JPS58195220A - 電圧・無効電力自動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電力系統、％に変電所に設置された負荷時タッ
プ切換変圧器（ＬＲＴ）、電力用コンデンサ（８Ｃ）、
分路リアクトル（ＳＲ）などにより電圧及び無効電力を
規定値に制御する′電圧・無効電力自動制ａ装置に関す
る、。

系統での電力の需要と供給が満足な状１ｉＪＫあるか否
かは１周波数が規定値Ｋｍ持されているか。

また系統各部の電圧が規定１１１にあるか否かによって
知ることができる。質の良い安定した電力を供給するた
めにはこれら周波数や電圧、さらに系統各部のＩＩＡｆ
Ｌｖ所定の櫨に劃−する必要かあるが。

大別すると電力ＭｔＩＬや周波数を制御対象とする有効
電力側−と、Ｓ動電力の合理的配分や゛電圧の維持を目
標とする無効電力側−かある。

この無効電力側−において、変電所における電圧・無効
電力料−装置（Ｖ　Ｑ　ｒｌｊｌ偶醤置）装適用例ｖｗ
ｉＬ１図ｆ示す、上位系統と下位系統間には断路器Ｄ８
．Ｌや断器ＣＢ、負荷時タップ切換変圧器ＬＲＴ、電力
用コンデンサ８Ｃ，分路リアクトルＳＲｖ設け、ｆｆｉ
器ＣＴ、変成器Ｐ　Ｄ　、　Ｐ　Ｔ４）ＤＢ。

ＣＢの条件から電圧・無効電力制御装置ＶＱがＬＲＴの
タップ上げ下げ、８（：ｊｌｌびＳＨの開閉側（財）を
施す。

このＶＱ制ａｉｉ＊による制−は、つぎのようなＬＲＴ
、８Ｃ，５Ｒ（ｎ＠％性ヲ考［して決メナければならな
い。

（１）操作量の変化はＬＲでの４タップ切換、８Ｃ１、
：、、 □′ ８Ｒのしや＃？器オン・オフ層になるため段階的になる
、 （１１）　　轡作回数に制限がある。すなわち、ＬＲＴ
。

ＳＣおよびＳＲ用しゃ断器の椿点磯構の消耗により、＃
４．在のところＬＲＴは２０〜３０万回。

しゃ断器は８千〜１万２回が使用限界である。

一方、電力系統の一部を第２図に示すモデルで表し、Ｌ
ＲＴのタップをΔＴ、８Ｃ、ＳＲの調相設備をΔＢエニ
ットだけ変化させた場會、ＬＲＴ２次電圧Ｖ１通過無効
電力Ｑ（遅相分を正とする）のＩ化ｌｖ、ΔＱ′は次式
で表せる。

ΔＱｌ　：＝：　ｂ１ΔＴ　＋ｂｌΔＢ但し％　ａｌｌ
　ａ２ｅ　ｊｌｌ　＊　ｈｌ≧Ｏとする、この変化（ ΔＶ、Δｑ’ｖｍす制−効４にすΔＶ’　−Ａ　Ｑ′平
ｒｆｒ上にヲ 表わすと＠１１１１′のようになり、ａｌ・幻・１１・
ｂ２とベタトルｊ、ｍ（制御効果）との関係は次のよ　
　１うになる。

ａｌ　：　ｌ　ｓｉｎα　＋　　　　ａｌ　”　ｍ　Ｃ
ｏｇβｂ、＝　ｌ　ｃｏＳ　α　ｅ　　　　　ｂｘ　　
＝　ｍ　　ｓｔｎβ＠３図中、楓［＠域はＬＲ’ｒタッ
プ上げ、ｇｉ＊瞳はＳＣ人又は８Ｒ切、嘱璽領賦はＬＲ
Ｔタップ下げ、　！　■ｖｌｉ　ｗｔは８Ｃ切又は８Ｊ
−人による劃−効果になる、。

このように、ｖＱ制ｓｅａ装は系統の電圧・無効電力変
動特性のほかＶＣＬＲ’ｒ等の調整機器ｖ制御特性、Ｃ
Ｂなどの主回路条件等を考慮して通切な制御出力を得る
ものでなければならない、ここで、以下に使う起句なつ
ぎのよへに定義する。

