JP3805835B2

JP3805835B2 - Distribution line voltage and reactive power adjustment device

Info

Publication number: JP3805835B2
Application number: JP19331996A
Authority: JP
Inventors: 弘幸不動; 崇元治; 隆橋本; 遵田中; 晴也安部
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Daihen Corp
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Daihen Corp
Priority date: 1996-07-23
Filing date: 1996-07-23
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2016-07-23
Also published as: JPH1042467A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配電線の電圧と無効電力とを調整する配電線電圧及び無効電力調整装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
配電系統においては、省エネルギーを図るために、無効電力を少なくして線路で生じるロスを減少させることが必要とされる。また需要家に供給する電力の高品質化を図るために、電圧変動を抑制することが必要である。そのため、従来は、電圧降下を補償する自動電圧調整器、負荷時タップ切換え変圧器等の電圧調整機器と、電力用コンデンサ、リアクトル、同期調相機等からなる無効電力調整機器とをそれぞれ別個に設けて配電線に接続していた。
【０００３】
また配電系統においては、変圧器、回転機器、整流器、サイリスタ応用機器等から高調波が発生する。配電線を流れる電流に含まれる高調波が過大になると、系統に接続されている機器に障害が生じるため、高調波を抑制する手段を講じる必要がある。
【０００４】
従来広く採用されていた高調波抑制策は、高調波発生源と並列にＬＣの直列共振回路を接続して、該共振回路により高調波成分を吸収させる方式のものであるが、この方式では、系統に存在する多数の高調波発生源のそれぞれに対して高調波抑制機器である共振回路を設置する必要がある。
【０００５】
また系統を流れる高調波成分を検出して、検出された高調波成分と逆位相の高調波電流を系統に注入することに高調波を打ち消すようにしたアクティブフィルタ方式の高調波抑制策も行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、電圧調整機器と無効電力調整機器とが別個に設けられていたため、配電系統の調整箇所に多数の機器を設けることが必要になり、電圧調整及び無効電力調整のために要する設備のコストが高くなる上に、機器を設置するために広いスペースを確保することが必要になるという問題があった。
【０００７】
また、高調波抑制策として、各高調波発生源に対して並列に直列共振回路を接続する方式を採用した場合には、系統に存在する多数の高調波発生源のそれぞれに対して共振回路を設置する必要があるため、高調波抑制のためのトータルコストが高くなるのを避けられなかった。
【０００８】
更に、アクティブフィルタ方式を採用する場合も、従来は、系統を流れる高調波電流を検出するセンサと、高調波を打ち消すための逆相高調波電流を発生する高調波電流源と、逆相高調波電流を系統に注入する注入装置とを備えた高調波抑制装置を電圧調整装置及び無効電力調整装置と別個に設けていたため、設備費が高くなるのを避けられず、不経済であった。
【０００９】
本発明の目的は、配電線電圧の調整と無効電力の調整とを同じ装置で行うことができる配電線電圧及び無効電力調整装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、配電線電圧の調整及び無効電力の調整を行うとともに、配電線電圧及び無効電力の調整に用いる機器の一部を共用して高調波成分の抑制をも図ることができるようにした配電線電圧及び無効電力調整装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本明細書では、配電線の各部の内、配電線電圧及び無効電力調整装置の入力側の端子（電源側端子）が接続される点を検出点と呼び、該調整装置の出力側の端子（負荷側端子）が接続される点を調整点と呼ぶことにする。
【００１２】
本発明に係わる配電線電圧及び無効電力調整装置は、配電線の途中に設定された検出点で配電線の相電圧（各相の電圧）Ｖr 及び該検出点を通過する通過電流Ｉ1 をそれぞれ検出する電圧センサ及び電流センサと、検出点の相電圧Ｖr が一次側に入力された並列変圧器と、該並列変圧器の出力を入力として大きさ及び位相が可変の調整用電圧を発生する電力変換装置と、調整用電圧が入力された一次巻線と、検出点と該検出点よりも負荷側に設定された調整点との間に位置させた状態で配電線に直列に接続された二次巻線とを有して、検出点の相電圧Ｖr に対して位相角θphを有する補償電圧Ｖphを二次巻線を通して検出点の相電圧Ｖr に重畳する直列変圧器と、調整点の相電圧を目標値に一致させ、かつ配電線で消費される無効電力を最小にするために必要な補償電圧Ｖphの大きさと該補償電圧の検出点の相電圧Ｖr に対する位相角θphとを演算して、演算された大きさと位相角とを有する補償電圧Ｖphを得るために必要な調整用電圧を電力変換装置から出力させるように電力変換装置を制御する制御装置とを備えている。
【００１３】
この場合、上記制御装置は、調整点の相電圧を目標値に一致させ、かつ配電線で消費される無効電力を最小にするために検出点の電圧に重畳する必要がある補償電圧Ｖphを直列変圧器の二次巻線から出力させるために該直列変圧器の一次側に与える必要がある調整用電圧をインバータから出力させるように、該インバータを構成する半導体スイッチ素子をオンオフ制御する。
【００１４】
上記制御装置は、例えば、補償電圧Ｖphの大きさと該補償電圧の検出点の相電圧Ｖr に対する位相角θphとを演算する演算手段を備えて、補償電圧Ｖphの大きさ及び位相角θphをそれぞれ演算された値に一致させるように電力変換装置から調整用電圧を発生させる。
【００１５】
制御装置に設けられる演算手段は、例えば次のようにして補償電圧Ｖphの大きさと位相角θphとを演算する。
【００１６】
即ち、配電線の線路インピーダンスのリアクタンス分Ｘ1 と、電圧センサが検出した検出点の相電圧Ｖr と、電流センサが検出した通過電流Ｉ1 と、相電圧Ｖr と通過電流Ｉ1 との間の位相差θとを用いて、配電線を流れる無効電力を打消すために通過電流Ｉ1 に対して９０度の位相差を有する電圧Ｉ1 Ｘ1 を検出点の相電圧Ｖr に重畳したときの調整点の相電圧Ｖrqと、該相電圧Ｖrqの検出点の相電相圧Ｖr に対する位相差βとを、
Ｖrq＝（Ｘ1 ²Ｉ1 ²＋Ｖr ²＋２Ｉ1 Ｘ1 Ｖr sin θ）^1/2及び、
β＝sin ^-1｛（Ｉ1 Ｘ1 cos θ）／Ｖrq｝
により演算し、調整点の電圧を目標値Ｖr'に一致させるために相電圧Ｖrqに重畳する必要がある昇降用電圧Ｖp を、
Ｖp ＝（Ｖrq²＋Ｖr'²−２ＶrqＶr'cos β´）^1/2
［但し、β´＝sin ^-1｛Ｖrq sin（θ＋β）／Ｖr'｝−θ−β］
により演算する。そして、昇降用電圧Ｖp 及び電圧Ｉ1 Ｘ1 と位相差θ及びβとを用いて、補償電圧Ｖphの大きさ及び検出点の電圧Ｖr に対する位相角θphをそれぞれ、
Ｖph＝｛Ｖp ²＋（Ｉ1 Ｘ1 ）²｝^1/2及び、
θph＝tan ^-1｛Ｖp ／（Ｉ1 Ｘ1 ）｝＋（π／２）−θ＋β
により演算する。
【００１７】
上記電力変換装置としては、例えば、コンデンサと、並列変圧器の二次巻線から得られる出力電圧を直流に変換してコンデンサに供給し、また、コンデンサの電荷を並列変圧器の二次巻線を通して放電させるためのスイッチ手段を持つコンバータと、コンデンサの両端の電圧を調整用電圧に変換するインバータとを備えたものを用いることができる。この場合、制御装置には、コンデンサの端子電圧を定電圧源とするためにコンバータの出力電圧である交流電圧を検出点電圧の位相より進ませるように制御すれば、コンデンサの端子電圧の上昇分を下げることができ、また、逆にコンバータの出力電圧である交流電圧を検出点電圧の位相より遅らせるように制御すれば、コンデンサの端子電圧の下降分を上げることができる。このような制御を行うために、コンバータのスイッチ手段を制御するコンバータ制御手段と、前記調整用電圧を発生させるようにインバータを制御するインバータ制御手段とを設けておく。
【００１８】
上記のように、検出点の電圧に対して所定の位相角θphを有する補償電圧Ｖphを発生させて、該補償電圧を検出点の相電圧に重畳することにより、調整点の相電圧を目標値に一致させるように調整すると同時に、無効電力を最小にするように調整するようにすると、電圧調整と無効電力の調整とを共通の装置により行うことができる。従って、電圧調整機器と無効電力の調整機器とをそれぞれ別個に設けていた従来の調整設備に比べて、機器の数を削減して配電系統の構成を簡単にすることができ、設備に要するコストを安くすることができる。また系統の各調整箇所に設置する機器の数が少なくなるため、各調整設備の設置面積の縮小を図ることができる。
【００１９】
本発明においては、コンバータに高調波電流を発生するコンバータ制御手段を更に設けるのが望ましい。この場合、制御装置には、電流センサの出力から配電線を流れる電流に含まれる高調波電流成分を検出する高調波電流成分検出手段と、前記高調波電流成分検出手段により検出された高調波電流成分を打ち消すために必要なキャンセル用高調波電流を前記コンバータから発生させるようにコンバータを制御するコンバータ制御手段とを設ける。
【００２０】
また、インバータに、高調波電圧を発生するインバータ制御手段を更に設けるのが望ましい。この場合、制御装置には、電圧センサの出力から配電線電圧に含まれる高調波電圧成分を検出する高調波電圧成分検出手段と、前記高調波電圧成分検出手段により検出された高調波電圧成分を打ち消すために必要なキャンセル用高調波電圧を前記インバータから発生させるようにインバータを制御するインバータ制御手段とを設ける。
【００２１】
上記のように構成すると、電圧調整及び無効電力の調整を行う機器の構成要素の一部を利用して高調波成分の除去または抑制を図ることができるため、従来各高調波発生装置毎に設けていた高調波抑制機器を省略することができ、配電系統の構成を簡単にすることができる。また電圧調整及び無効電力調整装置の構成機器の一部を利用して高調波の抑制を図ることができるため、従来のアクティブフィルタ方式の高調波抑制装置に比べて、高調波の抑制に要する設備費を安くすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（Ａ）本発明に係わる調整装置の構成
図１は本発明に係わる配電線電圧及び無効電力調整装置の構成を単線結線図を用いて概略的に示したもので、同図において１は３相の配電線、２は配電線１の途中に設定された検出点ａにおいて配電線の相電圧Ｖr を検出する電圧センサ、３は検出点ａを通過する通過電流Ｉ1 を検出する電流センサである。電圧センサ２としては、計器用変圧器を用いることができ、電流センサ３としては変流器を用いることができる。
【００２３】
４は各相の一次巻線４ｐと二次巻線４ｓとを有して、検出点ａの相電圧Ｖr が一次巻線に入力された３相並列変圧器、５は並列変圧器４の出力を入力として大きさ及び位相が可変の３相の調整用電圧Ｖph´を出力する電力変換装置、６は調整用電圧Ｖph´が入力された一次巻線６ｐと、検出点ａと該検出点よりも負荷側に設定された調整点ｂとの間に位置させた状態で３相の配電線１にそれぞれ直列に接続された３相の二次巻線６ｓとを有する３相直列変圧器、７は電力変換装置６を制御する制御装置である。
【００２４】
電力変換装置５は、並列変圧器４の出力電圧を直流電圧に変換するコンバータ５Ａと、該コンバータ５Ａにより変換された直流電圧を蓄積する電源コンデンサ５Ｂと、電源コンデンサ５Ｂの両端に得られる直流電圧を配電線電圧と周波数が等しい３相交流電圧に変換して調整用電圧Ｖph´として出力するインバータ５Ｃとからなっている。この電力変換装置５から出力される調整用電圧Ｖph´の大きさ及び位相は、インバータ５Ｃを構成する半導体スイッチ素子をオンオフ制御することにより、適宜に調整することができるようになっている。
【００２５】
直列変圧器６は、調整用電圧Ｖph´を入力として、その各相の二次巻線６ｓから検出点ａの相電圧Ｖr に補償電圧Ｖphを重畳する。この補償電圧Ｖphは、検出点ａの相電圧Ｖr に対して位相角θphを有している。調整点ｂの相電圧は、検出点ａの相電圧Ｖr と補償電圧Ｖphとをベクトル合成したものとなる。
【００２６】
制御装置７は、電圧センサ２の出力ｅと電流センサ３の出力ｉとを入力として、調整点ｂの相電圧を目標値に一致させ、かつ配電線で消費される無効電力を最小にするために必要な補償電圧Ｖphの大きさと該補償電圧の検出点の相電圧Ｖr に対する位相角θphとを演算し、演算された大きさと位相角とを有する補償電圧Ｖphを得るために必要な調整用電圧Ｖph´を電力変換装置５から出力させるように電力変換装置５のインバータを制御するインバータ制御手段と、コンデンサ５Ｂの両端の電圧を一定に保つようにコンバータ５Ａを制御するコンバータ制御手段とを備えている。
【００２７】
上記電圧センサ２、電流センサ３、並列変圧器４、電力変換装置５、直列変圧器６及び制御装置７により、本発明に係わる配電線電圧及び無効電力調整装置が構成されている。
【００２８】
図２は、電源変圧器４及び直列変圧器６の構成例と、電力変換装置５の構成例とを更に具体的に示したものであり、同図においては、Ｕ，Ｖ，Ｗ３相を区別するために、各符号にｕ，ｖ，ｗの添字を付してある。この例では、電源変圧器４がデルタ結線された３相の一次巻線４pu，４pv及び４pwと、同じくデルタ結線された二次巻線４su，４sv及び４swとを有し、該変圧器４の３相の入力端子がそれぞれ３相の配電線１ｕ，１ｖ及び１ｗに接続されている。
【００２９】
直列変圧器６は、スター結線された３相の一次巻線６pu，６pv及び６vwと、互いに独立な二次巻線６su，６sv及び６swとを有し、直列変圧器６の３相の二次巻線６su，６sv及び６swはそれぞれ検出点ａと調整点ｂとの間に位置させた状態で３相配電線１ｕ，１ｖ及び１ｗに直列に接続されている。
【００３０】
電力変換装置５のコンバータ５Ａは、ダイオードＤu 〜Ｄw 及びＤx 〜Ｄz を３相全波ブリッジ接続するとともに、ダイオードＤu ，Ｄv ，Ｄw 及びＤx ，Ｄy ，Ｄz のそれぞれの両端にＩＧＢＴ等の半導体スイッチ素子Ｓu ，Ｓv ，Ｓw 及びＳx ，Ｓy 及びＳz を、それぞれの順方向をダイオードの順方向と異ならせて並列に接続した回路からなっていて、このコンバータの３相の交流入力端子に並列変圧器４の３相の出力端子が接続されている。
【００３１】
インバータ５Ｃは、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート形トランジスタ）等の半導体スイッチ素子Ｓu ´〜Ｓw ´及びＳx ´〜Ｓz ´を３相ブリッジ接続するとともに、スイッチ素子Ｓu ´〜Ｓw ´及びＳx ´〜Ｓz ´のそれぞれの両端に帰還用ダイオードＤu ´〜Ｄw ´及びＤx ´〜Ｄz ´を接続した回路からなっていて、このインバータ回路の直流入力端子はコンデンサ５Ｂの両端に接続され、交流出力端子は直列変圧器６の３相の入力端子に接続されている。
【００３２】
コンバータ５Ａを構成する半導体スイッチ素子Ｓu 〜Ｓw 及びＳx 〜Ｓz と、インバータ５Ｃを構成する半導体スイッチ素子Ｓu ´〜Ｓw ´及びＳx ´〜Ｓz ´とを制御するために主制御部７Ａと半導体スイッチ制御部７Ｂとからなる制御装置７が設けられている。
【００３３】
主制御部７Ａは、ＣＰＵを備えていて、コンバータ５Ａを通して充電されるコンデンサ５Ｂの両端の電圧の目標値を半導体スイッチ制御部７Ｂに与えるコンバータ出力目標値設定手段を実現する。
【００３４】
主制御部７Ａはまた、電圧センサ２の出力ｅ及び電流センサ３の出力ｉを入力として、調整点ｂの電圧を目標値に一致させ、かつ配電線を流れる無効電力を最小にするために必要な補償電圧Ｖphの大きさと該補償電圧の検出点の電圧Ｖr に対する位相角θphとを演算する演算手段と、演算された大きさと位相角とを有する補償電圧Ｖphを得るために必要な調整用電圧Ｖph´の目標値を半導体スイッチ制御部７Ｂに与える調整用電圧目標値設定手段とを実現する。
【００３５】
半導体スイッチ制御部７Ｂには、図示しない検出回路により検出されたコンデンサ５Ｂの両端の電圧の検出値と、インバータ５Ｃの出力電圧の検出値とが与えられている。
【００３６】
コンバータ５Ａは、並列変圧器４の出力をダイオードＤu 〜Ｄw 及びＤx 〜Ｄz からなる整流回路により整流して得た直流電圧でコンデンサ５Ｂを充電する。半導体スイッチ制御部７Ｂは、図示しない検出回路から与えられるコンデンサ５Ｂの両端の電圧の検出値を入力として、コンデンサ５Ｂの両端の電圧が目標値を超えたときに、半導体スイッチ素子Ｓu 〜Ｓw の内、両端に順方向電圧が印加されている１つのスイッチ素子と半導体スイッチ素子Ｓx 〜Ｓz の内、両端に順方向電圧が印加されている１つのスイッチ素子とをオン状態にすることにより、コンデンサ５Ｂの電荷を並列変圧器４の二次巻線を通して放電させる。これにより、コンデンサ５Ｂの両端の電圧を目標値に保ち、該コンデンサ５Ｂの両端に一定の直流電圧を発生させる。このコンデンサ５Ｂを定電圧源として用いて、インバータ５Ｃから調整用電圧Ｖph´を発生させる。この例では、主制御部７Ａにより実現されるコンバータ出力目標値設定手段と、半導体スイッチ制御部７Ｂにより実現される半導体スイッチ素子Ｓu 〜Ｓw 及びＳx 〜Ｓz の制御手段とにより、コンバータ制御手段が実現される。
【００３７】
半導体スイッチ制御部７Ｂはまた、インバータ５Ｃの上辺のスイッチ素子Ｓu ´〜Ｓw ´及び下辺のスイッチ素子Ｓx ´〜Ｓz ´をそれぞれ所定の順序でオンオフ制御することにより、該インバータから、大きさ及び検出点の電圧との位相差が目標値に等しく、かつ周波数が配電線電圧の周波数に等しい３相の調整用電圧Ｖphu'，Ｖphv'及びＶphw'を出力させる。主演算部７Ａにより実現される前記演算手段及び調整用電圧目標値設定手段と、半導体スイッチ制御部７Ｂにより実現される半導体スイッチＳu'〜Ｓw'及びＳx'〜Ｓy'の制御手段とにより、調整用電圧Ｖphu'〜Ｖphw'を発生させるようにインバータ５Ｃを制御するインバータ制御手段が構成される。
【００３８】
上記３相の調整用電圧Ｖphu'，Ｖphv'及びＶphw'はそれぞれ直列変圧器６の一次巻線６pu，６pv及び６pwに入力され、直列変圧器６の二次巻線６su，６sv及び６swからそれぞれ補償電圧Ｖphu ，Ｖphv 及びＶphw が出力される。これらの補償電圧を検出点ａの配電線電圧Ｖru〜Ｖrwに重畳することにより、調整点ｂの配電線電圧を目標値に一致させるとともに、配電線を流れる無効電力を最小にする。
【００３９】
（Ｂ）補償電圧の求め方
上記補償電圧Ｖphの大きさ、及び検出点における電圧Ｖr に対する位相角θphは、下記のようにして求めることができる。なお以下の説明では、本発明に係わる配電線電圧及び無効電力調整装置をＩＣＲと略称することにする。
【００４０】
（Ｂ−１）等価回路
図３は、図１に示した配電系統において並列変圧器４及び電力変換装置５からなる部分を別電源で置き換えて、同配電系統を等価的に表現したもので、同図において、Ｖs は配電線１がつながる図示しない母線から供給される電源電圧、Ｒ1 及びＸ1 はそれぞれ配電線の線路インピーダンスの抵抗分及びリアクタンス分である。８は負荷で、この例ではこの負荷が遅れ負荷であるとする。Ｖr は検出点における配電線の相電圧、Ｖph´は電力変換装置から出力されて直列変圧器６に入力される調整用電圧、Ｖphは直列変圧器６を通して検出点の相電圧Ｖr に重畳される補償電圧である。またＶr'は調整点の相電圧（負荷８の各相の端子電圧）、Ｉ1 は電源から系統に流れ出て検出点を通過する通過電流、Ｉ2 は調整点から負荷側に流れる線路電流である。
【００４１】
（Ｂ−２）等価回路各部の電圧、電流について
先ず、ＩＣＲが設けられておらず、補償電圧Ｖphが印加されていない状態（Ｖr ＝Ｖr'の状態）を、調整点の相電圧Ｖr'を基準にしたベクトル図により表現すると、図４に示すようになる。図４において、θは、検出点の相電圧Ｖr と通過電流Ｉ1 （＝Ｉ2 ）との位相差（負荷力率角）であり、δ´（＝δ）は、電源電圧Ｖs と検出点の相電圧Ｖr との位相差である。図４のベクトル図から、電源電圧Ｖs は、下記の（１）式により表現される。
【００４２】

