JPS5833931A - 静止形無効電力補償装置 - 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接続され系統電圧を維持する静止形
無動電力補償装置に関するものである。

従来この種の装置として第１図に示すものがあった。図
において、（１）は無限大母線、（２）は昇圧用変圧器
、（３）　Ｆｉ送電線（例えば５００ＫＶ　、２００−
の１回線送電線）　、（４）は発電機（例えば総容量２
５００ＭＷの発電機）　、（５）け昇圧用変圧器、（６
）　ｔｒｉ送り出し側高圧母線（例えば５００ＫＶ）　
、（７）は中間点母線（例えば５００ＫＶ）、（８）、
（９）は２回線送電線（例えば５００ＫＶ。

１０１００Ｋ　　、　（１０）は送電線（９）の事故地
点、（１１）　、　（１２）は送電線開閉用遮断器であ
る。（１３）は静止形無効番ψ輌装置（スタティック・
バール・コンペンセータ、以下ＳＶＣと略称）、（１４
）は降圧用変圧器、（１５）は進相無効電力を与えるコ
ンデンサ、（１６）は（１５）を開閉するスイッチ回路
で、ここではサイリスタスイッチを使用する、（１７）
は遅相無効電力を与えるリアクトル、（１８）は（１７
）に流れる電流を可変とする制御回路で、ここではサイ
リスクスイッチである、 （１９）は中間点電圧検出用変成器、（加）け（１９）
の出力信号を整流してアナログ信号とする電圧検出回路
、（２１）は電圧の基準値を与える＠号、（２２）は比
較回路、（２３）は電圧制御動作を安定化する電圧制御
補償回路、（２４）は第１のバタン回路で、電圧の基準
値より中間点母線（７）の電圧が低いときには、サイリ
スタスイッチ（１６）がＯＮとなる信号を発生し、電圧
の基準値より中間点母線（７）の電圧が高いときＫけサ
イリスタスイッチ（１６）がＯＦＦとなる信号を発生す
る。（２５）はサイリスクスイッチ（１６）にトリガ信
号を与える点弧回路である。（２６）け第２のバタン回
路で、電圧の基準値よね中間点母線（７）の電圧が低い
ときには、差分が大きいほどサイリスクスイッチ（１８
）の点弧位相角をおくらせ、リアクトル（１７）に流れ
る電流を少くし、電圧の基準値より中間点母線′カの電
圧が高いときには、差分が大きいほど、サイリスクスイ
ッチ（１８）の点弧位相角をすすめて、リアクトル（１
７）に流れる電流を大きくするような信号を発生する。

（２７）はサイリスクスイッチ（１８）にトリガ信号を
与える点弧回路である。

次に動作について説明する。５ｖｃＩ／ｉ送電線の中間
点に接続され、送電線に進相無効電力又は遅相無効電力
を供給することにより、中間点電圧を保持し、系統の定
態安定度及び過渡安定度を向上させることができる。今
コンデン？　（１５）の容量を１００１００Ｏ、リアク
）　）’Ｉ’　（１７）　（Ｄ容量を１００１００Ｏト
すると、リアクトル（１７）をＯから１００Ｑ１００Ｑ
まで連続的に０１’変できるため、コンデンサ（１５）
をす、イリスタスイッチ（１６）により０ＦＩＦ　して
おくと、５ｖｃ（１３）け０から遅相１０００１００Ｏ
の遅相無効電力を供給することができ、コンテン？　（
１５）をサイリスタスイッチ（１６）によりＯＮしてお
くと、Ｓ　Ｖ　Ｃ（１３）は０から進相１０００１００
Ｏの進相無効電力を供給することができる。

