JP2003348755A - 配電系統の三相不平衡抑制方法 - Google Patents

配電系統の三相不平衡抑制方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電圧一定制御または力率一定制御のために使
用されている静止型無効電力調整装置を利用して、配電
系統の三相不平衡電圧を抑制する方法を提供する。 【解決手段】 配電系統4に電流・電圧センサ5と静止
型無効電力調整装置とを接続する。静止型無効電力調整
装置は従来と同様に電圧一定制御方式または力率一定制
御方式で運転される。電流・電圧センサ5による測定値
から制御回路7が三相間の逆相電圧を演算し、演算され
た逆相電圧を打ち消す電力を静止型無効電力調整装置か
ら配電系統4に出力することにより、三相不平衡電圧を
抑制する。静止型無効電力調整装置の出力の余力分を利
用して三相不平衡を抑制するため、新たな機器を配電系
統に設置する必要はない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、静止型無効電力調
整装置を利用した配電系統の三相不平衡抑制方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】静止型無効電力調整装置(SVG:Stat
ic Var Generator)は、図1に示すように進み位相を与
えるコンデンサ1とインバータ2と、遅れ位相を与える
連系リアクトル3とからなるものである。この静止型無
効電力調整装置は配電系統4に並列に接続され、負荷5
の変動によって生じる系統の電圧変動を打ち消す電圧調
整器として用いられている。
【0003】このため静止型無効電力調整装置は配電系
統4の電流と電圧とを検出できる電流・電圧センサ6を
備え、系統に発生した無効電力を検出するとともに、制
御回路7の指令により、検出された無効電力を打ち消す
ことができる進み位相または遅れ位相の電力を配電系統
4に供給して系統電圧(正相電圧)を一定に保ってい
る。このように静止型無効電力調整装置は電圧一定制御
方式により運転されるのが普通であるが、系統の力率を
常に一定に保つことを目的として、力率一定制御方式に
よる運転も行なわれている。
【0004】しかし配電系統4においては、上記した正
相電圧の変動の他に、特定の二相間に負荷が集中的に接
続される等の原因によって三相不平衡電圧が発生するこ
とがあり、これに伴って逆相電圧が発生する。そこでこ
の逆相電圧を抑制するための専用の三相不平衡電力出力
変換器も提案されているが、電圧調整用に機器のほかに
新たに三相不平衡電力出力変換器を設置しなければなら
ず、設備費用が嵩むという問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決して、電圧一定制御または力率一定制御
のために使用されている静止型無効電力調整装置を利用
して、配電系統の三相不平衡電圧を抑制する方法を提供
するためになされたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明の配電系統の三相不平衡抑制方法
は、配電系統に電流・電圧センサと静止型無効電力調整
装置とを接続し、電流・電圧センサによる測定値から三
相間の逆相電圧を演算し、演算された逆相電圧を打ち消
す電力を静止型無効電力調整装置から配電系統に出力す
ることにより、三相不平衡を抑制することを特徴とする
ものである。
【0007】なお、静止型無効電力調整装置を電圧一定
制御方式により運転しつつ、静止型無効電力調整装置の
出力の余力分を利用して三相不平衡電圧を抑制する方法
を取ることができ、この場合には静止型無効電力調整装
置の平均出力量に応じて電圧一定制御の電圧設定値を経
時的変更し、静止型無効電力調整装置の出力の余力分を
確保することが好ましい。また静止型無効電力調整装置
を力率一定制御方式により運転しつつ、静止型無効電力
調整装置の出力の余力分を利用して三相不平衡電圧を抑
制する方法を取ることもできる。
【0008】このように本発明によれば、常時は電圧一
定制御または力率一定制御のために使用されている静止
型無効電力調整装置の余力を利用して、三相間の逆相電
圧を打ち消す電力を系統に供給し、配電系統の三相不平
衡電圧を抑制することができるので、静止型無効電力調
整装置とは別に専用の三相不平衡電力出力変換器を系統
に設置する必要はない。
【0009】
【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施形態
を示す。本発明で用いられる装置構成は図1に示したと
おりであり、従来と特に変わるところはない。しかし制
御回路7に組み込まれた制御ソフトの内容が異なるの
で、以下に詳細に説明する。このように本発明は、既存
の静止型無効電力調整装置の制御ソフトを変更するだけ
で容易に実施することができる。
【0010】先ず図2は静止型無効電力調整装置を電圧
一定制御方式で運転する場合の制御系統図であり、制御