また調整点の相電圧（負荷の端子電圧）Ｖr'の大きさ及び位相がＩＣＲを設置しない場合と同じであるとし、ＩＣＲを動作させて、補償電圧Ｖphを注入したときの状態を、相電圧Ｖr とＶr'との間の位相差をφとしてベクトル図により表現すると、図５のようになる。ここで、電源電圧Ｖs の大きさ、及び線路インピーダンスによる電圧降下の大きさは一定であるので、補償電圧Ｖphを注入すると検出点の相電圧Ｖr の大きさが変化し、電源電圧Ｖs と検出点の相電圧Ｖr との位相差δ´がαだけ変化する。このとき電源電圧Ｖs が（１）式と同じ値をとるためには、次の（２）式が成立することが必要である。
【００４３】

ここで、一般的な条件として、Ｖr'＝6300／√3 ［Ｖ］，Ｉ1 ＝300 ［Ａ］，Ｒ1 ＝0.2252［Ω］，Ｘ1 ＝0.3593［Ω］，cos θ＝0.9 の条件を設定条件して、Ｖr とφとの間の関係を調べると下記の通りである。上記の設定条件を（１）式に代入してＶs を求めると、Ｖs ＝3746［Ｖ］となる。Ｖs はＩＣＲの設置の前後において同じであるから、上記設定条件及びＶs ＝3746［Ｖ］を（２）式に代入して、Ｖr とφとの関係を示すグラフを求めると、図６のようになる。即ち、位相φを調整することにより、Ｖs ，Ｖr'及びＩ1 を固定しているため、検出点ａの相電圧Ｖr の大きさが変化する。
【００４４】
また、図７に示すように、負荷力率角がθの状態から、位相をφだけ調整してθ−φとすることによる相電圧Ｖr の位相角の変化分をαとすると、α及びＶr はそれぞれ下記の（３）式及び（４）式により表現することができる。
【００４５】
α＝ tan^-1（Ｂ／Ａ） …（３）
Ｖr ＝Ａ／cos α …（４）
但し、
Ａ＝Ｖs ・cos δ−Ｒ1 Ｉ1cos（θ−φ）−Ｘ1 Ｉ1sin（θ−φ）…（５）
Ｂ＝Ｘ1 Ｉ1cos（θ−φ）−Ｒ1 Ｉ1sin（θ−φ）−Ｖs ・sin δ…（６）
前述の設定条件と同じ条件で、αとφとの関係を図示すると図８のようになる。
【００４６】
位相φを調整することにより、Ｖs ，Ｖr'及びＩ1 の大きさを固定しているため、位相φを調整すると、検出点ａの相電圧はその大きさだけでなく、位相も変化する。
【００４７】
（Ｂ−３）電力の潮流について
ＩＣＲの設置点より後部の負荷８に流れる電力について見ると、ＩＣＲの動作前及び動作後のいずれの場合も、位相調整点よりも後部については、ＩＣＲの動作前の相電圧Ｖr'の大きさと動作後の相電圧Ｖr'の大きさとが同じであるとすれば、電流Ｉ2 は、その大きさもＩＣＲの出力電圧に対する位相角も変化しないため、負荷に流れる電力はＩＣＲの動作前と動作後とで変化しない。
【００４８】
次に電源から出力される電力がＩＣＲの動作により変化するか否かを調べる。先ずＩＣＲを設置しない状態を考えると、Ｖs ，Ｖr 及びＩ1 は下記の式のようになる。なお下記の式において、式の左辺に示された［Ｖs ］，［Ｖr'］，［Ｖr ］及び［Ｉ1 ］は、これらの符号が示す量がベクトル量であることを示している。
【００４９】
［Ｖs ］＝Ｖs （cos δ＋ｊ・sin δ） …（７）
［Ｖr'］＝Ｖr' …（８）

