JPS63136915A - 無効電力補償装置の制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電力系統に接続されたりアクタに流れる遅相
電流をサイリスタの位相制御で調整し、電力系統へ流入
する無効電流を制御する静止形無動電力補償装置の制御
装置に関する。

（従来の技術） 従来から制御整流素子を用いた無効電力補償装置（Ｓｔ
ａｔｉｃ　Ｖａｒ　Ｃｏｍｐａｎｓａｔｏｒ　　以下Ｓ
ＶＣという）が電力系統安定化装置として一般的に用い
られ、電力系統の安定度向上や電力変動の抑制に大きな
効果を発揮している。

まず、ＳｖＣの主回路構成と制御装置の動作について、
−例を説明する。

第３図はＳｖＣの主回路の１構成例を説明する回路図で
ある。第４図はＳｖＣ制御装置の従来例の説明図である
。第５図はＳｖＣの制御特性図、第６図と第７図は電力
系統の負荷特性説明図、第８図と第９図はＳｖＣの制御
特性と電力系統の負荷特性によりＳｖＣの動作を説明す
る図である。

第３図の１はサイリスタコンドロールドリアクトル（以
下ＴＣＲＩと略す）であり、サイリスタＵ、Ｘ、Ｖ、Ｙ
、Ｗ、ＺとリアクトルＬＩ、Ｌ２゜Ｌ３から構成されて
いる。サイリスタＵとＸ、サイリスタＶとＹ１サイリス
タＷとＺはそれぞれ逆並列に接続されており、点弧位相
を制御することにより、リアクトルＬ１．Ｌ２．Ｌ３．
に流れる電流が制御される。２はフィックストコンデン
サ（以下ＦＣ２という）であり、コンデンサＣＩ。

Ｃ２，Ｃ３および遮断器ＣＢから構成されており、Ｒ，
Ｓ、　Ｔは３相交流線路である。３はＳＶＣの主回路で
あり、ＴＣＲＩとＦｅ２から構成される。

ＳＶＣの運転中は遮断器ＣＢは閉じており、進相無効電
力発生器ＦＣ２は３相交流線路Ｒ，Ｓ、　Ｔに接続され
て進相無効電力を発生し、遅相無効電力発生器ＴＣＲＩ
は位相制御されて遅相無効電力を発生する。ＴＣＲＩを
位相制御することにより遅相無効電力が制御されるため
、５ＶＣ３は交流線路Ｒ，Ｓ、Ｔに進相無効電力から遅
相無効電力までを発生できることになる。

第４図はＳＶＣの制御装置の回路構成を示す図である。

すべての図面において同じ機能の回路要素には同じ符号
を付している。

３００は電力系統母線、２００は主回路トランス、２０
１は計器用変圧器、２０２は計器用変流器である。１０
０はＳｖＣの制御装置であり、そのＳｖＣの制御装置は
下記の回路要素で構成されている。１１１は系統電圧検
出器、１１２は電圧基準設定器、１１３はＳＶＣ電流検
出器、１１４は増幅器、１１５と１１６は加算器、１１
７は積分器、１１８は無効電流を点弧角に変換するため
の変換回路、１１９は位相制御回路である。

