JPS6027044B2 - 無効電力制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電力系統の電圧変動を抑制する無効電力制御装
置に関する。

電力系統の電圧変動を抑制するには、電圧変動の最も大
きな原因となる無効電力を抑制することが望ましい。

このため、一般に無効電力制御装置により、負荷の遅相
の無効電力の略々比例した進相の無効電力を供聯合し、
電力変動の抑制がなされている。そして、従釆の無効電
力制御装置の一例を示したのが第１図であり、この図で
は３相回路のうちの１相分のみを示している。この第１
図において、交流電源１は電源側インピーダンス２を介
して無効電力をとる負荷３に接続される。無効電力供給
装置４は、補償コンデンサ４１、サィリスタ４２，４３
、補償リアクトル４４からなり、負荷３に並列に接続さ
れる。負荷３の電圧変動は、電圧検出回路５により検出
される。この検出回路は、ッーロン回路や３相全波整流
回路として構成され、負荷電圧に比例した脈動の少ない
直流電圧を生ずる。電圧検出回路５の出力は、差動増幅
器６の一方の入力端子に与えられ、他の入力様子には調
整すべき負荷の電圧設定値Ｅが電圧設定端子７から与え
られる。差動増幅器６は、２つの入力信号の差に応じた
出力を制限回路８に与える。この制限回路８は、サィリ
スタ４２，４６の点弧パルスを所定の制御範囲内に抑制
して自動パルス移相器９に与える。これにより自動パル
ス移相器９は、制限回路８の出力に対応した位相のパル
スを発生し、このパルスがパルス増幅器１０を介してサ
ィリスタ４２，４３の各ゲートに印加される。この第１
図の装置において、負荷３の変動により負荷電圧が低下
すると、電圧検出回路５の出力電圧が低下する。

この出力電圧と電圧設定値Ｅとの差分は差敷増幅器６で
増幅され、制限回路８を介して自動パルス移相器９に印
加される。自動パルス移相器９は、出力パルスの位相を
信号の大きさに比例した値だけ遅らせる。この結果、補
償リアクトル４４の電流が減少する。補償コンデンサ４
１には略々一定の進み電流が流れているため、無効電力
制御装置４は進相の無効電力を供孫舎して負荷電圧を上
昇させることになり、負荷電圧の低下を抑制することで
きる。一般に、差動増幅器の利得は十分に大きいので定
常的には検出回路５の出力電圧は殆んど電圧設定値Ｅに
等しくなり、負荷変動に対して負荷電圧を一定に保つこ
とができる。

しかしながら、この無効電力制御装置は次のような欠点
を持っている。

すなわち、電力系統は多くの負荷が分岐されて接続され
ており、負荷電圧を一定に保つには、電力系統に接続さ
れた全ての負荷に起因する電力変動を補償しなければな
らない。これには無効電力供給装置の容量を増大させる
必要が生じ、通常は特定負荷に起因する電圧変動のみを
補償すべく無効電力供孫台装置の容量が定められる。一
般に電力系統は、第８図に示す如く多数の発電機（Ｇ，
，Ｑ，・・・Ｇｍ）と負荷（負荷Ａ，負荷Ｂ・・・負荷
Ｎ）が送電線を介して接続されており、しかも、各員荷
はモータ負荷、照明負荷等の種々の負荷よりなる負荷１
，負荷２・・・負荷ｎで構成される。

このような電力系統において、第１図に示すような電圧
検出回路５で検出した値と電圧設定値の差分に応じて制
御する無効電力制御装置では、無効電力を補償すべき対
象の負荷（特定負荷、例えば負荷１）に起因する電力変
動のみを分離して検出することができず、負荷２・・・
負荷ｎ及び負荷Ｂ・・・負荷Ｎの如き他の負荷（一般負
荷）に起因する電圧変動も検出して無効電力制御装置を
制御する。このため、無効電力制御装置は、一般負荷に
起因する電圧変動の抑制のため制御限界に達してしまい
、無効電力を補償すべき対象の特定負荷の起因する電圧
変動を抑制でない欠点がある。そこで、特定負荷に起因
する電力変動を抑制するため、特定負荷の電流を検出し
て無効電力供給装置を動作させることが考えられる。た
とえば第２図に示すように、発電所Ｇ，、開閉所Ｘ，，
Ｘ２，Ｘ３、変電所Ｓ，，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を介して電
力を供給する列車のような負荷では、列車による一般負
荷へ与える電力変動を抑制するには、各変電坂所もしく
は一般負荷への給電母線近辺に無効電力制御装置を設置
する必要がある。しかし、各変電尻所に無効電力制御装
置を設置することは設備費を高価にする欠点があり、一
方、特定個所に集中設置すると設備費は低減できても変
電所間距離がかなり長いことにより各変電所の電流検出
信号の伝送遅れが生じ、電圧の瞬時変動分の補償が困難
になる欠点がある。本発明は、特定負荷の変動に応動す
るが分岐されている無効電力の補償対象外の負荷の緩慢
な変動の影響を受けない無効電力制御装置の提供を目的
とする。