但し、
Ｃ＝Ｒ1 ／（Ｒ1 ²＋Ｘ1 ²） …（１０）
Ｄ＝Ｘ1 ／（Ｒ1 ²＋Ｘ1 ²） …（１１）
電源から供給される電力は、下記の式により与えられる。なお下記式において、［Ｉ1 ^*］は［Ｉ1 ］の共役複素数である。
【００５０】

次にＩＣＲの動作後について考えると、位相を調整することにより、Ｖs とＶr との位相角がδからδ＋αに変化するため、Ｖs ，Ｖr 及びＩ1 は、下記の式により与えられる。
【００５１】
［Ｖs ］＝Ｖs ｛cos （δ＋α−φ）＋j ・sin （δ＋α−φ）｝ …（１３）
［Ｖr ］＝Ｖr （cos φ−j ・sin φ） …（１４）

この時電源から供給される電力は下記のようになる。
【００５２】

位相を調整したことにより電源から供給される電力がいかに変化するかを確認するために、前述と同じ設定条件Ｖr'＝6300／√3 ［Ｖ］，Ｉ1 ＝300 ［Ａ］，Ｒ1 ＝0.2252［Ω］，Ｘ1 ＝0.3593［Ω］，cos θ＝0.9 を用い、Ｖs ，Ｖr'，Ｉ1 の大きさを固定して、位相調整角φを−５deg 〜５deg の範囲で変化させたときの電源からの供給電力の変化を示すと、図９のようになる。
【００５３】
ここで、有効電力の変化について考えて見る。ＩＣＲの電源を別電源ではなく、配電線より並列変圧器４を介して取り込む実際の回路では、変圧器４の出力をコンバータ５Ａにより直流電圧に変換して、ＩＣＲから補償電圧Ｖphを発生させるための電圧源として用いるコンデンサ５Ｂを充電する。このコンデンサを充電するために使われる電力は有効電力であるので、ＩＣＲのコンバータ５Ａは有効電力を得るように動作する。ここで検出点ａの相電圧Ｖr が調整点ｂの相電圧Ｖr'よりも高い場合と、検出点の相電圧Ｖr が調整点の相電圧Ｖr'よりも低い場合とに分けて、電力の流れについて考える。
【００５４】
（イ）検出点の相電圧Ｖr が調整点の相電圧Ｖr'よりも高い場合
この場合には、ＩＣＲが降圧動作を行うため、差分の有効電力が直列変圧器６を通してＩＣＲに注入されることになる。ＩＣＲでは、この有効電力の注入により、電圧源であるコンデンサ５Ｂの充電電圧が上昇する。このコンデンサの破壊を防止し、かつ電圧源の電圧を一定に保つため、ＩＣＲのコンバータ５Ａはコンデンサ５Ｂの充電電圧の上昇分を半導体スイッチ素子Ｓu 〜Ｓw 及びＳx 〜Ｓz と並列変圧器４の二次巻線とを通して放電させる。従ってＩＣＲはコンバータ５Ａより並列変圧器４側に電力を戻すように動作し、並列変圧器より配電線に返還された有効電力は負荷が一定なため電源側へしか流れず、電源から流れてくる有効電力のうちＩＣＲへ流出する成分を打ち消すことになる。このときの電力の流れを図３の検討回路について示すと図１０に示すようになり、実系統について示すと図１１のようになる。
【００５５】
図１０及び図１１において、検出点前の有効電力をＰ1 （電源から送られる電力）、調整点後を流れる有効電力をＰ2 （負荷で消費する電力：一定）とすると負荷電流はＩＣＲの前後で変化しないのでＰ1 ＞Ｐ2 となる。この電源側の有効電力と負荷側の有効電力の差分はＰ1 −Ｐ2 ＞０の正値となり、この差分の値をＰ0 とすると（Ｐ1 −Ｐ0 ＝Ｐ2 ）となる。この差分の有効電力は直列変圧器を介してＩＣＲに流出する。系統から直列変圧器を介して流出した有効電力Ｐ0 はコンデンサに注入され、コンデンサの端子電圧が大きくなるように働く。このとき、ＩＣＲのコンデンサの端子電圧Ｖc を定電圧源とするためにコンバータの出力電圧である交流電圧Ｖc'を配電線の検出点電圧Ｖr の位相より進ませるように制御すれば、すなわちコンデンサの端子電圧Ｖc の上昇分を下げるために、コンデンサからＰ0 を取り出すようにコンバータ側を制御すれば並列変圧器を通してＰ0 が系統に返還されることになる。また、逆にコンバータの出力電圧である交流電圧Ｖc'を配電線との検出点電圧Ｖr の位相より遅らせるように制御すれば、コンデンサの端子電圧Ｖc の下降分を上げることができる。図１１に示すように、並列変圧器より配電線に返還された有効電力Ｐ0 は負荷が一定なため電源側へしか流れず、電源から流れてくる有効電力Ｐ1 （＝Ｐ2 ＋Ｐ0 ）のうちＰ0 成分を打ち消すことになりＰ1 ＝Ｐ2 となる。
【００５６】
また電源側から供給され、負荷に流れる無効電力をＱ1 、電圧・無効電力調整装置から供給され、電源側に流れる無効電力をＱ2 、負荷側に流れる無効電力をＱ3 とすると、負荷での無効電力は一定であるので、別電源の回路（図１０）の場合も、実系統における回路（図１１）の場合も、共に負荷に流れる無効電力Ｑ1 ＋Ｑ3 は同一である。
【００５７】
一方、電源側から供給される無効電力Ｑ1 に対して、負の方向に電圧・無効電力調整装置から電源側に流れる無効電力Ｑ2 があるため、電源側から供給される無効電力は、別電源の回路（図１０）の場合も、実系統における回路（図１１）の場合も共にＱ1 −Ｑ2 となり、電源側から供給される無効電力が低減される。
【００５８】
（ロ）検出点の相電圧Ｖr が調整点の相電圧Ｖr'よりも低い場合
この場合には、昇圧動作が行われるため、電圧の不足分を補償する有効電力がＩＣＲから線路に注入されることになり、この有効電力が系統からＩＣＲに流入することになる。このときの電力の流れを図３の検討回路について示すと図１２に示すようになり、実系統について示すと図１３に示すようになる。
【００５９】
図１２及び図１３において、検出点前の有効電力をＰ1 、調整点後を流れる有効電力をＰ2 （一定）とすると負荷電流はＩＣＲの前後で変化しないのでＰ1 ＜Ｐ2 となる。この電源側と負荷側の有効電力の差分はＰ1 −Ｐ2 ＜０の負値となり、差分の値をＰ0 とすると（Ｐ1 ＋Ｐ0 ＝Ｐ2 ）となる。この差分の有効電力は直列変圧器を介してＩＣＲから系統に注入される。ＩＣＲの直列変圧器から配電線に有効電力Ｐ0 を注入することによりＩＣＲから配電線へと電流が流れる。これは放電電流となり、コンデンサの端子電圧を低下させる。ＩＣＲのコンデンサの端子電圧を定電圧源になるように制御すれば、すなわちコンデンサの端子電圧Ｖc の低下分を上昇するようにＰ0 をコンデンサに注入するようにコンバータ側を制御すれば、並列変圧器を通じてＰ0 が系統から取り出される。図１３に示すように、並列変圧器より配電線より取り込まれる有効電力Ｐ0 は電力の発生源である電源からしか流れないため、電源から流れてくる有効電力Ｐ1 にプラスされることになりＰ1 ＋Ｐ0 ＝Ｐ2 となる。
【００６０】
図３に示した検討回路での電力の潮流と、実系統での電力の潮流とを比較すると、検討回路では、ＩＣＲを動作させた場合に有効電力Ｐ2 分だけ電源から供給される有効電力が実系統とは異なる。従って、実系統では、図３の検討回路を用いて行った計算の結果から得られた供給電力をＰ2 だけ補正する必要がある。
【００６１】
以上のことから、図９のように位相調整角φを−５deg 〜＋５deg の範囲で変化させた場合、位相調整角φの進み領域では、図６のグラフより、検出点ａの相電圧Ｖr が調整点ｂの相電圧Ｖr'（＝6300／√3 Ｖ）よりも高いため、ＩＣＲは降圧動作をするように働き、調整前の有効電力と調整後の有効電力との差分のプラス成分はＩＣＲの中を循環する成分となる。
【００６２】
一方位相調整角φの遅れ領域では、検出点ａの相電圧Ｖr が調整点ｂの電圧Ｖr ´よりも低いため、ＩＣＲは昇圧動作をするように働き、有効電力のマイナス成分を補償する有効電力が流れることになる。その結果電源から流れる有効電力は一定になり、位相調整角φの変化により無効電力のみが変化する。位相調整角φと電源から供給される電力との関係を示すグラフを図１４に示した。
【００６３】
また電源側から供給され、負荷に流れる無効電力をＱ1 、電圧・無効電力調整装置に流れる無効電力をＱ2 、電圧・無効電力調整装置から供給され、負荷側に流れる無効電力をＱ3 とすると、負荷での無効電力は一定であるから、別電源の回路（図１２）の場合も、実系統における回路（図１３）の場合も共に負荷に流れる無効電力Ｑ1 ＋Ｑ3 は同一である。
【００６４】
一方、電源側から供給される無効電力Ｑ1 に対して正の方向に電圧・無効電力調整装置から電源側に流れる無効電力Ｑ2 があるため、電源側から供給される無効電力は、別電源の回路（図１２）の場合も、実系統における回路（図１３）の場合も共にＱ1 ＋Ｑ2 となり、電源から供給される無効電力が増加する。
【００６５】
（Ｂ−４）無効電流の最小点について
次に無効電力の最小点について調べる。先ず電源から供給する無効電力Ｑ1 を最小にする位相調整角について考える。電源から供給される無効電力Ｑ1 を最小にするということは、電源電圧と電流の位相差を零にすることを意味し、この状態をベクトル図で示すと、図１５のようになる。このとき必要な位相調整角φはφ＝θ＋δ＋αとなり、前述の設定条件、Ｖr'＝6300／√3 ［Ｖ］，Ｉ1 ＝300 ［Ａ］，Ｒ1 ＝0.2252［Ω］，Ｘ1 ＝0.3593［Ω］，cos θ＝0.9 を用いてφを算出すると、φ＝25.84 ＋1.68＝27.52 ［deg ］となる。
【００６６】
図９のグラフよりも位相調整角φの調整幅を広げたグラフを図１６に示した。図１６のグラフから、電源より供給される無効電力がφを28［deg]進ませた点で零になることが分かる。このときの補償電圧Ｖphの大きさは、Ｖph＝（Ｖr'²＋Ｖr ²−２Ｖr'Ｖr cos φ）^1/2＝1745［Ｖ］となる。また電流Ｉ1 は300 ［Ａ］であるので、位相調整により電源から供給される無効電力を最小にするために必要なＩＣＲの容量は、1745×300 ＝523500［ＶＡ］となる。この値は現実的なものではなく、装置が著しく巨大化する。
【００６７】
次に配電線で消費する無効電力Ｑ3 を最小にする位相調整角について考える。配電線で消費される無効電力を最小にするということは、配電線のリアクタンス分で消費される電力Ｉ1 （Ｉ1 ・Ｘ1 ）を補償するために、補償電圧Ｖph＝Ｉ1 ・Ｘ1 をＩ1 に対して位相を９０度ずらして注入すればよい。この状態をベクトル図で示すと図１７のようになる。ここでＶrqは、配電線で消費される無効電力を最小にしたときの調整点の相電圧であり、下記の式により与えられる。
【００６８】