第４図における電力系統母線３００、主回路トランス２
００、計器用変圧器２０１、計器用変流器２０２および
ＳｖＣ主回路３は単線結線図で示している。電力系統母
線３００の電圧は計器用変圧器２０１を介して系統電圧
検出器１１１により系統電圧実効値ｖ、ＢＵＳとして検
出され、電圧基準設定器１１２からの電圧基準値Ｖｒｃ
ｆ’だけ、加算器１１５により減算され電圧誤差信号Δ
Ｖが得られる。一方ＳｖＣ主回路３に流れる電流は計器
用変流器２０２を介してＳｖＣ電流検出器１１３により
、ＳＶＣ電流実効値ｌ５ＶＣとして検出され、増幅器１
１４でＫ　倍され、スローブリアクタンＳ ス信号（ｌｓｖｃ＊ＫＳ）として加算器１１６に入力さ
れる。加算器１１６では電圧誤差信号ΔＶとスロープリ
アクタンス信号が加算された後、出力信号を積分器１１
７の入力信号とする。積分器１１７の出力信号は誤差信
号ΔＶを所定の範囲とするために必要な遅相無効電力発
生器ＴＣＲＩが出力する遅相無効電流を決定するＴＣＲ
制御信号ｌ　となっている。この制御信号１．は、変換
向１、 路１１８によりて、遅相無効電流を流すのに必要とされ
る点弧角に変更される。位相制御回路１１９では、計器
用変圧器２０１で検出された系統電圧の位相と制御信号
（電圧）ＩＬに対応した点弧角αからＴＣＲＩの各サイ
リろ夕に点弧パルスを出力する。

第５図は第４図のＳＶＣ制御装置によって生み出される
ＳＶＣの電圧−電流特性を説明する図である。

第５図（ａ）、　　（ｂ）、　　（ｃ）は、ともに縦軸
を系統電圧実効値Ｖ　　　横軸をＳＶＣ電流実効ＢＵＳ
ゝ 値Ｉ８１．としており、ＳｖＣ電流実効値は遅れ電流実
効値を正の値とし進み電流実効値を負の値とし、第４図
の増幅器１１４のゲインＫ　を０とした場合のＳＶＣの
電圧−電流特性である。

第５図（ａ）は第４図の遅相無効電力発生器ＴＣＲＩが
運転をしていない状態、すなわちＴＣＲｌ（７）各サイ
＋）ス９１Ｊ、Ｘ、Ｖ、Ｙ、Ｗ、Ｚに点弧パルスが与え
られないゲートブロック状態での特性を示すもので、進
相無効電力発生器ＦＣ２に流れる無効電流実効値と系統
電圧実効値ｖＢｕｓとの関係が直線アで与えられる。第
４図の電圧基準値ｖｒｅｆ’でのＳＶＣ電流実効値は’
　５ｖｃｔとなっている。

第５図（ｂ）は進相無効電力発生器ＦＣ２の遮断器ＣＢ
が開いている状態での遅相無効電力発生器ＴＣＲＩに流
れる無効電流実効値と系統電圧実効値Ｖｓｖｃとの関係
を示しており、イはサイリスタの点弧角がリアクトルＬ
ｌ、Ｌ２．Ｌ３に最大電流を流す最小値となった時、つ
は点弧角が最大値となった時の特性であり、第４図のＳ
ｖＣ制御装置１１０の制御が行われることにより、実線
工の特性が作り出される。ＳＶＣ電流実効値は電圧基準
値ｖｒ（３ｒで点弧角が最小値となった時点で１８、。

２、最大値となった時点でｌ５ＶＣ３となる。

第５図（ｃ）は遅相無効電力発生器ＴＣＲＩが運転中で
あり、進相無効電力発生器ＦＣ２の遮断器ＣＢが閉じた
状態での特性オであり、（ａ）の特性アと（ｂ）の特性
工を組み合わせたものとなっている。電流基準値ｖｒｃ
ｆ’でのＳＶＣ電流は点弧角が最大値となった場合Ｉ　
　　点弧角が最小３ｖｃ４ゝ 値となった場合ｌ５ＶＣ５となる。

ｌ５ＶＣ２’　５ＶＣ３＝　ｌ５ＶＣ４−ＩＳＶＣ５の
関係が成立している。なお（Ｃ）図の特性オのＢ−Ｄ点
間およびＣ−０点間は遅相無効電力発生器ＴＣＲＩのサ
イリスタの位相制御ができず、電力系統安定化ができな
い部分であり、Ｂ−Ｃ点間でのみ、ＴＣＲｌのサイリス
タの位相制御ができ電力系統安定化の機能が遂行できる
。