この目的達成のため、本発明では、設置点の電圧から検
出した信号により電圧瞬時変動を抑制すると共に、無効
電力の補償を行う対象となる各員荷の電流検出信号より
形成した信号を用いて負荷に応じて無効電力制御装置を
制御するようにしたものである。

以下、第３図乃至第７図を参照して本発明の実施例を説
明する。

第３図は本発明の一実施例の３相回路の１相分のみとし
て示している。

この図において、無効電力の補償を行う対象は変電扉所
Ｓ，，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４に接続された負荷、無効電力の
補償対象外の負荷はＡ点に接続された一般負荷であり、
無効電力制御装置はＡ点に設置される。

無効電力制御装置の設置点の電圧及び位相は、電圧検出
回路５、入出力回路１０１を介して制御回路に取込まれ
る。また、無効電力の補償対象負荷である第２図に示し
たＳ，〜Ｓ４の変電所の負荷電流に応じた信号が入出力
回路１０１を介して制御回路１０２に取込まれる。制御
回路１０２は、取込んだ信号に応じた無効電力供ｖ給装
置４の制御信号を形成し、入出力回路１０１、ゲートア
ンプ１０を介してサィリスタ４２，４３を動作させる。
第４図ａに示すように、電圧検出回路５の入力電圧がち
時点で急変すると、この電圧は電圧検出回路５、入出力
回路１０１を介して制御回路１０２に取込まれる。

制御回路１０２は、電圧変動が定められた値以上のとき
、電圧の変動に比例し、時間の経過に伴って減少する第
４図ｂに示す制御量を形成する。電圧変動△Ｖは、電源
側のりアクタンスをｘ、無効電力をｑとすると、略々Ａ
Ｖ広×・ｑ で与えられる。

したがって、第４図ｂに示した電圧変動△Ｖに比例した
制御量を用い、無効電力供給装置４の無効電力をｑとす
るように、点弧信号の位相を定める。第４図の例では、
補償コンデンサ４１と補償リアクトル４４による無効電
力がｑとなるように点弧信号の位相を遅らせる。点弧信
号は、入出力回路１０１、ゲートアンプ１０を介してサ
イリスタ４２，４３に印加される。そして、無効蟹力制
御装置は、無効電力供鎌倉装置４の補償リアクトル４４
の電流を減じて電圧の低下を抑制するように動作する。
入力電圧急変時の点弧信号の位相と制御する制御量を第
４図ｂに示したように０１電圧の変動が定められた値以
上の時に形成、■時間の経過に伴って低減するのは、一
般負荷の小さな負荷変動に起因する電圧変動が上認１１
１こより常時検知されないようにし、無効電力を補償す
る特定負荷の変動を与える各変電所からの電流信号の伝
送遅れ等を考慮して【２｝の制御量の低減比率が定めら
れる。

各変電所からの電流信号に伝送遅れがあるため、電圧検
出回路５の入力電圧急変検知による第肋による制御量で
無効電力制御装置を制御中に各変電所からの電流信号が
入力回路１０１を介して制御回路１０２に取込まれる。

例えば、第２図に示したような系統では、Ｇ，一Ｘ，、
Ｇ，一×２およびＧ，一Ａ点間のインピーダンスを各々
Ｚ，Ｚ２およびＺとし、各負荷の電流をｉ，，ｉ２，ｉ
３およびｉ４とすると、Ａ点の電圧の変動△ＶＡは、△
Ｖ＾広（ｉ４十ｉ３）Ｚ３十ｉＺ２十ｉ，Ｚ，である。

したがって、制御回路１０２は、予め与えた系統のイン
ピーダンスを用い、取込まれた各変電所からの電流信号
に応じた電圧変動△Ｖ＾を求め、前述した電圧変動時と
同様に電圧変動△Ｖ＾を抑制するための無効電力ｑを与
えるような位相の点弧信号を形成し、無効電力供Ｖ給装
置４を制御する。このように、電圧の瞬時変動は無効電
力制御装置の設置点の電圧から検出した信号に応じて無
効電力制御装置を制御すると共に、定常的には特定負荷
の電流信号に応じた電圧変動を求めて無効電力制御装置
を制御することにより、分岐した無効電力の補償対象外
の一般負荷の負荷変動による電圧変動の補償を極力行わ
ずに特定の負荷に起因する電圧変動を抑制できる。第５
図は本発明の他の実施例を示す回路図である。