ここで、前述の設定条件Ｖr'＝6300／√3 ［Ｖ］，Ｉ1 ＝300 ［Ａ］，Ｒ1 ＝0.2252［Ω］，Ｘ1 ＝0.3593［Ω］，cos θ＝0.9 を用い、電圧Ｖs ，Ｖr'及び電流Ｉ1 の大きさを固定すると、Ｖr'よりもＶr の方が大きいため、ＩＣＲは降圧動作を行うことになる。そのため、降圧動作を行うための有効電力成分を図１７のベクトル図に加える必要がある。降圧動作を行うためには通過電流Ｉ1 と逆位相の昇降用電圧Ｖp を注入すればよいため、ベクトル図は図１８のようになる。
【００６９】
図１８から、配電線で消費される無効電力を最小にするために必要な電圧Ｖrqの検出点の相電圧Ｖr に対する位相差βを求めると、下記の式のようになる。
【００７０】
β＝sin ^-1｛（Ｉ1 ・Ｘ1 cos θ）／Ｖrq｝ …（１８）
また電圧を昇降圧するための位相調整角β´は、下記の式により与えられる。
β´＝sin ^-1｛Ｖrq sin（θ＋β）／Ｖr ´｝−θ−β …（１９）
このときの昇降用電圧Ｖp 及び補償電圧Ｖphは、次式により与えられる。
【００７１】
Ｖp ＝（Ｖrq²＋Ｖr'²−２ＶrqＶr'cos β´）^1/2 …（２０）
Ｖph＝｛Ｖp ²＋（Ｉ1 ・Ｘ1 ）²｝^1/2 …（２１）
前述の設定条件を用いて配電線で消費される無効電力を最小にする位相調整角φを算出すると、φ＝β＋β´＝1.89［deg ］となる。
【００７２】
電源から与えられる電力から検出点における電力を引いた電力（電源から検出点までの配電線路で消費される無効電力）のグラフを図１９に示した。このグラフから、配電線で消費される無効電力がφを1.9 ［deg ］進ませた点で零になることが分かる。このとき補償電圧Ｖphの大きさは、Ｖph＝120 ［Ｖ］であり、電流Ｉ1 が300 ［Ａ］であるので、ＩＣＲに必要とされる容量は、120 ×300 ＝36000 ［ＶＡ］となる。
【００７３】
（Ｂ−５）まとめ
以上述べたことをまとめると下記の通りである。
【００７４】
ＩＣＲの位相調整機能により、配電線で消費される無効電力を最小にするために、無効電力をキャンセルするための電圧Ｉ1 ・Ｘ1 を、通過電流Ｉ1 に対して９０度位相をずらした状態で検出点ａの相電圧に加えると、調整点の相電圧は次式により与えられる電圧Ｖrqに変化する。
【００７５】
Ｖrq＝｛（Ｉ1 ・Ｘ1 ）²＋Ｖr ²＋２Ｉ1 ・Ｘ1 ・Ｖr sin θ｝^1/2
ここで、Ｖr は検出点の相電圧（ＩＣＲの入力電圧）、Ｘ1 は配電線のリアクタンス、Ｉ1 は配電線を通過する通過電流である。
【００７６】
また調整点ｂの相電圧Ｖrqを目標とする相電圧Ｖr'にするために注入する必要がある昇降用電圧（調整点の電圧Ｖrqに加える電圧または該Ｖrqから差し引く必要がある電圧）Ｖp は、次式により決まる。
【００７７】
β＝sin ^-1｛（Ｉ1 ・Ｘ1 cos θ）／Ｖrq｝
β´＝sin ^-1｛Ｖrq sin（θ＋β）／Ｖr ´｝−θ−β
Ｖp ＝（Ｖrq²＋Ｖr'²−２ＶrqＶr'cos β´）^1/2
配電線で消費される無効電力を最小にし、かつ調整点ｂの相電圧を目標値に一致させるためにＩＣＲの入力電圧Ｖr に重畳する必要がある補償電圧Ｖphの大きさは次の式により与えられる。
【００７８】
Ｖph＝｛Ｖp ²＋（Ｉ1 ・Ｘ1 ）²｝^1/2
この補償電圧Ｖphの検出点ａの相電圧Ｖr に対する位相角θphは、次式で与えられる。
【００７９】
θph＝tan ^-1｛Ｖp ／（Ｉ1 ・Ｘ1 ）｝＋π／２−θ＋β
上記のように、検出点の相電圧Ｖr に対して位相角θphを有する補償電圧Ｖphを相電圧Ｖr に重畳することにより、配電線で消費される無効電力を最小にして、しかも配電線電圧の大きさを目標電圧に一致させることができる。
【００８０】
即ち、配電線の線路インピーダンスのリアクタンス分Ｘ1 と、電圧センサ２が検出した検出点ａの相電圧Ｖr と、電流センサ３が検出した通過電流Ｉ1 と、検出点ａの相電圧Ｖr と通過電流Ｉ1 との位相差θとを用いて、配電線で消費される無効電力を打消すために通過電流Ｉ1 に対して９０度の位相差を有する電圧Ｉ1 ・Ｘ1 を検出点の相電圧Ｖr に重畳したときの調整点の相電圧Ｖrqと、該調整点の相電圧Ｖrqの検出点の相電圧Ｖr に対する位相差βとを、Ｖrq＝｛（Ｉ1 ・Ｘ1 ）²＋Ｖr ²＋２Ｉ1 Ｘ1 Ｖr sin θ｝^1/2及び、
β＝sin ^-1｛（Ｉ1 Ｘ1 cos θ）／Ｖrq｝
により演算するとともに、調整点ｂの相電圧を目標値Ｖr'に一致させるために調整点の相電圧Ｖrqに重畳する必要がある昇降用電圧Ｖp を、
Ｖp ＝（Ｖrq²＋Ｖr'²−２ＶrqＶr'cos β´）^1/2
［但し、β´＝sin ^-1｛Ｖrq sin（θ＋β）／Ｖr'｝−θ−β］
により演算し、
更に昇降用電圧Ｖp 及びリアクタンス電圧降下Ｉ1 Ｘ1 と位相差θ及びβとを用いて、補償電圧Ｖphの大きさ及び検出点の電圧Ｖr に対する位相角θphをそれぞれ、
Ｖph＝｛Ｖp ²＋（Ｉ1 Ｘ1 ）²｝^1/2及び、
θph＝tan ^-1｛Ｖp ／（Ｉ1 Ｘ1 ）｝＋π／２−θ＋β
により演算する演算手段を設けて、補償電圧Ｖphの大きさ及び位相角θphをそれぞれ該演算手段により演算された値に一致させるように電力変換装置から調整用電圧を発生させることにより、調整点の相電圧を目標値に一致させ、かつ配電線で消費される無効電力を最小にすることができる。
【００８１】
（Ｃ）高調波成分の除去について
配電系統においては、変圧器、回転機器、整流器、サイリスタ応用機器等から高調波が発生する。配電線を流れる電流に含まれる高調波が過大になると、系統に接続されている機器に障害が生じるおそれがあるため、高調波を抑制する手段を講じる必要がある。
【００８２】
そこで本発明においては、図２０に示すように、制御装置７に、コンバータ制御手段及びインバータ制御手段に加えて更に、電流センサ３の出力から配電線を流れる電流に含まれる高調波電流成分を検出する高調波電流成分検出手段と、コンバータ制御手段に該高調波電流成分検出手段により検出された高調波電流成分を打ち消すために必要なキャンセル用高調波電流（配電線の電流に含まれている高調波電流と逆位相の高調波電流）を求めて該キャンセル用高調波電流をコンバータ５Ａから発生させるようにコンバータを制御するコンバータ制御手段とを設けて、コンバータ５Ａから発生させたキャンセル用高調波電流を並列変圧器４を通して配電線に注入する。
【００８３】
このように、電流センサ３により検出された電流に含まれる高調波成分を検出して、該高調波成分を打ち消すキャンセル用高調波電流を発生させ、該キャンセル用高調波電流を並列変圧器４を通して配電線に注入するようにすると、配電線を流れる電流に含まれる高調波電流成分を除去または抑制することができる。
【００８４】
また、図２０に示すように、制御装置７に、コンバータ制御手段及びインバータ制御手段に加えて更に、電圧センサ２の出力から配電線電圧に含まれる高調波電圧成分を検出する高調波電圧成分検出手段と、インバータ制御手段に該高調波電圧成分検出手段により検出された高調波電圧成分を打ち消すために必要なキャンセル用高調波電圧（配電線電圧に含まれている高調波電圧と逆位相の高調波電圧）を求めて該キャンセル用高調波電圧をインバータ５Ｃから発生させるようにインバータを制御するインバータ制御手段とを設けて、インバータ５Ｃから発生させたキャンセル用高調波電圧を直列変圧器６を通して配電線に注入する。
【００８５】
このように、電圧センサ２により検出された電圧に含まれる高調波成分を検出して、該高調波成分を打ち消すキャンセル用高調波電圧を発生させ、該キャンセル用高調波電圧を直列変圧器を通して配電線に注入するようにすると、配電線を流れる電圧に含まれる高調波電圧成分を除去または抑制することができる。
【００８６】
上記のように構成すると、配電系統に存在する多数の高調波発生源のそれぞれに対して高調波抑制機器を設置する必要がないため、高調波抑制のためのコストの低減を図ることができる。
【００８７】
また、配電線電圧及び無効電力調整装置の構成機器の一部（電流センサ、電圧センサ、電力変換装置、及び制御装置の一部）を利用して高調波の抑制を図ることができるため、従来のアクティブフィルタ方式の高調波抑制装置に比べて、設備費を安くすることができる。
【００８８】
上記の説明では、電力変換装置のコンバータ及びインバーに設けるスイッチ素子として、ＩＧＢＴを例に挙げたが、サイリスタ、ＧＴＯ等の他の電力用半導体スイッチを用いることもできるのはもちろんである。
【００８９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、検出点の電圧に対して所定の位相角θphを有する補償電圧Ｖphを発生させて、該補償電圧を検出点の相電圧に重畳することにより、調整点の相電圧を目標値に一致させるように調整すると同時に、無効電力を最小にするように調整するようにしたので、電圧調整と無効電力の調整とを共通の装置により行うことができる。従って、電圧調整機器と無効電力の調整機器とをそれぞれ別個に設けていた従来の調整設備に比べて、機器の数を削減して設備に要するコストを安くすることができるだけでなく、各調整設備の設置面積の縮小を図ることができる利点がある。
【００９０】
また本発明において、インバータ制御手段・コンバータ制御手段により、電圧センサ・電流センサが検出した電圧・電流に含まれる高調波成分を打ち消すためのキャンセル用高調波成分をインバータ・コンバータから発生させるように構成した場合には、系統に設けられている多数の高調波発生源のそれぞれに対して高調波抑制機器を設けることなく、高調波の抑制を図ることができるため、高調波の抑制のために要するコストの低減を図ることができる。
【００９１】
更に、本発明においては、配電線電圧及び無効電力調整装置の構成機器の一部を利用して高調波の抑制を図るため、従来のアクティブフィルタ方式の高調波抑制装置のように、その全ての構成機器を電圧調整装置及び無効電力調整装置の構成機器と別個に設ける場合に比べて、設備費を安くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる配電線電圧及び無効電力調整装置の構成を概略的に示した構成図である。
【図２】図１の装置の構成を更に具体的に示した構成図である。
【図３】本発明を説明するために用いる等価回路図である。
【図４】本発明を説明するためのベクトル図である。
【図５】本発明を説明するためのベクトル図である。
【図６】配電線電流及び電圧を検出する検出点における配電線の相電圧Ｖr と位相調整角（検出点の電圧と調整点の電圧との間の位相角）φとの関係の一例を示した線図である。
【図７】電源電圧Ｖs と検出点の相電圧Ｖr との間の位相角δ´の変化を示すベクトル図である。
【図８】検出点の相電圧Ｖr の位相角の変化量αと位相調整角φとの関係の一例を示した線図である。
【図９】電源から供給される電力の位相調整角φに対する変化を示した線図である。
【図１０】図３の等価回路において、調整装置が降圧動作を行った際の電力の潮流を説明する説明図である。
【図１１】実系統において、調整装置が降圧動作を行った際の電力の潮流を説明する説明図である。
【図１２】図３の等価回路において、調整装置が昇圧動作を行った際の電力の潮流を説明する説明図である。
【図１３】実系統において、調整装置が昇圧動作を行った際の電力の潮流を説明する説明図である。
【図１４】電源から供給される有効電力を一定に保つように制御した場合の、有効電力及び無効電力と位相調整角との関係の一例を示した線図である。
【図１５】本発明の調整装置により、電源から供給される無効電力を零にするように補償電圧を注入した状態を示すベクトル図である。
【図１６】電源から供給される無効電力と位相調整角との関係の一例を示した線図である。
【図１７】本発明の調整装置により、配電線で消費される無効電力を零にするように補償電圧を注入した状態を示すベクトル図である。
【図１８】調整点の電圧を目標値に一致させるために図１７のベクトル図に、更に昇降用電圧Ｖp を加えた状態を示すベクトル図である。
【図１９】電源から調整装置までの配電線で消費される電力と位相調整角との関係の一例を示した線図である。
【図２０】本発明において高調波を抑制するための手段を設ける場合の装置の構成例を概略的に示した構成図である。
【符号の説明】
１配電線
２電圧センサ
３電流センサ
４並列変圧器
５電力変換装置
６直列変圧器
７制御装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a distribution line voltage and a reactive power adjustment device that adjust the voltage and reactive power of a distribution line.
[0002]
[Prior art]
In a power distribution system, in order to save energy, it is necessary to reduce reactive power and reduce loss generated on the line. Moreover, in order to improve the quality of power supplied to consumers, it is necessary to suppress voltage fluctuation. For this reason, conventional voltage regulators such as automatic voltage regulators that compensate for voltage drops and load-tap switching transformers, and reactive power regulators such as power capacitors, reactors, and synchronous phase adjusters have been provided separately. Connected to the distribution line.
[0003]
In the power distribution system, harmonics are generated from transformers, rotating devices, rectifiers, thyristor applied devices, and the like. If harmonics included in the current flowing through the distribution line become excessive, a failure occurs in the equipment connected to the system, so it is necessary to take measures to suppress the harmonics.
[0004]
The harmonic suppression measure that has been widely used in the past is a system in which an LC series resonance circuit is connected in parallel with the harmonic generation source and the harmonic component is absorbed by the resonance circuit. In this system, It is necessary to install a resonance circuit as a harmonic suppression device for each of a large number of harmonic generation sources existing in the system.
[0005]
In addition, active filter type harmonic suppression measures are also implemented that detect harmonic components flowing in the system and inject harmonic currents in the phase opposite to the detected harmonic components into the system. ing.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Previously, voltage regulators and reactive power regulators were provided separately, so it was necessary to install a large number of devices at the adjustment points of the distribution system, and the equipment costs required for voltage regulation and reactive power regulation In addition, there is a problem that it is necessary to secure a large space for installing the equipment.
[0007]
As a harmonic suppression measure, when a series resonance circuit is connected in parallel to each harmonic generation source, a resonance circuit is provided for each of a large number of harmonic generation sources existing in the system. Since it is necessary to install it, it was inevitable that the total cost for suppressing harmonics would increase.
[0008]
Furthermore, even when the active filter method is adopted, conventionally, a sensor that detects a harmonic current flowing through the system, a harmonic current source that generates a negative-phase harmonic current for canceling the harmonic, and a negative-phase harmonic are used. Since the harmonic suppression device provided with the injection device for injecting current into the system is provided separately from the voltage adjustment device and the reactive power adjustment device, it is inevitable that the equipment cost is inevitably increased.
[0009]
An object of the present invention is to provide a distribution line voltage and reactive power adjustment device capable of adjusting distribution line voltage and reactive power with the same device.
[0010]
Another object of the present invention is to adjust the distribution line voltage and reactive power, and also to suppress harmonic components by sharing a part of equipment used for adjusting the distribution line voltage and reactive power. An object of the present invention is to provide a distribution line voltage and reactive power adjustment device that can be used.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In this specification, the point at which the input side terminal (power supply side terminal) of the distribution line voltage and reactive power adjustment device is connected among the respective parts of the distribution line is called a detection point, and the output side terminal ( The point at which the load side terminal) is connected will be referred to as the adjustment point.
[0012]
The distribution line voltage and reactive power adjustment device according to the present invention detects the distribution line phase voltage (voltage of each phase) Vr and the passing current I1 passing through the detection point at a detection point set in the middle of the distribution line. Voltage sensor and current sensor, a parallel transformer in which the phase voltage Vr of the detection point is input to the primary side, and power conversion that generates an adjustment voltage whose magnitude and phase are variable by using the output of the parallel transformer as an input A secondary connected in series to the distribution line in a state of being positioned between the device, the primary winding to which the adjustment voltage is input, and the detection point and the adjustment point set on the load side of the detection point A series transformer for superimposing a compensation voltage Vph having a phase angle θph with respect to the phase voltage Vr at the detection point on the phase voltage Vr at the detection point through the secondary winding, and a phase voltage at the adjustment point To the target value and minimize the reactive power consumed by the distribution line Necessary for obtaining the compensation voltage Vph having the computed magnitude and phase angle by computing the magnitude of the compensation voltage Vph required for the calculation and the phase angle θph of the detection point of the compensation voltage with respect to the phase voltage Vr. And a control device that controls the power conversion device so that the power voltage is output from the power conversion device.