回路7は電流・電圧センサ6により検出された各相の電
圧から従来と同様に正相電圧(系統電圧)を演算すると
ともに、三相不平衡の原因である逆相電圧をも演算す
る。なお図3に示すように、不平衡な三相電圧は正相電
圧と逆相電圧とのベクトル和として表すことができる。
検出された正相電圧は従来と同様に電圧設定値と比較さ
れ、制御回路7はそれらの間の偏差をなくすように静止
型無効電力調整装置の出力Qaを算出する。
【0011】またこれと同時に、制御回路7は演算され
た逆相電圧を打ち消すことができる静止型無効電力調整
装置の出力Zbを算出する。そしてこの出力Zbを前記
の出力Qaと合成した出力指令を静止型無効電力調整装
置に与える。これを受けた静止型無効電力調整装置は合
成された出力量の電力を配電系統4に出力し、系統電圧
を一定に維持しながら同時に三相不平衡を解消すること
ができる。ただし合成した出力量が静止型無効電力調整
装置の定格出力を越えると、正相電圧対応分の出力Qa
の一部が削減されるおそれがあり、静止型無効電力調整
装置の本来の役割である系統電圧を一定に維持すること
が達成できなくなる。
【0012】そこで好ましくは、合成に先立ち静止型無
効電力調整装置の定格出力から正相電圧対応分の出力Q
aを差し引き、静止型無効電力調整装置の余力を算出す
る。そして出力Zbがその余力の範囲内にあればそのま
ま出力Zbを出力Qaと合成する。しかし出力Zbが余
力を越える場合には、その余力の限度内で逆相電圧を打
ち消すように出力Zbを制限する。この場合には静止型
無効電力調整装置は系統電圧を一定に維持することはで
きるが、三相不平衡を完全には解消することはできず、
余力に応じて三相不平衡抑制効果を発揮することとな
る。
【0013】このように静止型無効電力調整装置の出力
に十分な余裕がない場合には、三相不平衡の抑制効果が
低減することとなる。そこで請求項3に示すように、静
止型無効電力調整装置の平均出力量に応じて電圧一定制
御の電圧設定値を経時的に変更し、静止型無効電力調整
装置の出力の余力分を確保することが好ましい。
【0014】図4はそのための制御フローの一例を示す
ものであり、サンプリング時間TS中の静止型無効電力
調整装置の無効電力出力量QΣの平均値Σ=QΣ/TS
算出し、その値を上限設定値QHや下限設定値QLと比較
する。そして平均値Σがこれらの設定値の範囲内にあれ
ば電圧設定値VCはそのままとするが、これらの設定値
の範囲を外れる場合には静止型無効電力調整装置の出力
に余裕がないことを意味するため、電圧設定値VCを所
定のVSずつ段階的に変化させる。
【0015】図5はその動作例を示すグラフであり、当
初は静止型無効電力調整装置の出力は0kVarである
が、負荷の急激な変動により静止型無効電力調整装置の
出力が瞬間的に−300kVar付近まで増加してい
る。しかしその後、電圧設定値VCを例えば100Vず
つ低下させることによって静止型無効電力調整装置の出
力を次第に減少させ、静止型無効電力調整装置の出力の
余力を確保する。なお、そのままでは系統電圧は低下し
たままとなるが、その状態が所定時間(例えば45秒)
続くと、配電系統に設けられている自動電圧調整器(S
VR:Step Voltage Regulator)のタップが切り替えら
れ、系統電圧は上昇して元に戻るので問題はない。
【0016】上記したように、電圧一定制御を行なう場
合には静止型無効電力調整装置の平均出力量に応じて電
圧設定値を経時的に変更し、静止型無効電力調整装置の
出力の余力分を確保することによって、三相不平衡を打
ち消すための出力を可能としておくことが好ましい。な
おこの場合にも瞬間的な系統電圧の変化に対しては、静
止型無効電力調整装置は迅速に対応することができる。
【0017】図6は静止型無効電力調整装置を力率一定
制御方式で運転する場合の制御系統図である。この場合
には、電流・電圧センサ6により検出された各相の電流
・電圧から制御回路10は力率を算出し、力率設定値を
もとに静止型無効電力調整装置の出力Qaを算出する。
これと同時に制御回路10は検出された逆相電圧を打ち
消すことができる静止型無効電力調整装置の出力Zbを
算出する。そしてこの出力Zbを出力Qaと合成した出
力指令を静止型無効電力調整装置に与える。これにより
静止型無効電力調整装置は系統の力率を一定に維持しな
がら、同時に三相不平衡電圧を抑制することができる。
【0018】ただし合成した出力が静止型無効電力調整
装置の定格出力を越えると、静止型無効電力調整装置の
本来の役割である力率を一定に維持できなくなる。そこ
でこの場合にも前記の電圧一定制御の場合と同様、合成
に先立ち静止型無効電力調整装置の定格出力から正相電
圧対応分の出力Qaを差し引き、静止型無効電力調整装
置の余力を算出する。そして出力Zbがその余力の範囲
内にあればそのまま出力Zbを出力Qaと合成する。し
かし出力Zbが余力を越える場合には、その余力の限度
内で逆相電圧を打ち消すように出力Zbを制限すること
が好ましい。
【0019】