Ｖ；ＬＲＴ２次電圧 ｖＯ署電圧目椰イ直 １ｕｉＬＲＴ１次側無効電力 Ｑｏｉ無効電力目襟値 ΔＶｉＶ−Ｖｏ電圧儂差 ΔＱｔ　Ｑ　−ＱＯ無効電力偏差 ｄＶｇ電圧不感帯 ｄ屯無効電力不感帯 Ｘ％墨電圧劃側分担係数 に２ｉ無効電力制偶分担係数 まずｖｑ制御ｉ１１裂置の不感帯と側倒分担について説
明する。前述０］ように、操作量が段階的に変化するこ
とから、目俸値（ｖ□５Ｑｏ）周辺に不感帯なれけるこ
とは不可欠となり、これが小さ過ぎると例えば蘂４図に
水でように破−で示す不感帯に対して−ｊ！縁で示す制
御軌跡になるといくら操作してもΔＶ、ＪＱｖ不感帯内
に制−できないでハンチング４瞭が生じてタップ切換機
構及びしゃ断器を著しく消耗させてしまう。

ＬＲＴと８０　、ＳＲは前述の１１１式及び、＠３図に
示すよう［７１１１ｍ効果が異なることから、偏差ΔＶ
。

ｉＱの大きさに応じて合理的に操作すべき機器を選定す
る必要がある。すなわち、原理的にはｄＶ。

ｉＱ　ｉ　ｄ　Ｖ　、ｊ　Ｑ　ｅ　ｌ　＊　ｍから何を
操作すればもつともＵ４差が少なくなるか判定すれば良
いことＫなるが、ΔＶ、ΔＱは時々刻々不規則Ｋｆ化す
るし、また／、ｍなども系統構成により多少の蜜化はま
ぬがれないため、厳密なＶＱ制−を施すには装置が？Ｊ
Ｉｌ雑になる。

Ｖ　Ｑ　？ＩＩＩＪ　ａ製電の比較的簡単り制御分担法
を次σ］条件ｖｍ足するもので説明す４．る：。

（１）ハンチングが生じないこと、。

＋ｔｌｌ　　不感帯周辺の小偏差に対してはいずれか一
つの機器の電位操作によりΔＶ、ΔＱ％’不感帯内に制
−できる。

（−）　　単位掃作では不惑帯同に制御できない大きな
１差が生じた場合はまずΔＶ、ΔＱのいずれか一方の偏
差な不惑帯同に１１ヌめ、以後制御効果の話なる＋１１
ａＷダ互に操作して不惑帯内に収める。

＠５図は制御分担説明図であり、ΔＶ−ΔＱ平（ｆｉ？
１．厘、璽、■の領嘘に分け、纂Ｉ−一はＬＲＴタップ
下げ９厘領稙は８Ｃ切又は８８人。

Ｉ舗械はＬＲＴタップ上げ、■領域はＳＣ人又はＳＲ切
の操作領域であって、各線分はいずれもΔＶ、ΔＱ＠に
平行であり次の関係がある。

１″ ＠５図より、ＬＲＴがハンチングしないためにはＩ　、
　Ｎ＠械間が少なくとも制−効果！以上喝れている６唆
があり、つぎσ月４１又は１５１式で表される。

Ｊ　Ｋ＝ｉ　ｇ＝２　ｄＶ＞ａ　ｓ ｊにＫ　ｌ　：２　ａ　Ｑ　＞　ｂ　ｓ同様にして、８
Ｃ，ＳＲがハンチングを起さない条件はつぎの（６）又
は（７）式で表される。

―■−−−−−−− Ｊ　ｆ＝ｈｌ二ｄＱ（１−Ｋｇ）＝２．ｉＱ−ｇｑ＞ｈ
２Ｋｇ＝ｅｉ＝ｄＶ（１−に唱）＝ｌｑ＞ａ２−この５
ち、（４１と（６１式はｒ、ｈ点に関するもので０１６
点には無関係である。また１５：と（７１式はｅ。