[0013]
In this case, the control device makes the phase voltage at the adjustment point coincide with the target value, and in order to minimize the reactive power consumed by the distribution line, the compensation voltage Vph that needs to be superimposed on the voltage at the detection point is connected in series. On / off control of the semiconductor switch elements constituting the inverter is performed so as to cause the inverter to output an adjustment voltage that needs to be applied to the primary side of the series transformer in order to output from the secondary winding of the transformer.
[0014]
The control device includes, for example, calculation means for calculating the magnitude of the compensation voltage Vph and the phase angle θph with respect to the phase voltage Vr at the detection point of the compensation voltage, and calculates the magnitude of the compensation voltage Vph and the phase angle θph, respectively. An adjustment voltage is generated from the power converter so as to match the measured value.
[0015]
The calculation means provided in the control device calculates the magnitude of the compensation voltage Vph and the phase angle θph as follows, for example.
[0016]
That is, the reactance component X1 of the line impedance of the distribution line, the phase voltage Vr at the detection point detected by the voltage sensor, the passing current I1 detected by the current sensor, and the phase difference θ between the phase voltage Vr and the passing current I1 And the phase voltage Vrq at the adjustment point when the voltage I1 X1 having a phase difference of 90 degrees with respect to the passing current I1 is superimposed on the phase voltage Vr at the detection point in order to cancel the reactive power flowing through the distribution line. And a phase difference β with respect to the phase electric phase pressure Vr at the detection point of the phase voltage Vrq,
Vrq = (X1²I1²+ Vr²+ 2I1 X1 Vr sin θ)^1/2as well as,
β = sin^-1{(I1 X1 cos θ) / Vrq}
And the voltage Vp for raising and lowering that needs to be superimposed on the phase voltage Vrq in order to make the voltage at the adjustment point coincide with the target value Vr ′,
Vp = (Vrq²+ Vr '²-2VrqVr'cos β ')^1/2
[However, β ′ = sin^-1{Vrq sin (θ + β) / Vr ′} − θ−β]
Calculate by Then, the magnitude of the compensation voltage Vph and the phase angle θph with respect to the voltage Vr at the detection point are respectively calculated using the voltage Vp for raising and lowering and the voltage I1 X1 and the phase differences θ and β.
Vph = {Vp²+ (I1 X1)²}^1/2as well as,
θph = tan^-1{Vp / (I1 X1)} + (π / 2) -θ + β
Calculate by
[0017]
As the power converter, for example, the output voltage obtained from the capacitor and the secondary winding of the parallel transformer is converted to a direct current and supplied to the capacitor, and the charge of the capacitor is also transferred to the secondary winding of the parallel transformer. It is possible to use a converter provided with a converter having switch means for discharging through and an inverter for converting the voltage across the capacitor into an adjustment voltage. In this case, if the control device is controlled so that the AC voltage, which is the output voltage of the converter, is advanced from the phase of the detection point voltage in order to use the capacitor terminal voltage as a constant voltage source, the increase in the capacitor terminal voltage is increased. On the contrary, if the AC voltage, which is the output voltage of the converter, is controlled so as to be delayed from the phase of the detection point voltage, the decrease of the terminal voltage of the capacitor can be increased. In order to perform such control, converter control means for controlling the switch means of the converter and inverter control means for controlling the inverter so as to generate the adjustment voltage are provided.
[0018]
As described above, the compensation voltage Vph having a predetermined phase angle θph with respect to the voltage at the detection point is generated, and the compensation voltage is superimposed on the phase voltage at the detection point, whereby the phase voltage at the adjustment point is set to the target value. If the adjustment is performed so that the reactive power is minimized, the voltage adjustment and the reactive power adjustment can be performed by a common device. Therefore, compared with the conventional adjustment equipment in which the voltage adjustment device and the reactive power adjustment device are separately provided, the number of devices can be reduced and the configuration of the power distribution system can be simplified, and the cost required for the facility can be reduced. Can be cheaper. Further, since the number of devices to be installed at each adjustment point of the system is reduced, the installation area of each adjustment facility can be reduced.
[0019]
In the present invention, it is desirable to further provide converter control means for generating a harmonic current in the converter. In this case, the control device includes harmonic current component detection means for detecting a harmonic current component included in the current flowing through the distribution line from the output of the current sensor, and harmonic current detected by the harmonic current component detection means. Converter control means for controlling the converter so as to generate a canceling harmonic current necessary for canceling the component from the converter is provided.
[0020]
Further, it is desirable to further provide inverter control means for generating a harmonic voltage in the inverter. In this case, the control device includes a harmonic voltage component detection unit that detects a harmonic voltage component included in the distribution line voltage from the output of the voltage sensor, and a harmonic voltage component detected by the harmonic voltage component detection unit. Inverter control means for controlling the inverter so as to generate a canceling harmonic voltage necessary for canceling out from the inverter is provided.
[0021]
When configured as described above, harmonic components can be removed or suppressed using some of the components of the equipment that performs voltage adjustment and reactive power adjustment. The harmonic suppression equipment which has been used can be omitted, and the configuration of the power distribution system can be simplified. In addition, since it is possible to suppress harmonics using a part of the components of the voltage adjustment and reactive power adjustment device, compared to conventional active filter type harmonic suppression devices, the equipment required for harmonic suppression Costs can be reduced.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(A) Configuration of adjusting device according to the present invention
FIG. 1 schematically shows the configuration of a distribution line voltage and reactive power adjustment apparatus according to the present invention using a single-line connection diagram. In the figure, 1 is a three-phase distribution line, and 2 is the middle of the distribution line 1. A voltage sensor 3 for detecting the phase voltage Vr of the distribution line at the detection point a set to 3 is a current sensor for detecting the passing current I1 passing through the detection point a. A voltage transformer 2 can be used as the voltage sensor 2, and a current transformer can be used as the current sensor 3.
[0023]
4 includes a primary winding 4p and a secondary winding 4s of each phase, and a three-phase parallel transformer in which the phase voltage Vr at the detection point a is input to the primary winding, and 5 an output of the parallel transformer 4. Is a power converter that outputs a three-phase adjustment voltage Vph 'having a variable magnitude and phase, and a primary winding 6p to which the adjustment voltage Vph' is input, a detection point a, and the detection point A three-phase series transformer having three-phase secondary windings 6s respectively connected in series to the three-phase distribution line 1 in a state of being positioned between the adjustment point b set on the load side, 7 Is a control device for controlling the power converter 6.
[0024]
The power converter 5 includes a converter 5A that converts the output voltage of the parallel transformer 4 into a DC voltage, a power supply capacitor 5B that stores the DC voltage converted by the converter 5A, and a DC voltage that is obtained across the power supply capacitor 5B. Is converted to a three-phase AC voltage having the same frequency as the distribution line voltage and output as an adjustment voltage Vph ′. The magnitude and phase of the adjustment voltage Vph ′ output from the power converter 5 can be adjusted as appropriate by controlling on / off of the semiconductor switch elements that constitute the inverter 5C.
[0025]
The series transformer 6 receives the adjustment voltage Vph ′ as an input and superimposes the compensation voltage Vph on the phase voltage Vr at the detection point a from the secondary winding 6s of each phase. This compensation voltage Vph has a phase angle θph with respect to the phase voltage Vr at the detection point a. The phase voltage at the adjustment point b is a vector composition of the phase voltage Vr at the detection point a and the compensation voltage Vph.
[0026]
The control device 7 uses the output e of the voltage sensor 2 and the output i of the current sensor 3 as inputs, to make the phase voltage of the adjustment point b coincide with the target value, and to minimize the reactive power consumed by the distribution line A voltage for adjustment necessary for calculating the magnitude of the compensation voltage Vph required and the phase angle θph with respect to the phase voltage Vr at the detection point of the compensation voltage and obtaining the compensation voltage Vph having the computed magnitude and phase angle Inverter control means for controlling the inverter of the power converter 5 so as to output Vph ′ from the power converter 5, and converter control means for controlling the converter 5A so as to keep the voltage across the capacitor 5B constant. Yes.
[0027]
The voltage sensor 2, current sensor 3, parallel transformer 4, power converter 5, series transformer 6, and controller 7 constitute a distribution line voltage and reactive power regulator according to the present invention.
[0028]
FIG. 2 more specifically shows a configuration example of the power transformer 4 and the series transformer 6 and a configuration example of the power converter 5, in which the U, V, and W3 phases are distinguished. In order to do this, subscripts u, v, and w are attached to each code. In this example, the power transformer 4 has delta-connected three-phase primary windings 4pu, 4pv and 4pw, and delta-connected secondary windings 4su, 4sv and 4sw. Three-phase input terminals are connected to the three-