次にＳＶＣを電力系統安定化装置として用いる時の動作
を説明するために、電力系統母線のＳＶＣ設置点での電
圧の変動を表わす図を第６図および第７図に示す。

第６図において４００は発電機、５００は電力系統の線
路（インピーダンス２丁）、６００は可変りアクドル負
荷を示し、Ａ点がＳＶＣ設置点である。発電機４００は
電圧Ｅを発生し、可変リアクトル負荷６００が所定値の
とき線路を流れる電流が１　であれば、ＳｖＣ設置設置
点型電圧はＶ−Ｅ−ＺＴ−Ｉｎ で表わされる。

第７図は発電機電圧Ｅが変動した場合のＳｖＣ設置設置
点型圧−電流特性を示す図であり、発電機電圧ＥがＥ　
の場合力、Ｅｏ＋ΔＶとなった場合りの特性となる。

第８図はＳｖＣの電圧抑制効果を説明する図であり、第
４図の電圧基準■、。１．を、第７図は発電機電圧Ｅ。

に等しく設定した場合である。

第８図におけるＳＶＣの機能は、ＳＶＣの特性オにより
第７図のＳＶＣ設置点Ａでの電圧がΔ■」二昇した場合
、遅れ電流１１を流して、また電圧がΔＶ上下降た場合
には進み電流■２を流して、系統電圧Ｖ　　を電圧基準
値ｖｒｅｆ’にすることをＵＳ 示している。

第９図は、第４図の増幅器１１４のゲインＫＳを零にし
ない場合のＳＶＣの動作を説明する図である。すがＳｖ
Ｃの電圧−電流特性であり、増幅器１１４のゲインＫ　
を大きくするに従って折点Ｃと折点Ｂの傾きは電圧基準
値ｖｒｏｆを軸として勾配が大きくなる。第９図を第８
図と比較するとゲインＫ　が零でない所定値のときには
発電機雷圧の変動分ΔＶがあっても、ＳＶＣは設置点の
電圧を基準電圧ｖｒｅｆに抑制せず、基準電圧”　ｖｅ
ｒからΔＶｔはずれた所に抑制するが、変動分ΔＶが大
きく変動しても第８図才の特性の時よりもＳｖＣの制御
が働くことが分る。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような構成におけるＳｖＣにおいて
、交流系統事故が発生した場合に、事故期間中の電力系
統電圧の維持、および交流系統事故除去後の電圧動揺抑
制制御が重要な課題となるが、従来の制御装置ではそれ
らに対処することができない。

その理由はこうである。すなわち、第４図における積分
器１１７は、定常状態において最適化された伝達関数で
あるために高速な応答特性を期待できない。

そこでもし、積分器１１７を高速化すると、定常状態で
電力系統に擾乱を与えるからである。また、積分器１１
７の比例ゲインを大きくすると、ＳＶＣの制御特性と電
力系統の負荷特性を示す第９図より明らかなように、定
常状態における誤差が増加すると云う欠点がある。

ここにおいて本発明は、従来装置の難点を克服し、上述
した交流系統事故等の擾乱発生時にも、その擾乱を抑制
できる機能を新たに設けた無効電力補償装置の制御装置
を提供することを、その目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 電力系統母線に接続された遅相無効電力あるいは進相無
効電力を発生する無効電力補償装置の出力を調整する制
御装置において、 電力系統の系統電圧を検出する系統電圧検出器からの検
出電圧と、系統電圧の基準を設定する電圧基準設定器か
らの設定電圧との第１の電圧偏差を算出する第１の加算
器を持ち、 無効電力補償装置に流れる電流を検出し増幅しスロープ
リアクタンス信号をうる無効電力補償装置電流検出器お
よび増幅器を有し、 第１の電圧偏差とスロープリアクタンス信号を加算する
第２の加算器を設け、 第２の加算器からの入力を比例積分する積分器をそなえ
、 第１の電圧偏差を導入し、電力系統の系統電圧が過渡時
に電圧擾乱を高速に抑制する信号を導出する伝達関数を
そなえる一次進み遅れ回路を持ち、積分器出力と一次進
み遅れ回路の出力を加算する第３の加算器を有し、 第３の加算器の出力信号を受け入れ、その信号が表わす
無効電流に対応する遅相無効電力を発生する無効電力補
償装置のサイリスタへの点弧角の信号を演出する変換回
路を設け、 変換回路からの信号によりサイリスタへ点弧パルスを送
出する位相制御回路を、 具備する 無効電力補償装置の制御装置である。