第２図Ｆｉｓ　ｖ　ｃ　（４３）の損失を示す図である
。

Ｓ　Ｖ　Ｃ（１３）の出力が零のとき、サイリスクスイ
ッチ（１６）及び（１８）　ｉｓ　ＯＦ′Ｆになッテオ
リ、Ｓ　Ｖ　Ｃ（１３）の損失は降圧用変圧器（１４）
の無負荷損失のみとなり大略０．１％程度である。遅相
無効電流が増えると、リアクトル（１７）及びサイリス
タスイッチ（１８）に流れる電流が増加するためＳ　Ｖ
　Ｃ（１３）の損失は増加し、定格遅相無効電流で約０
．８％程度である。ＳＶ　Ｃ（１３）が進相無効電流を
供給する場合、サイリスクスイッチ（１６）がＯＮとな
り、固定的に接続されたコンデンサ（１５）の進相電流
を、リアクトル（１７）に流れる遅相電流で相殺しｌが
ら９変とするので、進相無効電流が少ない時最大で約１
％となり、進相無効電流が増すと損失は減少する。

この８　Ｖ　Ｃ（１３）において、変成ｍ　（１９）に
より中間点母線電圧を検出し、この電圧が電圧の基準値
（２１）より低い時にけＳＶＣけ進相無効電力を供給し
、中間点母線電圧が（２１）より高い時にけ８ＶＣは遅
相無効電力を供給し、中間点電圧を電圧の基準値に維持
する。

第３図及び第４図は、さらに電圧制御の動作を詳しく説
明するものである。第３図は系統とＳＶＣの関係を簡略
化したものである。図に示されるように、ｓ　Ｖ　Ｃ（
１３）の接続される中間点母線（７）よりみると、電力
系統はインピーダンス（３１）をもつ電圧源（３０）と
表わされる。なお電圧源（３０）及びインピーダンス（
３１）は時々刻々変化するものである。

第４図において、曲線０−Ａ−Ｂ−Ｃはｓｖｃ　（１３
）の出力電流と中間点電圧の関係を表わす。〇−Ａ闇で
は、リアクトル（１７）はサイリスクスイッチ（１８）
により開設されており、コンデンサ（１５）がブイリス
クスイッチ（１６）により接続されており、電圧に比例
して進相無効電流が変化する。

Ａ−Ｂ間は、サイリスクスイッチ（１８）の制御により
定電圧特性が保持される領域であるが、Ａ−Ｂ直線とた
て軸との交点をイとすると、Ａ−イ間はコンデンサ（１
５）がサイリスクスイッチ（１６）により接続される領
域、イー３間はコンデンサ（１５）がサイリスクスイッ
チ（１６）により関数されている領域である。Ｂ−０間
では、リアクトル（１７）がサイリスクスイッチ（１８
）により接続されており、電圧に比例して遅相無効電流
が変化する。Ａ−Ｂ間の傾斜は電圧の基準値と中間点母
線（７）の電圧との偏差信号とｓ　ｖ　ｃ　（１３）の
出力との関係、すなわち電圧制御補償回路（２３）の制
御ゲインＫによって決まるもので、３％程度の電圧変動
で０から１６００ＭＭＡＲの無効電力が変化するよう選
ばれる。

今電圧源（３０）がＶｏｌとなり、電圧の基準値と一致
している時、８７　Ｃ（１３）の動作点は第４図のイ点
に、ｌ、Ｓ　Ｖ　Ｃ（１３）の出方は零となっている。

（３０）がＶＯ２に低下すると、ＳＶＣけ進相無効電力
を供給するが、中間点母線電圧はインピーダンス（３１
）に対応した傾斜、すなわちカーブ２に従って上昇する
ので、ＳＶＣの動作点は四点になり、中間点母線（７）
の電圧はＶＯｌに近い値に保持される。

さらに（３０）が低下しＶＯ３の傾まで下ると、系統側
電圧特性はカーブ３に従うため、動作点けＡ点より更に
低下したハ点となる。ハ点では、コンデンサ（１６）は
回路に接続されているが、リアクトル（１７）は完全に
開放されており、１３　Ｖ　Ｃ（１３）はもはや定電圧
保持機能はなく、中間点母線（７）の電圧変動はＶＯ２
よりＶＯ３への電圧降下とほぼ同様のものＫなる。