ｇＪａＫ関するものでｆ、ｈ点には無関係に成立する。

一方、■及び■領域の不感帯近傍にお（・て。

ＬＲＴの単位操作によりΔＶ、ΔＱｔ’不惑帯内に制御
できるためには次σ）＋８）式の条件′ｉｋ＃に址する
一ｂ費がある。

ｊｆ＝ｈＪ−４Ｑ（し１宜）＝ｇｑ＞ｂｔ同様にして鳳
及び！Ｖ１１１１１１１！で８Ｃ，ＳＲσ）Ｉｇ位操作
により不惑帯同に劃−できる条件を求めると。

ｒｔ＝ｘｈ＝ａｑ（ｔ　＋に＊　）＝２４Ｑ−１ｑ＞ｂ
＊以上の諸賓から、まずＬＲＴが７％ンチングせずに８
Ｃ、ＳＲ操作ｔｉ１１ｍの不感帯近傍で８Ｃ＃　８　Ｒ
の本位操作によりΔＶ、ΔＱｖ不感帯内に制−できる条
件が１４１　、１５１峻び（９）式Ｖ満足すれば良−カ
ーら、ａ＜２ｄＶＫなることに注目して次σ）９０式と
なる、Ｖ　＝ ２ｄＶ〉（ａｌ又は幻のいずれか大なる方））・・・１
１１ｊ ２ａＱ＞Ｃｂｔ＋ｂｔ） また、８Ｃ、ＳＲがノ１ンチングせずＫＬＲＴ操作領域
の不感帯近傍でＬＲＴの単位操作により偏差を不惑帯内
に制−できる−件は＋６）　、　＋７１及び１８）式： から−Ｑ≦２４Ｑになることに注目して次の（ロ）式に
なる。

）・・・０１１ ２、ｉｑ＞（ｂｌ又はｂ２のいずれか大なる方）上述の
１１・父は０１１式はハンチングを生じさせないための
不感帯の大きさの限界式を与えるものである。

次に、不惑帯近くで単−機器の暎位操作により１Ｊｉｌ
ｉを不感帯内に劃−できる条件は、１８１　、　＋９）
式とも４紹すれば良いから、絢式から次のａ４式が求ま
る。

２ｄＱ＞ｏ１＋ｂ２ このａ式は上１．′；紀東件を満足する一所要不惑帯の
大きさを与えるもやである。不感帯の大きさが（ツ賓を
・・−足し１８１．１９Ｉ　ｖＩｍ足するように側倒分
担を　　１定めれば不感帯周辺部では必ず単位操作によ
り偏差を不感漸内に制（財）することができる。不感帯
周辺部はど一差の存在確率が高いから単位操作で制―で
きるということは機器操作離開を減らす上で極めて何効
となる、。

次に１．ｖ９制ｍ＠置の応答特性について説明すると、
電圧・無効電力変動の比較的長周期成分ケー、？ｌｌＪ
偶対象として応答性が評価される。変動周期の短いもの
は変ｓ麺幅も小さいので不感帯は一種の低砿フィルタと
しての機能を持ち、この意味からも不惑帯の設定は１ｇ
！となる。しかし、これは確率的な申象であるため不感
帯Ｖ＠過した成分についてさらに持続的変動であるかど
うかの確認が６姥である。これらの具体的手段として不
感帯超過量の時間積分＋ｔｉが一足値を超えた場合に操
作指令を出てようにすることが多い。このことにより。

確認時間（積分時間）が不感帯超過量に反比例するため
、例えば朝、夕の電圧・無効電力の急峻な立上り、立下
りに対してＭ応性がある、。

次に、目１１１１１　Ｖ、　、　Ｑ０ｉｎプａ　／　９
　Ａ　＃１ＩＩＩ　Ｋ　ライで説明すると、１日の負荷
曲１ｆｊｌＫ基づいてあらかじめ定められた日間連用プ
ログラムに従って１日ケいくつかの時間帯に分け、夫々
の時間帯で各変鑞所が運転すべき電圧目樟値（Ｖｏ）、
無効電力変動値（Ｑｏ）を一定に保つよう運転する。

以上までに説明した従来のＶＱ制倒装置には次の、１ｒ
ｌｌ＠がある。。

醒力糸続は第２図に示すような単純なモデルとは異なり
、φ数σ）発電所、ｆ電纜が多数の送電−によって＊＊
に接続されている。また負荷の大きさやその特性も一定
でなく、常に変動している。

