを有し、上記点弧角信号でサイリ
   スタを位相制御して補償用無効電力を出力させる制御装
   置において、 上記待機値設定器は、無効電力検出器出力に接続された
   低域濾波器と、上記低域濾波器出力と加算器入力との間
   に接続された上下限付きリミッタ回路とを具備し、リミ
   ッタ回路出力信号から待機値を設定して無効電力変動分
   に加算し、サイリスタ点弧角信号を作成することを特徴
   とする無効電力補償装置の制御装置。