電力系統は、ＳＶＣにより中間点電圧を保持することに
より、次のように過渡安定度を向上させる。第５図は第
１図の構成でＳＶＣがなく、不安定な系統の動作を示す
図、第６図はＳＶＣが中間点に設置され、安定化された
系統の動作を示す図である。第５図及び第６−は、第１
図の系統構成で、送電線（９）の中間点（１０）で３線
地絡事故を生じ、４サイクル後に遮断器（１１）及び（
１２）を開放した場合の系統動揺を記録した波形である
。第５図では遮断器（１１）及び（１２）　Ｋ″′Ｃ事
放送電線を開放しても、送電線電圧降下が増加しており
、中間点電圧はすぐには定常値に復帰しない。このため
発電機（４）より系統に送る電力は減少するが　発電機
への機械人力は急には変化できず、回転子に加速力が働
き、発電ｌｌ５（４）の相差角が漸増する。加速により
相差角が進みすぎると、発電機（４）より系統に送る電
力は増加しすぎ、発電機の機械人力を越す値となる。こ
の結果、回転子に減速力が働き、事故後約１秒で発電機
（４）の相差角は減少をはじめ、発電機の出力電力は減
少方向となる。

このように、発電機（４）の相差角は２秒程度の周期で
振動することＫなり、安定極限限界をこすと、系統は不
安定となり、発電機（４）は脱調する。

第６図では、３線地絡事故により電圧が低Ｆすると、Ｓ
　Ｖ　Ｃ（１３）は約８００ＭＶＡＲの進相無効電力を
系統に供給し、中間点電圧はほぼ定常値に保たれる。

このため、発電ｌ１（４）より系統に送る電力は、減少
することなく一定に保たれるので、発電機（４）の回転
子に加速が慟〈ことなく、相差角の増減はない。

このようＫＢＶＣＫより電力系統の動揺は最小限に抑え
ることができ、過渡安定度を向上させる。

ところがＥＩ　Ｖ　Ｃ（１３）が第４図の四点に動作点
があるとき１．ｉＶＣはすでに最大容量に近い進相無効
電力を系統に供給しているので、系統に地絡事故がおこ
っても、もはや電圧維持能力はなく、中間点母線（７′
）の電圧はそのまま１点まで低ドしてしまうため、系統
は振動をくり返し不安定となる。

定常時の中間点母線（７）の電圧は、発電機（４）の電
圧、送電線の状態、送電している電力量により、時々刻
々変化するので、電圧の基準値を一定値Ｍｏｌに設定す
ると、Ｓ　Ｖ　Ｃ（１３）は進相又は遅相の無効電力を
系統に供給しており、上記のような不具合がおきる。ま
た従来の装置では以上のように構成されているので、系
統の状態により絶えず無効電力を供給しなければならず
、第２図に示されるような損失を消費してしまう欠点が
あった。

この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、電圧の基準値を系統電圧の所望時
１ｔυ内の値に設定することにより、定常時にＳＶＣの
出力を零とし、消費する損失を最小とする装置を提供す
ることを目的としている。

以下、この発明の一実施例を第７図について説明する。

第７図において、第１図と同一符号は同−又は相当部分
を示す。第７図においては従来の構成の電圧の基準値（
２１）の代りに基準値設定回路（４０）を設け、ここで
は基準値フィルタを用いる。

基準値フィルタ（４０）は時定数１００秒程の一次遅れ
回路である。

過渡安定度を損うものとして問題となる１秒程度の系統
の変動に対して、基準値フィルタ（４０）の出力は時定
ａＫより変動しない。この程度早い変動に対しては、Ｓ
ＶＣは電圧検出回路（２０）の出力のみ帰還された定電
圧前作を行うため、過渡安定度の向上に寄与している。

送電系統の状態により、中間点母線（ηの電圧が定常的
に下ると、基準値フィルタ（４０）の出力は電圧検出回
路（２０）の出力を相殺し、中間点母線（７）の電圧が
低Ｆしていないと同じになり、Ｂ　ｖ　Ｃ（１３）の発
生無効電力は零となる。