このため、ｖ、Ｑ制−効果はｗ４３図のように固定さｎ
ず、凧に変＠する。従って、Ｖｌｌｔｌ−分担？ｍｓ図
ｔｔｃ示すｊ５に固定するとハンチングを起したり不必
要なｍ−操作を行なう可能性がある。この−例を第６図
で説明すると、同図（Ａ）は制−分担が適切でＬＲＴの
電位操作によってΔＶ、ΔＱが不感帯内に制御された場
合、（Ｂ）は劃−分担が適切でなくＬＥ（Ｔｆ１唯位禰
作でΔＶ、ΔＱが不惑帯内に入らすＪＫＳＣ，ＳＲの操
作Ｖ必要とする場合でしかもハンチングに至る可能性も
ある。

軍７図は従来のＶＱ制御装置のブロック図を示−ｔ−，
３ａＸ図のρＴ、ＰＤ、Ｃ！中より検出出力は電１ 圧検出器１．無効電力検出器、’ａＫよって夫々ｌｌｆ
ｔ電圧でｖ、Ｑが検出される。一方、（）Ｅ・無効電力
プログラム設定器３には時間帯別の基準電圧Ｖ。。

４ｓ無効電力Ｑ０が設定される、これらｖ、Ｑとｖｏ。

Ｑｏは１差噴出器４．５によりｍ！Δｖ　（＝ｉ／　−
Ｖつ）、ｄＱ　（”　Ｑ−Ｑｏ）が検出され、この偏差
は１差積分器６．７により夫々不惑帯ｄＶ、ｄＱとの偏
差（Δｖ−ａｖ）、（Δ４−ｄｑ）が積分され、この積
分値は夫々時間積分器８．９により時間検分（確１１を
時間）されて不惑帯超過普の時間積分値が制定ｎ（Ｙ超
えたことの確認がとられて操作信号Ｖｌ（、ＶＬ、　Ｑ
Ｈｅ　ｑＬ、　　として取出される。一方。

−差ΔＶ、ΔＱは偏差領域検出器１０により不感帯ｄＶ
、、ｉＱとの比較で夫々目標１直に対する領域１．１．
厘、■が検出される１１例えば電圧ΔＶＫ灼してをｔ　
　　　：’、・１．、） ΔＶ）Ｋ１ｄＶ９）とき　ｖｈ＝１ ΔＶ≦に１ｄＶ（１）とき　Ｖ　ｈ＝　０ΔＶ＜−に＊
、ｉＶσ】とき　ｖ　ａ＝　１Δｖ４−ｘ、ａｖのとき
　ｙａ＝。

の出力を得るし、無効１力ΔＱＫついてはｄＱ　＞Ｋ　
２　ｄＱ　のとき　ｑｈ＝１ΔＱ≦に２ｄＱ　のとき　
ｑｈ＝。

ｄＱ＜−に２ｄＱ　　のときｑｅ＝１ Δ・４≧−に２ｄＱ　　のときｑ６二〇を得る。操作機
器選定器１１は各出力ＶＨ＝　ＶＬ＝　ＱＨｏＱ（、−
＋　ｖａ　＊　ｖ＊　ｅ　Ｑｈ　＊　ｑｅ　　の状部か
ら論理演算によってＬＲＴ　、８Ｃ、ＳＲの操作機器選
定をし、こσ）選定出力及びＣＢ等主回名条件からＬＲ
Ｔｆ１１ＪＩＩｔｇｌ路１２又は５ｃ−ｓｌｌｌ−回路
１３がＬＲＴタップ上げ下げ指守父はＳＣ・８Ｒσ】投
入しゃ断指令を出力するゆ この従来装置において、１差領嘘検出器における電圧制
御分担係数Ｋｌ及び無効電力制御分担係数に２は固定に
され、ハンチングを起したり不必要な機器操作になる、 本発明は、上述までの事情＃Ｃ禽みてなされたもので、
−日をいくつかの時間帯に分け、各時間帯での制−分担
係数なプログラム設定ｆることＫより、従来の関聴点を
解消したＶＱｆＩＪ−ｆｔ１１１１８供することを目的
とする。） 纂８図は本発明の一実権例奪示すブロック図である。同
図が＠７図と異なる部分は、制−分担プログラム設定６
１４′に設け、この設定器１４は偏差領ｗｌ検出５１０
に劃−分担係数に１ｍ　Ｋ２を与える点にある。ｅ重器
１４は１日をいくつかの時間帯に分け、夫々の時間帯で
の制−分担係数に１．に２がプログラムされており、Ｉ
＃関惜毎Ｋｅ定係数を続出して検出器１０に入力する。