【実施例】図7〜図10に本発明の比較例と実施例を示
す。この実施例は、系統電圧6600Vの配電系統に取
付けた静止型無効電力調整装置(最大出力±300kV
ar)の制御内容を様々に変更した場合の、相間電圧と
不平衡率とを示したグラフである。図7のグラフは比較
例を示し、静止型無効電力調整装置の運転を停止した場
合の実測値である。横軸の1秒の時点で不平衡負荷を投
入することにより、u-wとv-wの2相間の電圧が大き
く低下すると同時に、不平衡率が4%を越えていること
が判る。
【0020】図8のグラフは、静止型無効電力調整装置
に不平衡抑制機能のみを発揮させた場合の実測値であ
り、不平衡負荷を投入しても不平衡率は直ぐに0%に戻
るが、相間の電圧は全て6200Vにまで低下したまま
となっている。しかし図9のグラフに示すように電圧一
定制御を行ないつつ不平衡抑制機能を発揮させるように
すれば、相間電圧は全体的にわずかに低下するものの3
相間とも全て一致しており、不平衡率は0%に維持され
る。さらに図10のグラフに示すように、力率一定制御
を行ないつつ不平衡抑制機能を発揮させるようにした場
合にも、同様の好ましい結果が得られることが確認され
た。
【0021】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれば
電圧一定制御または力率一定制御のために使用されてい
る静止型無効電力調整装置を利用して、配電系統の三相
不平衡電圧を抑制することができ、三相不平衡を抑制す
るための特別な設備を設置する必要がないため、設備コ
ストがかからない。また本発明によれば静止型無効電力
調整装置の取付点よりも下流側のみならず、上流側につ
いても三相不平衡抑制効果を及ぼすことができるため、
多数の機器を配電系統に設置する必要もないなどの利点
がある。
【0022】なお、以上の説明では電圧一定制御または
力率一定制御のために使用されている静止型無効電力調
整装置の余力を利用して、配電系統の三相不平衡電圧を
抑制したが、逆に三相不平衡電圧の抑制をメインとし、
その余力を利用して電圧一定制御または力率一定制御を
行なうようにしてもよいことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で用いられる装置構成を示すブロック図
である。
【図2】静止型無効電力調整装置を電圧一定制御方式で
運転する場合の制御系統図である。
【図3】不平衡な三相電圧のベクトル図である。
【図4】請求項3の発明の制御フローを示すブロック図
である。
【図5】請求項3の発明の動作例を示すグラフである。
【図6】静止型無効電力調整装置を力率一定制御方式で
運転する場合の制御系統図である。
【図7】静止型無効電力調整装置の運転を停止した場合
の相間電圧と不平衡との変化を示すグラフである。
【図8】静止型無効電力調整装置に不平衡抑制機能を発
揮させた場合の相間電圧と不平衡との変化を示すグラフ
である。
【図9】静止型無効電力調整装置に電圧一定制御を行な
いつつ不平衡抑制機能を発揮させた場合の相間電圧と不
平衡との変化を示すグラフである。
【図10】静止型無効電力調整装置に力率一定制御を行
ないつつ不平衡抑制機能を発揮させた場合の相間電圧と
不平衡との変化を示すグラフである。
【符号の説明】
1 コンデンサ、2 インバータ、3 リアクトル、4
配電系統、5 負荷、6 電流・電圧センサ、7 制
御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5G066 GC02 5H420 BB12 BB16 CC04 DD03 EB39 FF03 FF04

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配電系統に電流・電圧センサと静止型無
    効電力調整装置とを接続し、電流・電圧センサによる測
    定値から三相間の逆相電圧を演算し、演算された逆相電
    圧を打ち消す電力を静止型無効電力調整装置から配電系
    統に出力することにより、三相不平衡電圧を抑制するこ
    とを特徴とする配電系統の三相不平衡抑制方法。
  2. 【請求項2】 静止型無効電力調整装置を電圧一定制御
    方式により運転しつつ、静止型無効電力調整装置の出力
    の余力分を利用して三相不平衡電圧を抑制する請求項1
    記載の配電系統の三相不平衡抑制方法。
  3. 【請求項3】 静止型無効電力調整装置の平均出力量に
    応じて電圧一定制御の電圧設定値を経時的に変更し、静
    止型無効電力調整装置の出力の余力分を確保する請求項
    2記載の配電系統の三相不平衡抑制方法。
  4. 【請求項4】 静止型無効電力調整装置を力率一定制御
    方式により運転しつつ、静止型無効電力調整装置の出力
    の余力分を利用して三相不平衡電圧を抑制する請求項1
    記載の配電系統の三相不平衡抑制方法。
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