第３図では、入出力回路１０１の入力信号として、電圧
検出回路５の出力信号と各変電所の電流信号を用いたが
、第５図の実施例ではその他に負荷時電圧調整器の信号
を用いるものである。一般に、負荷電圧の変動を抑制す
るため、電力系統には負荷状態に応じて電圧を調整する
負荷時電圧調整器が用いられる。このような系統では、
負荷時電圧調整器のタップ切換時は、電圧検出回路５の
入力電圧が変動する。第６図ａに示すｔ２時点のように
電圧が変動すると、電圧の変動が定められた値以上の時
電圧の変動△Ｖ′に比例し、時間の経過に伴って減少す
る第６図ｂに示す信号が５で形成される。一方、負荷時
電圧調整器のタップ変更直前にタップ変更の信号Ｆが入
出力回路１０１を介して制御回路１０２に取込まれる。
タツプ変更の信号に応じて予め制御回路１０２に与えて
おいたタップ変更量と電圧の変動を表わすデータにより
求めた電圧変動ＡＶｔａｐにより第６図ｂに示した制御
量を△Ｖｃ＝△Ｖ−△Ｖｔａｐの関係により補正して、
第６図ｄに示す如き新たな制御量を形成し、この制御量
に応じ、無効電力制御装置を制御することにより、負荷
時電圧調整器の動作に起因する電圧変動を分離して特定
負荷により生ずる電圧変動のみを抑制できるという効果
がある。

第７図は本発明の更に他の実施例を示しており、３図に
おいて制御回路１０２により行なっている瞬時電圧変動
の検出を瞬時電圧変動検出回路１０３により行なうよう
にした点を除き、他は第３図と同様である。

上記各実施例では、各変電所の電流信号を用いたが、電
流の無効成分または無効電力検出信号を用いても同機の
制御を行なうことができる。

なお、補償コンデンサ４１の容量調整は、制御回路１０
２からの信号に応じて行なうことができないのは言うま
でもない。本発明は、上述のように、設置点の電圧と他
の分岐負荷からの電流信号に応じて無効電力制御を行な
うようにしたため、電圧の瞬時変動以外の電圧変動の影
響を受けずに無効電力制御装置を動作させることができ
る。

したがって、他の分岐負荷による影響を受けずに特定の
負荷に起因する電圧変動を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の無効電力制御装置の回路図、第２図は第
１図の装置の適用対象である電力系統の１例を示す系統
図、第３図は本発明の−実施例を示す回路図、第４図は
第３図の装置の動作説明図、第５図は本発明の他の実施
例を示す回路図、第６図は第６図の装置の動作説明図、
第７図は本発明の更に他の実施例を示す回路図、第８図
は発電機と負荷の接続を示す電力系統図である。 ４・・・無効電力供給装置、４１・・・補償コンデンサ
、４２，４３・・・サィリスタ、４４・・・補償リアク
トル、Ｘ・・・開閉所、Ｓ・・・変電所。 努′図 茅Ｚ図 多３図 弟子因 茅づ菌 界〆菌 多７図 多８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 負荷状態が変化する少なくとも１つの特定負荷を含
   む複数負荷を有する系統に適用される無効電力制御装置
   において、補償リアクトル、補償コンデンサおよびサイ
   リスタを有し、前記特定負荷に並列接続され、前記サイ
   リスタの制御角を変化させることにより無効電力量を調
   整し、前記特定負荷における電圧変動を抑制する無効電
   力供給装置と、前記特定負荷における電圧変動またはこ
   れと同等の内容を検出する第１検出装置と、前記系統に
   おける特定負荷の電流または無効分を検出する第２検出
   装置と、前記両検出装置の検出信号によつて検出すべき
   電圧変動の単位時間当り変化量が所定値以上であるとき
   、電圧変動に比例するような信号を形成し、この形成信
   号を経時的に低減する信号の変換して前記サイリスタの
   点弧制御を行なう装置とをそなえたことを特徴とする無
   効電力制御装置。 ２ 負荷状態が変化する少なくとも１つの特定負荷を含
   む複数個の負荷および負荷状態変化に応じて電圧を調整
   する負荷時電圧調整器を有する系統に適用される無効電
   力制御装置において、補償リアクトル、補償コンデンサ
   およびサイリスタを有し、前記特定負荷に並列接続され
   て、前記サイリスタの制御角を変化させることにより無
   効電力量を調整し、前記特定負荷における電圧変動を抑
   制する無効電力供給装置と、前記特定負荷における電圧
   変動またはこれと同等の内容を検出する第１検出装置と
   、前記系統における特定負荷の電流または無効分を検出
   する第２検出装置と、前記両検出装置からの検出信号お
   よび前記負荷電圧調整器からの状態信号によつて検出す
   べき電圧変動の単位時間当り変化量が所定値以上である
   とき、電圧変動に比例するような信号を形成し、この形
   成信号を経時的に低減する信号の変換して前記サイリス
   タの点弧制御を行なう装置とをそなえたことを特徴とす
   る無効電力制御装置。