phase distribution lines

1u, 1v, and 1w, respectively.
[0029]
The series transformer 6 has star-connected three-phase primary windings 6pu, 6pv and 6vw and mutually independent secondary windings 6su, 6sv and 6sw, and the three-phase secondary of the series transformer 6 The windings 6su, 6sv, and 6sw are connected in series to the three-

phase distribution lines

1u, 1v, and 1w in a state of being positioned between the detection point a and the adjustment point b, respectively.
[0030]
The converter 5A of the power converter 5 includes diodes Du to Dw and Dx to Dz connected in a three-phase full wave bridge, and semiconductor switching elements such as IGBTs at both ends of the diodes Du, Dv, Dw and Dx, Dy, Dz. Su, Sv, Sw and Sx, Sy, and Sz are composed of a circuit in which each forward direction is different from the forward direction of the diode and connected in parallel. The parallel transformer 4 is connected to the three-phase AC input terminal of this converter. The three-phase output terminals are connected.
[0031]
The inverter 5C connects the semiconductor switch elements Su ′ to Sw ′ and Sx ′ to Sz ′ such as IGBTs (insulated gate transistors) in a three-phase bridge connection, and each of the switch elements Su ′ to Sw ′ and Sx ′ to Sz ′. Are connected to feedback diodes Du 'to Dw' and Dx 'to Dz' at both ends thereof. The inverter circuit has a DC input terminal connected to both ends of the capacitor 5B and an AC output terminal connected to the series transformer 6. Are connected to the three-phase input terminals.
[0032]
The main controller 7A and semiconductor switch control for controlling the semiconductor switch elements Su to Sw and Sx to Sz constituting the converter 5A and the semiconductor switch elements Su 'to Sw' and Sx 'to Sz' constituting the inverter 5C. A control device 7 including a unit 7B is provided.
[0033]
The main control unit 7A includes a CPU, and realizes a converter output target value setting unit that supplies the target value of the voltage across the capacitor 5B charged through the converter 5A to the semiconductor switch control unit 7B.
[0034]
The main control unit 7A is also required to use the output e of the voltage sensor 2 and the output i of the current sensor 3 as inputs, to make the voltage at the adjustment point b coincide with the target value and to minimize reactive power flowing through the distribution line. Calculating means for calculating the magnitude of the compensation voltage Vph and the phase angle θph with respect to the voltage Vr at the detection point of the compensation voltage, and the adjustment voltage necessary for obtaining the compensation voltage Vph having the computed magnitude and phase angle An adjustment voltage target value setting means for providing the target value of Vph ′ to the semiconductor switch control unit 7B is realized.
[0035]
The semiconductor switch controller 7B is provided with a detected value of the voltage across the capacitor 5B detected by a detection circuit (not shown) and a detected value of the output voltage of the inverter 5C.
[0036]
Converter 5A charges capacitor 5B with a DC voltage obtained by rectifying the output of parallel transformer 4 by a rectifier circuit composed of diodes Du to Dw and Dx to Dz. The semiconductor switch control unit 7B receives the detected value of the voltage at both ends of the capacitor 5B given from a detection circuit (not shown) as an input, and when the voltage at both ends of the capacitor 5B exceeds the target value, the semiconductor switch elements Su to Sw The capacitor 5B is turned on by switching one switch element having a forward voltage applied to both ends and one switch element having the forward voltage applied to both ends of the semiconductor switch elements Sx to Sz. Are discharged through the secondary winding of the parallel transformer 4. As a result, the voltage across the capacitor 5B is kept at the target value, and a constant DC voltage is generated across the capacitor 5B. Using this capacitor 5B as a constant voltage source, an adjustment voltage Vph ′ is generated from the inverter 5C. In this example, the converter control means is realized by the converter output target value setting means realized by the main control unit 7A and the control means of the semiconductor switch elements Su to Sw and Sx to Sz realized by the semiconductor switch control unit 7B. Is done.
[0037]
The semiconductor switch controller 7B also controls the size and detection of the switching elements Su 'to Sw' on the upper side and the switching elements Sx 'to Sz' on the lower side of the inverter 5C in a predetermined order. The three-phase adjustment voltages Vphu ′, Vphv ′, and Vphw ′ having the phase difference from the point voltage equal to the target value and the frequency equal to the frequency of the distribution line voltage are output. Adjustment is performed by the calculation means and adjustment voltage target value setting means realized by the main calculation unit 7A, and the control means of the semiconductor switches Su ′ to Sw ′ and Sx ′ to Sy ′ realized by the semiconductor switch control unit 7B. Inverter control means for controlling the inverter 5C is configured to generate the working voltages Vphu ′ to Vphw ′.
[0038]
The three-phase adjustment voltages Vphu ′, Vphv ′, and Vphw ′ are respectively input to the primary windings 6pu, 6pv, and 6pw of the series transformer 6, and from the secondary windings 6su, 6sv, and 6sw of the series transformer 6, respectively. Compensation voltages Vphu, Vphv and Vphw are output. By superimposing these compensation voltages on the distribution line voltages Vru to Vrw at the detection point a, the distribution line voltage at the adjustment point b is matched with the target value, and the reactive power flowing through the distribution line is minimized.
[0039]
(B) How to obtain compensation voltage
The magnitude of the compensation voltage Vph and the phase angle θph with respect to the voltage Vr at the detection point can be obtained as follows. In the following description, the distribution line voltage and reactive power adjusting device according to the present invention is abbreviated as ICR.
[0040]
(B-1) Equivalent circuit
FIG. 3 is an equivalent representation of the power distribution system shown in FIG. 1 in which the part composed of the parallel transformer 4 and the power conversion device 5 is replaced with another power source. In FIG. A power supply voltage R1 and X1 supplied from a bus (not shown) to which the electric wire 1 is connected are a resistance component and a reactance component of the line impedance of the distribution line, respectively. Reference numeral 8 denotes a load. In this example, it is assumed that this load is a delayed load. Vr is the phase voltage of the distribution line at the detection point, Vph ′ is the adjustment voltage output from the power converter and input to the series transformer 6, and Vph is superimposed on the phase voltage Vr at the detection point through the series transformer 6. Compensation voltage. Vr 'is a phase voltage at the adjustment point (terminal voltage of each phase of the load 8), I1 is a passing current flowing from the power source to the system and passing through the detection point, and I2 is a line current flowing from the adjustment point to the load side.
[0041]
(B-2) Voltage and current of each part of the equivalent circuit
First, a state where no ICR is provided and no compensation voltage Vph is applied (state where Vr = Vr ′) is expressed by a vector diagram based on the phase voltage Vr ′ at the adjustment point, as shown in FIG. It becomes like this. In FIG. 4, θ is the phase difference (load power factor angle) between the phase voltage Vr at the detection point and the passing current I1 (= I2), and δ ′ (= δ) is the phase between the power supply voltage Vs and the detection point. The phase difference from the voltage Vr. From the vector diagram of FIG. 4, the power supply voltage Vs is expressed by the following equation (1).
[0042]

The phase voltage (terminal voltage of load) Vr ′ at the adjustment point is the same as that in the case where the ICR is not installed, and the state when the compensation voltage Vph is injected by operating the ICR is the phase voltage. If the phase difference between Vr and Vr ′ is represented by φ as a vector diagram, it is as shown in FIG. Here, since the magnitude of the power supply voltage Vs and the magnitude of the voltage drop due to the line impedance are constant, when the compensation voltage Vph is injected, the magnitude of the phase voltage Vr at the detection point changes, and the power supply voltage Vs and the detection point are changed. The phase difference δ ′ with respect to the phase voltage Vr changes by α. At this time, in order for the power supply voltage Vs to have the same value as in the expression (1), it is necessary to satisfy the following expression (2).
[0043]

Here, as general conditions, Vr ′ = 6300 / √3 [V], I1 = 300 [A], R1 = 0.2252 [Ω], X1 = 0.3593 [Ω], cos θ = 0.9 Then, the relationship between Vr and φ is examined as follows. When Vs is obtained by substituting the above setting conditions into equation (1), Vs = 3746 [V]. Since Vs is the same before and after the installation of the ICR, a graph showing the relationship between Vr and φ is obtained by substituting the above setting conditions and Vs = 3746 [V] into equation (2) as shown in FIG. become. That is, by adjusting the phase φ, Vs, Vr ′ and I1 are fixed, so the magnitude of the phase voltage Vr at the detection point a changes.
[0044]
Further, as shown in FIG. 7, when the load power factor angle is in the state of θ, if the phase angle change of the phase voltage Vr by adjusting the phase by φ to θ−φ is α, α and Vr Can be expressed by the following equations (3) and (4), respectively.
[0045]
α = tan^-1(B / A) (3)
Vr = A / cos α (4)
However,
A = Vs.cos .delta.-R1 I1cos (.theta .-. Phi.)-X1 I1sin (.theta .-. Phi.) (5)
B = X1 I1cos (.theta .-. Phi.)-R1 I1 sin (.theta .-. Phi.)-Vs.sin .delta. (6)
FIG. 8 shows the relationship between α and φ under the same conditions as those described above.
[0046]
Since the magnitudes of Vs, Vr ′ and I1 are fixed by adjusting the phase φ, when the phase φ is adjusted, not only the magnitude but also the phase of the phase voltage at the detection point a changes.
[0047]
(B-3) Power flow
Looking at the power flowing to the load 8 at the rear of the ICR installation point, in both cases before and after the operation of the ICR, the magnitude of the phase voltage Vr ′ before the operation of the ICR If the magnitude of the phase voltage Vr ′ after the operation is the same, the current I2 has neither the magnitude nor the phase angle with respect to the output voltage of the ICR, so the power flowing through the load is the same before and after the operation of the ICR. Does not change.
[0048]
Next, it is examined whether or not the power output from the power source changes due to the operation of the ICR. First, considering the state where the ICR is not installed, Vs, Vr and I1 are expressed by the following equations. In the following formula, [Vs], [Vr '], [Vr] and [I1] shown on the left side of the formula indicate that the quantities indicated by these codes are vector quantities.
[0049]
[Vs] = Vs (cos δ + j · sin δ) (7)
[Vr ′] = Vr ′ (8)

However,
C = R1 / (R1²+ X1²(10)
D = X1 / (R1²+ X1²(11)
The power supplied from the power source is given by the following equation. In the following formula, [I1^*] Is a conjugate complex number of [I1].
[0050]

Next, after the operation of the ICR, since the phase angle of Vs and Vr changes from δ to δ + α by adjusting the phase, Vs, Vr and I1 are given by the following equations.
[0051]
[Vs] = Vs {cos (δ + α−φ) + j · sin (δ + α−φ)} (13)
[Vr] = Vr (cos φ−j · sin φ) (14)

At this time, the power supplied from the power supply is as follows.
[0052]