検出器ｌＯは係数に、　、　Ｋ２を１１！用して備差領
域の検出をする。

検定器１４におけるに、　、　Ｋ！の決定は例えば次の
ようにして得られる。１日をいくつかの時間帯に分け、
各時間帯における系統状態、負荷状−？悲定し、この状
態からシュミレーションあるいは感度係数を用いて前述
の１１１式でのａｌ　ｅ　＆９　＊　Ｉ’ｌ　＋　ｌ’
１２すなわち槙３図における制御効果ベクトル／　＊　
ｍを求める。これ（より、例えば纂６図ｔＢ）の場合に
も纂９図に示すように制御分担を調整して８Ｃの一入と
いう１回の操作でΔＱ、ΔＶを不感帯内に′）゛。

収めることができる。

なお、★施間では電圧・−□動電カプログラム設定６３
によるｙｏ、　Ｑ□　ｔ’数設定るが、中央からのデー
タ伝送に裏って供給される場合にも劃−分担プログラム
設定器１４による設定は同等の作用効簑を得ることがで
きる。

以上のとおり１本発明によれば、常に適切な劃−分担係
数が得られて備差領域の検出が確実になり、不必要なａ
ｙｓ掃作やハンチングが無くなる。

これに伴い、ＬＲＴ＆び８Ｃ’、８Ｒ用のしゃ断器σ）
Ｉ＃点−構の消耗が低減され、それらの寿命が向上して
経済的にも有効となる。また、電圧・無効電力側−が迅
速に行なわれるため、送電損失を最小に、送１に容量ケ
増大し、直圧変動の少ない安定した電圧による需要側へ
の配電を一工能にし、系統安定度の向上に効果がある。

【図面の簡単な説明】

・８１図はＶＱｎＪｆｌＪｇ＠の適用例を示す図、稟２
製図はＶＱｌｌｌＪｆｆｌｌのための系統モデル図、槙
３図はＶ。 ＱＩＩｌｌ−機器操作による劃−効果を示す図、＠４図
はＶ　Ｑ　ｆ１１Ｊ御によるノーンチングを示す図、第
Ｓ図は制御分担説明図、第６図は従来の制−分担説明図
、＠７図は従来のＶＱ制−装置ブロック図、纂８図は本
発明の一実施例を示すブロック図、覇９−図は本発明に
おける制御分桓例を示す図である。 ＬＲＴ・・・負荷時タップ切換蜜圧器、８Ｃ・・・電力
用コンデンサ、ＳＲ・・・分路り丁りトル、ＶＱ・・・
電圧・無効電力側−１！１１．１・・・電圧検出器、２
・・・無効電力検出器、３・・・電圧・無効電力プログ
ラム設定器、４．５・・・偏差検出器、６．７・・・偏
差積分器、８．９・・・時間積分器、１０・・・備差領
域検出器、１１・ｍ外機６過定器、　１２−Ｌ　Ｒ’ｒ
ｌｌｌＪｌｉＯｍ路、１３・・・８Ｃ−８Ｒ制−回路、
１４・＝・制−分担プログラム設定器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 負荷時タップ切換変圧器、電力用コンデンサ。 分路リアクトル等の操作１器、Ｖ操作して電力系統の電
   圧及び無効電力を規定ｔｌ［Ｋ制−する電圧・無効電力
   自動制＠装置において、電力系統から検出する電圧及び
   無効電力と夫々の規定値との偏差を検出して積分し、そ
   の積分値があらかじめ定めた値より大きくなったこと及
   び上記偏差の検出値を１日σ）各時間帯に夫々プログラ
   ム設定した制−分担と比較して得る偏差領域検出値とか
   ら上記操作機器のうちの操作機器選定をして操作するこ
   とを特錐とする電圧・無効電力自動制御装置。