すなわち系統の電圧低下又は上昇が１０秒以上吹くと、
この系統電圧値をｂＶＣの電圧基準値とすることで、Ｓ
　Ｖ　Ｃ（１３）の出力零となるため、Ｓ／Ｃの消費す
る損失は４！Ｊ２図に示されるように最小値と々る。

第８図は、本発明の動作をさらに説明するものである。

第８図において、中間魚毒、ｆｉｌ（７）の電圧がＶｏ
ｓとなり、電圧の基準値と一致している時、ＳＶＣの動
作点は第８図のイ点にあり、ＳＶＣの出力は零となって
いる。電圧＃　（３０）がＶＯ２に低下すると、動作点
は四点となり、ＳＶＣは進相無効電力を供給している。

電圧源（加）が１０秒間以上ＶＯ２に保たれると、基準
値フィルタ（４０）の出力信号が働き、電圧フィードバ
ック信号が相殺されるため、動作点は二点に移動し、Ｓ
ＶＣの出力は零となる。１秒程度の早い動揺に対しては
、１３Ｖｃの特性＃：ｔｏ−ｉ−Ｂ’−Ｃに示されるも
のとなる。今、系統の地絡事故により、電圧源（３ｏ）
がＶＯＳに低下した場合、動作点はホ点となり中間点母
線（７）の電圧はほぼＶＯ２に近い値に保たれる。この
ように系統の早い便、圧変動に対して、電圧維持機能を
もつため、過渡安定度の向上に効果があり、定常時には
ＳＶＣ出力は零で損失は少ない。

以上のように、この発明によれば、系統の電圧を維持す
る静止形無動電力補償装置において、電圧の基準値を所
定時間内の系統電圧に設定することにしたので、過渡時
の電圧維持能力を保有しながら、定常時の出力を零とし
損失を最小限とする経済的な装置が得られる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の静止形無動電力補償装置の構成図、４ｓ
２図は静止形無動電力補償装置の損失を示す図、第３図
は系統と静止形無動電力補償装置の関係を簡略化した図
、第４図は従来の静止形無動電力補償装置の動作を説明
する図、第５図は静止形無動電力補償装置がなく、不安
定な系統の動作を示す図、第６図は静止形無動電力補償
装置を設け、安定化された系統の動作を示す図、第７図
は本発明の一実施例による静止形無動電力補償装置の構
成図、第８図は本発明の詳細な説明する図。 （１）・・・無限大母線、（３）・・・送電線、（８）
、（９）・・・２回線送電線、（７）・・・中間点母線
、（１３）・・・静止形無動電力補償装置、（１５）・
・・コンデンサ、（１７）・・・リアクトル、（１６）
　、（１８）・・・ブイリスクスイッチ、（１９）・・
・中間魚篭８Ｅ６出用変成器・（２°）°°°電ｆｆ−
４＊出０路・（２”）°゛°　ヨ電圧の基準値、（２２
）・・・比較回路、（２３）・・・電圧制御８補償回路
、（２４）・・・第１のバタン回路、（２５）　（２７
）・・法点弧回路、（２６）・・・第２のバタン回路、
（４０）・・・基準値設定回路っ なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代　理　人　　葛　　野　　　信　　−第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）系統の無効電力を調整するコンデンサおよびリア
   クトル、上記コンデンサをスイッチで投入するスイッチ
   回路、上記リアクトルの電流を可変する制御回路、上記
   系統電圧の所望時間内の値を基準値とする基準値設定回
   路、上記系統電圧と上記基準値とを比較して差信号を発
   生する比較回路、上記系ａｍ圧が上記基準値以上でコン
   デンサｔ−切りはなすＭ４ｊを上記スイッチ回路に与え
   る第１のバタン回路、上記系統電圧が上記基準値より下
   降したばあい、この下降値に応じて上記リアクトルに流
   れる電流を少なくし、上記基準値より上昇したばあいけ
   この上昇値に応じて上記リアクトル電流を大きくする信
   号を上記制御回路に与える第２のパタン回路を備えた静
   止型無効電力補償装置。