In order to confirm how the power supplied from the power supply changes by adjusting the phase, the same setting condition Vr ′ = 6300 / √3 [V], I1 = 300 [A], R1 = 0.252 [ Ω], X1 = 0.3593 [Ω], cos θ = 0.9, Vs, Vr ', I1 are fixed, and the phase adjustment angle φ is changed from -5 deg to 5 deg. The change in the supplied power is as shown in FIG.
[0053]
Let us consider the change in active power. In an actual circuit that takes in the ICR power supply from the distribution line via the parallel transformer 4 instead of a separate power supply, the output of the transformer 4 is converted into a DC voltage by the converter 5A to generate the compensation voltage Vph from the ICR. The capacitor 5B used as the voltage source is charged. Since the power used to charge the capacitor is active power, the ICR converter 5A operates to obtain effective power. Here, the flow of power is divided into a case where the phase voltage Vr at the detection point a is higher than the phase voltage Vr ′ at the adjustment point b and a case where the phase voltage Vr at the detection point is lower than the phase voltage Vr ′ at the adjustment point. think about.
[0054]
(A) When the phase voltage Vr at the detection point is higher than the phase voltage Vr 'at the adjustment point
In this case, since the ICR performs a step-down operation, the differential active power is injected into the ICR through the series transformer 6. In the ICR, the charging voltage of the capacitor 5B, which is a voltage source, increases due to the injection of the effective power. In order to prevent the destruction of the capacitor and keep the voltage of the voltage source constant, the converter 5A of the ICR uses the semiconductor switch elements Su to Sw and Sx to Sz and the parallel transformer 4 to increase the charging voltage of the capacitor 5B. Discharge through the next winding. Accordingly, the ICR operates so as to return the electric power from the converter 5A to the parallel transformer 4 side, and the active power returned from the parallel transformer to the distribution line flows only to the power source side because the load is constant, and flows from the power source. Of the active power, the component flowing out to the ICR is canceled out. The power flow at this time is shown in FIG. 10 for the study circuit in FIG. 3, and shown in FIG. 11 for the actual system.
[0055]
10 and 11, if the effective power before the detection point is P1 (power sent from the power source) and the effective power flowing after the adjustment point is P2 (power consumed by the load: constant), the load current is before and after the ICR. Since it does not change, P1> P2. The difference between the active power on the power source side and the active power on the load side becomes a positive value of P1−P2> 0, and when this difference value is P0, (P1−P0 = P2). The active power of this difference flows out to the ICR through the series transformer. The active power P0 flowing out from the system through the series transformer is injected into the capacitor and works so that the terminal voltage of the capacitor increases. At this time, in order to use the terminal voltage Vc of the capacitor of the ICR as a constant voltage source, if the AC voltage Vc ′ that is the output voltage of the converter is controlled to advance from the phase of the detection point voltage Vr of the distribution line, that is, If the converter side is controlled so as to extract P0 from the capacitor in order to reduce the increase in the terminal voltage Vc, P0 is returned to the system through the parallel transformer. Conversely, if the AC voltage Vc ′, which is the output voltage of the converter, is controlled so as to be delayed from the phase of the detection point voltage Vr with respect to the distribution line, the falling amount of the terminal voltage Vc of the capacitor can be increased. As shown in FIG. 11, the active power P0 returned to the distribution line from the parallel transformer flows only to the power source because the load is constant, and the P0 component of the active power P1 (= P2 + P0) flowing from the power source And P1 = P2.
[0056]
The reactive power supplied from the power supply side and flowing to the load is Q1, the reactive power supplied from the voltage / reactive power regulator and flowing to the power supply side is Q2, and the reactive power flowing to the load side is Q3. Therefore, the reactive power Q1 + Q3 flowing to the load is the same in both the case of the circuit of the separate power source (FIG. 10) and the case of the circuit in the actual system (FIG. 11).
[0057]
On the other hand, there is reactive power Q2 flowing from the voltage / reactive power adjustment device to the power supply side in the negative direction with respect to the reactive power Q1 supplied from the power supply side. In both the case of the circuit (FIG. 10) and the case of the circuit in the actual system (FIG. 11), Q1−Q2 is obtained, and the reactive power supplied from the power supply side is reduced.
[0058]
(B) When the phase voltage Vr at the detection point is lower than the phase voltage Vr ′ at the adjustment point
In this case, since the step-up operation is performed, effective power for compensating for the shortage of voltage is injected from the ICR to the line, and this effective power flows from the system to the ICR. The power flow at this time is shown in FIG. 12 for the study circuit of FIG. 3, and shown in FIG. 13 for the actual system.
[0059]
12 and 13, if the active power before the detection point is P1 and the active power flowing after the adjustment point is P2 (constant), the load current does not change before and after the ICR, so P1 <P2. The difference between the active power on the power supply side and the load side is a negative value of P1−P2 <0, and the difference value is P0 (P1 + P0 = P2). This differential active power is injected into the system from the ICR via a series transformer. By injecting active power P0 from the ICR series transformer to the distribution line, current flows from the ICR to the distribution line. This becomes a discharge current and reduces the terminal voltage of the capacitor. If the terminal voltage of the capacitor of the ICR is controlled to be a constant voltage source, that is, if the converter side is controlled so that P0 is injected into the capacitor so as to increase the decrease of the terminal voltage Vc of the capacitor, the parallel transformer P0 is taken out of the grid. As shown in FIG. 13, since the effective power P0 taken from the distribution line from the parallel transformer flows only from the power source that is the power generation source, it is added to the effective power P1 flowing from the power source, and P1 + P0. = P2.
[0060]
Comparing the power flow in the study circuit shown in FIG. 3 with the power flow in the actual system, the study circuit shows that the active power supplied from the power source is equivalent to the effective power P2 when the ICR is operated. It is different from the real system. Therefore, in the actual system, it is necessary to correct the supply power obtained from the result of the calculation performed using the study circuit of FIG. 3 by P2.
[0061]
From the above, when the phase adjustment angle φ is changed in the range of −5 deg to +5 deg as shown in FIG. 9, the phase voltage Vr at the detection point a is determined from the graph of FIG. Since it is higher than the phase voltage Vr ′ (= 6300 / √3 V) at the adjustment point b, the ICR works to perform a step-down operation, and the positive component of the difference between the active power before the adjustment and the active power after the adjustment is ICR It becomes a component circulating in the inside.
[0062]
On the other hand, in the delay region of the phase adjustment angle φ, the phase voltage Vr at the detection point a is lower than the voltage Vr ′ at the adjustment point b, so that the ICR works to perform a boosting operation and compensates for the negative component of the active power. Will flow. As a result, the active power flowing from the power source becomes constant, and only the reactive power changes due to the change in the phase adjustment angle φ. A graph showing the relationship between the phase adjustment angle φ and the power supplied from the power source is shown in FIG.
[0063]
Q1 is the reactive power supplied from the power supply side and flows to the load, Q2 is the reactive power flowing to the voltage / reactive power adjustment device, and Q3 is the reactive power supplied from the voltage / reactive power adjustment device and flowing to the load side. Since the reactive power at is constant, the reactive power Q1 + Q3 flowing through the load is the same in both the case of the circuit of the separate power source (FIG. 12) and the case of the circuit in the actual system (FIG. 13).
[0064]
On the other hand, since there is reactive power Q2 flowing from the voltage / reactive power adjustment device to the power source side in the positive direction with respect to the reactive power Q1 supplied from the power source side, the reactive power supplied from the power source side is a circuit of another power source. In both the case of FIG. 12 and the circuit in the actual system (FIG. 13), Q1 + Q2 is obtained, and the reactive power supplied from the power source increases.
[0065]
(B-4) Minimum point of reactive current
Next, the minimum point of reactive power is examined. First, consider the phase adjustment angle that minimizes the reactive power Q1 supplied from the power source. Minimizing the reactive power Q1 supplied from the power supply means that the phase difference between the power supply voltage and the current is zero, and this state is shown in FIG. 15 as a vector diagram. The phase adjustment angle φ required at this time is φ = θ + δ + α, and the above-described setting conditions, Vr ′ = 6300 / √3 [V], I1 = 300 [A], R1 = 0.2252 [Ω], X1 = 0.3593 [Ω] , Cos θ = 0.9, then φ is calculated as φ = 25.84 + 1.68 = 27.52 [deg].
[0066]
FIG. 16 shows a graph in which the adjustment range of the phase adjustment angle φ is wider than the graph of FIG. From the graph of FIG. 16, it can be seen that the reactive power supplied from the power source becomes zero at the point where φ is advanced by 28 [deg]. The magnitude of the compensation voltage Vph at this time is Vph = (Vr ′²+ Vr²-2Vr'Vr cos φ)^1/2= 1745 [V]. Since the current I1 is 300 [A], the capacity of the ICR necessary to minimize the reactive power supplied from the power supply by phase adjustment is 1745 × 300 = 523500 [VA]. This value is not realistic and makes the device significantly larger.
[0067]
Next, consider the phase adjustment angle that minimizes the reactive power Q3 consumed by the distribution line. Minimizing the reactive power consumed by the distribution line means that the compensation voltage Vph = I1 · X1 is set to I1 to compensate for the power I1 (I1 · X1) consumed by the reactance of the distribution line. What is necessary is just to inject | pour the phase 90 degree | times. This state is shown in a vector diagram as shown in FIG. Here, Vrq is the phase voltage at the adjustment point when the reactive power consumed by the distribution line is minimized, and is given by the following equation.
[0068]