（作　用） 本発明は、このように構成されるから、電力系統母線の
系統電圧に擾乱が発生したときに、従来装置にみられる
系統電圧とその基準設定電圧との偏差電圧を比例積分し
て遅相無効電力の調整を行なうところに加えて、その比
例積分手段と並列に偏差電圧を所望の伝達関数を介して
得られる信号により、高速に系統電圧の擾乱を抑制する
。

（実施例） 本発明の一実施例における回路構成を表わすブロック図
を第１図に示す。

第１図において加算器１１５の出力電圧である系統電圧
検出値と基準値との偏差（電圧）ΔＶは積分器１１７の
前段の加算器１１６へ与えられるとともに例えば一次進
み遅れ回路１２０を介してて、積分器１１７の後段加算
器１２１に加えられる。その他は従来装置の回路を準用
する。

このような回路構成において、いま交流系統事故が発生
し、系統電圧が低下すると、負の電圧偏差が一次進み遅
れ回路１２０に人力され、点弧角αを急速に大きくし、
電力系統に供給する無効ミノＪを減少させ、系統電圧を
維持しようとする。つぎに交流系統事故が除去されて、
その瞬間過電圧が発生すると、系統電圧検出記１１１の
検出電圧（正）が電圧基準設定器１１２の基準電圧（負
）より大きくし、正の電圧偏差が一次進み遅れ回路１２
０に入力されるので、上記現象とは逆に点弧角αを小さ
くし、電力系統に供給する無効電力を増加させて系統過
電圧を抑制しようとする。

このとき一次進み遅れ回路１２０は、主制御すなわち、
定常状態におけるループとは別のループであるので、一
次進み遅れ回路１２０の伝達関数は過渡時を考えて最適
化できるので高速化されることが可能である。

ここに一次進み遅れ回路１２０は、リアクタンスＬとキ
ャパシタンスＣで構成される受動網回路である。

第２図は、本発明の他の実施例における回路構成を示す
ブロック図である。

さきの一実施例の第１図では、加算器１１５の出力電圧
を一次進み遅れ回路１２０の入力信号としたが、通常、
主制御の電圧制御は非常に高い精度を要求されるために
、その構成上時間遅れがある。

しかし、本発明の主旨となる付加的あるいは補助的な制
御は、精度よりもどちらかと云えば高速性が必要とされ
るので、第２図では、別に高速な検出機能を有する高速
性系統電圧検出器１２２を設けて、加算器１２３で電圧
偏差を検出し、その偏差を一次進み遅れ回路１２０に入
力する。さらに一次進み遅れ回路１２０の出力電圧は、
積分器１１７の前段にそなえる加算器１１６に入力する
ように構成する。