Here, the setting conditions Vr ′ = 6300 / √3 [V], I1 = 300 [A], R1 = 0.2252 [Ω], X1 = 0.3593 [Ω], cos θ = 0.9 are used, and the voltages Vs, Vr When 'and the current I1 are fixed, Vr is larger than Vr', so that the ICR performs a step-down operation. Therefore, it is necessary to add an active power component for performing the step-down operation to the vector diagram of FIG. In order to perform the step-down operation, it is only necessary to inject the step-up voltage Vp having a phase opposite to that of the passing current I1, so the vector diagram is as shown in FIG.
[0069]
When the phase difference β with respect to the phase voltage Vr of the detection point of the voltage Vrq necessary for minimizing the reactive power consumed by the distribution line is obtained from FIG. 18, the following equation is obtained.
[0070]
β = sin^-1{(I 1 · X 1 cos θ) / Vrq} (18)
The phase adjustment angle β ′ for increasing / decreasing the voltage is given by the following equation.
β´ ＝ sin^-1{Vrq sin (θ + β) / Vr ′} − θ−β (19)
At this time, the raising and lowering voltage Vp and the compensation voltage Vph are given by the following equations.
[0071]
Vp = (Vrq²+ Vr '²-2VrqVr'cos β ')^1/2 ... (20)
Vph = {Vp²+ (I1 · X1)²}^1/2 ... (21)
When the phase adjustment angle φ that minimizes the reactive power consumed by the distribution line is calculated using the above-described setting conditions, φ = β + β ′ = 1.89 [deg].
[0072]
FIG. 19 shows a graph of power obtained by subtracting power at the detection point from power supplied from the power source (reactive power consumed in the distribution line from the power source to the detection point). From this graph, it can be seen that the reactive power consumed by the distribution line becomes zero at the point where φ is advanced by 1.9 [deg]. At this time, since the magnitude of the compensation voltage Vph is Vph = 120 [V] and the current I1 is 300 [A], the capacity required for the ICR is 120 × 300 = 36000 [VA].
[0073]
(B-5) Summary
The above is summarized as follows.
[0074]
The ICR phase adjustment function detects the voltage I1 and X1 for canceling the reactive power in a state that is 90 degrees out of phase with the passing current I1 in order to minimize the reactive power consumed by the distribution line. When added to the phase voltage at point a, the phase voltage at the adjustment point changes to voltage Vrq given by the following equation.
[0075]
Vrq = {(I 1 · X 1)²+ Vr²+ 2I1 · X1 · Vr sin θ}^1/2
Here, Vr is the phase voltage at the detection point (ICR input voltage), X1 is the reactance of the distribution line, and I1 is the passing current passing through the distribution line.
[0076]
Further, a voltage for raising and lowering (a voltage to be added to the voltage Vrq at the adjustment point or a voltage to be subtracted from the voltage Vrq) Vp that needs to be injected to make the phase voltage Vrq at the adjustment point b the target phase voltage Vr ′ is: Determined by the following equation.
[0077]
β = sin^-1{(I 1 · X 1 cos θ) / Vrq}
β´ ＝ sin^-1{Vrq sin (θ + β) / Vr ′} − θ−β
Vp = (Vrq²+ Vr '²-2VrqVr'cos β ')^1/2
The magnitude of the compensation voltage Vph that needs to be superimposed on the input voltage Vr of the ICR in order to minimize the reactive power consumed by the distribution line and make the phase voltage of the adjustment point b coincide with the target value is given by It is done.
[0078]
Vph = {Vp²+ (I1 · X1)²}^1/2
The phase angle θph of the compensation voltage Vph with respect to the phase voltage Vr at the detection point a is given by the following equation.
[0079]
θph = tan^-1{Vp / (I1 · X1)} + π / 2−θ + β
As described above, by superimposing the compensation voltage Vph having the phase angle θph with respect to the phase voltage Vr at the detection point on the phase voltage Vr, the reactive power consumed in the distribution line is minimized and the distribution line voltage is reduced. The magnitude can be matched to the target voltage.
[0080]
That is, the reactance component X1 of the line impedance of the distribution line, the phase voltage Vr of the detection point a detected by the voltage sensor 2, the passing current I1 detected by the current sensor 3, the phase voltage Vr and the passing current I1 of the detection point a Is used to superimpose a voltage I1 · X1 having a phase difference of 90 degrees with respect to the passing current I1 on the phase voltage Vr at the detection point in order to cancel out the reactive power consumed by the distribution line. The phase voltage Vrq at the adjustment point and the phase difference β of the phase voltage Vrq at the adjustment point with respect to the phase voltage Vr at the detection point are expressed as Vrq = {(I1 · X1)²+ Vr²+ 2I1 X1 Vr sin θ}^1/2as well as,
β = sin^-1{(I1 X1 cos θ) / Vrq}
And a voltage Vp for raising and lowering that needs to be superimposed on the phase voltage Vrq at the adjustment point in order to make the phase voltage at the adjustment point b coincide with the target value Vr ′,
Vp = (Vrq²+ Vr '²-2VrqVr'cos β ')^1/2
[However, β ′ = sin^-1{Vrq sin (θ + β) / Vr ′} − θ−β]
Is calculated by
Further, the magnitude of the compensation voltage Vph and the phase angle θph with respect to the voltage Vr at the detection point are respectively calculated using the voltage Vp for raising and lowering and the reactance voltage drop I1 X1 and the phase differences θ and β.
Vph = {Vp²+ (I1 X1)²}^1/2as well as,
θph = tan^-1{Vp / (I1 X1)} + π / 2-θ + β
And calculating a voltage for adjustment from the power converter so that the magnitude of the compensation voltage Vph and the phase angle θph coincide with the values calculated by the calculation means, respectively. The phase voltage can be matched to the target value, and the reactive power consumed by the distribution line can be minimized.
[0081]
(C) Removal of harmonic components
In the power distribution system, harmonics are generated from transformers, rotating devices, rectifiers, thyristor applied devices, and the like. If the harmonics contained in the current flowing through the distribution line become excessive, there is a possibility that a device connected to the system may be damaged, and therefore it is necessary to take measures to suppress the harmonics.
[0082]
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 20, in addition to the converter control means and the inverter control means, the control device 7 further detects a harmonic current component contained in the current flowing through the distribution line from the output of the current sensor 3. Harmonic current component detection means for canceling and harmonic current for cancellation necessary for canceling the harmonic current component detected by the harmonic current component detection means in the converter control means (the harmonics included in the current of the distribution line) A harmonic current having a phase opposite to that of the wave current) and a converter control means for controlling the converter so as to generate the harmonic current for cancellation from the converter 5A. Is injected into the distribution line through the parallel transformer 4.
[0083]
In this way, a harmonic component included in the current detected by the current sensor 3 is detected, a canceling harmonic current that cancels the harmonic component is generated, and the canceling harmonic current is passed through the parallel transformer 4. When injected into the distribution line, harmonic current components contained in the current flowing through the distribution line can be removed or suppressed.
[0084]
Further, as shown in FIG. 20, in addition to the converter control means and the inverter control means, the control device 7 further detects the harmonic voltage component included in the distribution line voltage from the output of the voltage sensor 2. And a canceling harmonic voltage necessary for canceling the harmonic voltage component detected by the harmonic voltage component detecting means in the inverter control means (the harmonic voltage having the opposite phase to the harmonic voltage included in the distribution line voltage). And an inverter control means for controlling the inverter so that the canceling harmonic voltage is generated from the inverter 5C, and the canceling harmonic voltage generated from the inverter 5C is distributed through the series transformer 6. Inject into the wire.
[0085]
In this way, a harmonic component included in the voltage detected by the voltage sensor 2 is detected, a canceling harmonic voltage that cancels the harmonic component is generated, and the canceling harmonic voltage is distributed through a series transformer. When injected into the electric wire, harmonic voltage components contained in the voltage flowing through the distribution line can be removed or suppressed.
[0086]
If comprised as mentioned above, since it is not necessary to install a harmonic suppression apparatus with respect to each of many harmonic generation sources which exist in a distribution system, the reduction of the cost for harmonic suppression can be aimed at.
[0087]
In addition, since it is possible to suppress harmonics by using some of the components of the distribution line voltage and reactive power adjustment device (current sensor, voltage sensor, power conversion device, and control device), Compared with the active filter type harmonic suppression device, the equipment cost can be reduced.
[0088]
In the above description, the IGBT is taken as an example of the switch element provided in the converter and the invar of the power conversion device, but other power semiconductor switches such as a thyristor and a GTO can be used as a matter of course.
[0089]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the compensation voltage Vph having a predetermined phase angle θph is generated with respect to the voltage at the detection point, and the compensation voltage is superimposed on the phase voltage at the detection point. The phase voltage is adjusted so as to coincide with the target value, and at the same time, the reactive power is adjusted to the minimum, so that the voltage adjustment and the reactive power adjustment can be performed by a common device. Therefore, in comparison with the conventional adjustment equipment in which the voltage adjustment device and the reactive power adjustment device are separately provided, the number of devices can be reduced and the cost required for the equipment can be reduced. There is an advantage that the installation area can be reduced.
[0090]
Further, in the present invention, the inverter control means / converter control means is configured to generate a canceling harmonic component from the inverter / converter for canceling the harmonic component included in the voltage / current detected by the voltage sensor / current sensor. In this case, since it is possible to suppress harmonics without providing harmonic suppression devices for each of a large number of harmonic generation sources provided in the system, it is necessary to suppress harmonics. Cost can be reduced.
[0091]
Furthermore, in the present invention, in order to suppress harmonics by using a part of the components of the distribution line voltage and reactive power adjustment device, all of the harmonic suppression devices of the conventional active filter method are used. Compared with the case where the component devices are provided separately from the component devices of the voltage adjustment device and the reactive power adjustment device, the facility cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a configuration of a distribution line voltage and reactive power adjusting device according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram more specifically showing the configuration of the apparatus of FIG. 1;
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram used to explain the present invention.
FIG. 4 is a vector diagram for explaining the present invention.
FIG. 5 is a vector diagram for explaining the present invention.
FIG. 6 shows an example of the relationship between the distribution line phase voltage Vr and the phase adjustment angle (phase angle between the detection point voltage and the adjustment point voltage) φ at the detection point for detecting the distribution line current and voltage. FIG.
FIG. 7 is a vector diagram showing a change in a phase angle δ ′ between a power supply voltage Vs and a phase voltage Vr at a detection point.
FIG. 8 is a diagram showing an example of the relationship between the phase angle change amount α of the phase voltage Vr at the detection point and the phase adjustment angle φ.
FIG. 9 is a diagram showing a change in the electric power supplied from the power supply with respect to the phase adjustment angle φ.
10 is an explanatory diagram illustrating a power flow when the adjustment device performs a step-down operation in the equivalent circuit of FIG. 3. FIG.
FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining a power flow when the adjustment device performs a step-down operation in an actual system.
12 is an explanatory diagram for explaining a power flow when the regulator performs a boosting operation in the equivalent circuit of FIG. 3; FIG.
FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining the power flow when the regulator performs a boosting operation in an actual system.
FIG. 14 is a diagram showing an example of the relationship between active power, reactive power, and phase adjustment angle when the active power supplied from the power source is controlled to be kept constant.
FIG. 15 is a vector diagram showing a state in which a compensation voltage is injected so that reactive power supplied from a power supply becomes zero by the adjusting device of the present invention.
FIG. 16 is a diagram showing an example of a relationship between reactive power supplied from a power source and a phase adjustment angle;
FIG. 17 is a vector diagram showing a state in which a compensation voltage is injected so that reactive power consumed by a distribution line is made zero by the adjusting device of the present invention.
18 is a vector diagram showing a state in which a voltage Vp for raising and lowering is further added to the vector diagram of FIG. 17 in order to make the voltage at the adjustment point coincide with the target value.
FIG. 19 is a diagram showing an example of the relationship between the power consumed by the distribution line from the power source to the adjusting device and the phase adjustment angle.
FIG. 20 is a configuration diagram schematically showing a configuration example of an apparatus in the case where means for suppressing harmonics is provided in the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Distribution line
2 Voltage sensor
3 Current sensor
4 Parallel transformer
5 Power converter
6 Series transformer
7 Control device

Claims

配電線の途中に設定された検出点で相電圧Ｖr 及び該検出点を通過する通過電流Ｉ1 をそれぞれ検出する電圧センサ及び電流センサと、
前記検出点の相電圧Ｖr が一次側に入力された並列変圧器と、
前記並列変圧器の出力を入力として大きさ及び位相が可変の調整用電圧を発生する電力変換装置と、
前記調整用電圧が入力された一次巻線と、前記検出点と該検出点よりも負荷側に設定された調整点との間に位置させた状態で前記配電線に直列に接続された二次巻線とを有して、前記検出点の相電圧Ｖr に対して位相角θphを有する補償電圧Ｖphを前記二次巻線を通して検出点の相電圧Ｖr に重畳する直列変圧器と、
前記調整点での相電圧を目標値に一致させ、かつ配電線で消費される無効電力を最小にするために必要な前記補償電圧Ｖphの大きさと該補償電圧の検出点の相電圧Ｖr に対する位相角θphとを演算して、演算された大きさと位相角とを有する補償電圧Ｖphを得るために必要な調整用電圧を前記電力変換装置から出力させるように前記電力変換装置を制御する制御装置とを具備し、
前記電力変換装置は、コンデンサと、前記並列変圧器の二次巻線から得られる出力電圧を直流電圧に変換して前記コンデンサに供給する整流手段と前記コンデンサの電荷を前記並列変圧器の二次巻線を通して放電させるためのスイッチ手段とを有するコンバータと、前記コンデンサの両端の電圧を前記調整用電圧に変換するインバータとを備え、
前記制御装置は、前記電流センサの出力から配電線を流れる電流に含まれる高調波電流成分を検出する高調波電流成分検出手段と、前記電圧センサの出力から配電線電圧に含まれる高調波電圧成分を検出する高調波電圧成分検出手段と、前記コンデンサの両端の電圧が一定値を超えたときに該コンデンサの電荷を前記並列変圧器の二次巻線を通して放電させるように前記コンバータのスイッチ手段を制御する手段と前記高調波電流成分検出手段により検出された高調波電流成分を打ち消すために必要なキャンセル用高調波電流を前記コンバータから発生させるように前記コンバータを制御する手段とを有するコンバータ制御手段と、前記調整用電圧を発生させるように前記インバータを制御する手段と前記高調波電圧成分検出手段により検出された高調波電圧成分を打ち消すために必要なキャンセル用高調波電圧を前記インバータから発生させるように該インバータを制御する手段とを有するインバータ制御手段とを備えていることを特徴とする配電線電圧及び無効電力調整装置。A voltage sensor and a current sensor for detecting a phase voltage Vr and a passing current I1 passing through the detection point at a detection point set in the middle of the distribution line;
A parallel transformer in which the phase voltage Vr of the detection point is input to the primary side;
A power converter that generates an adjustment voltage having a variable size and phase by using the output of the parallel transformer as an input; and
A secondary connected in series to the distribution line in a state of being positioned between the primary winding to which the adjustment voltage is input and the detection point and the adjustment point set on the load side of the detection point A series transformer for superimposing a compensation voltage Vph having a phase angle θph with respect to the phase voltage Vr at the detection point on the phase voltage Vr at the detection point through the secondary winding,
The magnitude of the compensation voltage Vph necessary for matching the phase voltage at the adjustment point to the target value and minimizing the reactive power consumed by the distribution line and the phase of the compensation voltage relative to the phase voltage Vr at the detection point A control device that controls the power converter so as to calculate the angle θph and output from the power converter the adjustment voltage necessary to obtain the compensation voltage Vph having the calculated magnitude and phase angle; Comprising
The power conversion device includes a capacitor, a rectifying unit that converts an output voltage obtained from a secondary winding of the parallel transformer into a DC voltage and supplies the DC voltage to the capacitor, and a charge of the capacitor is secondary to the parallel transformer. A converter having switch means for discharging through the winding, and an inverter for converting the voltage across the capacitor into the adjustment voltage,
The control device includes a harmonic current component detection unit that detects a harmonic current component included in a current flowing through the distribution line from an output of the current sensor, and a harmonic voltage component included in the distribution line voltage from the output of the voltage sensor. Harmonic voltage component detection means for detecting the capacitor, and switch means for the converter so as to discharge the charge of the capacitor through the secondary winding of the parallel transformer when the voltage across the capacitor exceeds a certain value. Converter control comprising: means for controlling; and means for controlling the converter to generate a canceling harmonic current necessary for canceling the harmonic current component detected by the harmonic current component detecting means from the converter means and said detection adjusting voltage means for controlling said inverter so as to generate by the harmonic voltage component detecting means Distribution line voltage, characterized in that it comprises an inverter control means and a means for controlling the inverter so as to generate from said inverter to cancel harmonic voltage required to cancel the harmonic voltage components which And reactive power adjustment device.