これは系統電圧検出そのものが高速化されているので、
積分器１１７を介しても高速性がそれほどそこなわれな
いからである。

もちろん、第１図のごとく１次進み遅れ回路１２０の出
力電圧を積分器後段に設ける加算器１２１に加えても良
い。さらにまた、電圧偏差が所定値量１−のときにのみ
一次進み遅れ回路１２０が動作するように一次進み遅れ
回路１２０の前段に不感帯回路を設けることも考えられ
る。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、従来の制御回路に
簡単な一次進み遅れ回路等を追加するのみで交流系統事
故時等の大擾乱が発生した場合にも、その擾乱を効果的
に抑制する著しい特長を有し、擾乱に基づく送電系統、
電力機器等の損壊を防ぎ、電力動揺の抑制から安定した
電力供給と、良質な電力送電から、その信頼性が大きく
向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例回路の構成を表わすブロック
図、第２図は本発明の他の実施例を示す回路図、第３図
はＳｖＣの主回路の１構成例を表わす図、第４図はＳｖ
Ｃ制御装置の従来例を示すブロック図、第５図はＳｖＣ
の制御特性図、第６図、第７図は電力系統の負荷特性説
明図、第８図。 第９図はＳｖＣの制御特性と電力系統の負荷特性により
ＳｖＣの動作を説明する図である。 １・・・サイリスタコンドロールドリアクトル（ＴＣＲ
Ｉ）　、２・・・フィックストコンデンサ（Ｆｅ２）　
、３−・・無効電力補償装置（ＳＶＣ）、１００・・・
ＳｖＣ制御装置、１１１・・・系統電圧検出器、１１２
・・・系統電圧基準設定器、１１３．・。 ＳＶＣ電流検出器、１１４・・・増幅器、１１５・・・
第１の加算器、１１６・・・第２の加算器、１１７・・
・積分器、１１８・・・変換回路、１１９・・・位相制
、１２０・・・一次進み遅れ回路、１２１・・・第３の
加算器、１２２・・・高速性系統電圧検出器、１２３・
・・第４の加算器、２００・・・主回路トランス、２０
１・・・計器用変圧器、２０２・・・計器用変流器、３
００・・・電力系統母線。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第３図 第４図 （Ｏ）（ｂ） （Ｃ） 佑５　図 第８　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電力系統母線に接続された遅相無効電力あるいは進
   相無効電力を発生する無効電力補償装置の出力を調整す
   る制御装置において、 電力系統の系統電圧を検出する系統電圧検出器からの検
   出電圧と、系統電圧の基準を設定する電圧基準設定器か
   らの設定電圧との第１の電圧偏差を算出する第１の加算
   器と、 無効電力補償装置に流れる電流を検出し増幅しスロープ
   リアクタンス信号をうる無効電力補償装置電流検出器お
   よび増幅器と、 第１の電圧偏差とスロープリアクタンス信号を加算する
   第２の加算器と、 第２の加算器からの入力を比例積分する積分器と、 第１の電圧偏差を導入し、電力系統の系統電圧が過渡時
   に電圧擾乱を高速に抑制する信号を導出する伝達関数を
   そなえる一次進み遅れ回路と、積分器出力と一次進み遅
   れ回路の出力を加算する第３の加算器と、 第３の加算器の出力信号を受け入れ、その信号が表わす
   無効電流に対応する遅相無効電力を発生する無効電力補
   償装置のサイリスタへの点弧角の信号を演出する変換回
   路と、 変換回路からの信号によりサイリスタへ点弧パルスを送
   出する位相制御回路と、 を具備することを特徴とする無効電力補償装置の制御装
   置。 ２、電力系統の系統電圧を高速に検出する高速性系統電
   圧検出器を別に設け、 この高速性系統電圧検出器により検出された電圧と電圧
   基準設定器からの設定電圧の第２の偏差電圧を算出する
   第４の加算器を備え、 一次進み遅れ回路は第４の加算器出力のみを導入し、そ
   の一次進み遅れ回路で演出した一次進み遅れ信号を第２
   の加算器へ加えるとともに、積分器出力を直接に変換回
   路へ導入する 特許請求の範囲第１項記載の無効電力補償装置の制御装
   置。 ３、積分器出力を第３の加算器を介して変換回路へ与え
   るとともに、一次進み遅れ回路の出力を第３の加算器の
   みに加える 特許請求の範囲第２項記載の無効電力補償装置の制御装
   置。 ４、第１の電圧偏差が所定値以上のときのみ一次進み遅
   れ回路が動作する不感帯回路を、一次進み遅れ回路の前
   段に設ける 特許請求の範囲第１項記載の無効電力補償装置の制御装
   置。