JP3955758B2 - 無効電力補償装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、系統の電圧を安定化させるために有効な無効電力補償装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
発電機や変圧器(発電所や変電所でも同じ、以下電源装置という)から負荷に電力を安定に供給するため、負荷に供給される電圧を所定の範囲内に保持することは極めて重要である。勿論、電源装置の出力電圧は大抵制御可能であるが、途中の配電線や変圧器などによる電圧の低下もあるし、他の系統と系統連携して運転している場合には、他系統との連携の都合上、必ずしも任意に電圧を調整することができず、負荷に供給する電圧が変動してしまうことがある。
このような電圧変動を極力低減するために、従来から、系統の電圧を調整することができる機器が系統の途中に挿入されて用いられている(説明の都合上、電圧調整装置という)。そしてその代表的な機器として、例えばタップ切り替え変圧器のごとく、不連続的に電圧を変更しうる機器(所定の幅づつ異なる離散値に調整動作する)がある。
図7は、このような従来の電圧調整装置を含む系統の構成と動作について説明するための系統図である。図において、15は系統の電源装置であり、具体的には単独の発電機でも良いし、また、変電所の出力変圧器であっても良い。16は電源装置15とこれに接続された配電線などの系統のインピーダンスを説明の都合上1カ所に集中して示したものである。17は電圧調整装置の一例であるタツプ制御装置17aが2次側に付加されたタップ切り替え変圧器、20はタップ切り替え変圧器17の2次側に接続された無効電力補償装置、21は負荷である。
【0003】
ここで、電源装置15の電圧をVo、
インピーダンス16に流れる電源電流をIs、
タップ切り替え変圧器17の1次側の電圧をVs、
タップ切り替え変圧器17の2次側の電圧(負荷21の電圧という
場合もある)をVt
タップ切り替え変圧器17の変圧比(基準電圧出力時)を1対k、
負荷3に流れる電流をI、
無効電力補償装置20の補償電流をIqとする。
このとき、インピーダンス16に流れる電源の電流Isは、負荷21に流れる負荷電流Iから、無効電力補償装置20の補償電流Iqを引いたものに、タップ切り替え変圧器17のタップ比kを掛けた値となる。
即ち、 Is=(I−Iq)・k である。・・・・(1)
そして、負荷電圧Vtは
Vt=(Vo−X・Is)・k
={Vo−k(I−Iq)}・k・・・・(2)となる。
【0004】
次に図7の系統の電圧安定化動作について説明する。説明を簡単にするため、負荷21は完全な誘導性負荷であるものとする。
理解を助けるため、図8に図7の系統図を負荷端子電圧Vtと負荷電流I等の関係を示すブロック線図としたものを示す。なお、タップ制御装置17aの動作については公知なので詳細な説明を省略するが、基本的に図9に示すように、基準電圧Vrefより高い値に設定された電圧Vmaxを負荷電圧Vtが上回れば切り下げ動作、低い側に設定されたVminを下回れば切り上げ動作を行なうものである。このとき切り上げ後の値も切り下げ後の値もVmaxとVminの間に収まるように、タップ切り替え変圧器17のタップ電圧が予め設定されている。ここでVmaxとVminを境界電圧、VmaxとVminの間を不感帯という。
【0005】
図10は説明のため、負荷電流Iと負荷21の端子電圧Vtとの関係を示す特性図である。理解しやすくするため、まず、仮に無効電力補償装置20が接続されていない(即ちIq=0)と仮定して系統の動きを説明する。
今、タップ制御装置17aのタップ切り替え動作の基準電圧Vrefが、電源15の電圧Voと同じであったとし、また、図10のA点(負荷電流I=0でVt=Vrefのとき)を初期状態とする。負荷電流Iが0のときは、負荷電圧Vtが前記タップ切り替え動作の基準値と同じVoであるので、負荷電流Iが増加すると、タップ切り替え変圧器17の1次側電圧Vsは、電源電圧Voより、X・Isだけ低下し、負荷電圧Vtも、図10に示すようにA点から右側(負荷電流Iが増加する側)に行けば低下する。このときの低下した電圧は k=1なら(2)式から
Vt=Vo−X・Is・・・・・・(3)となる。
【0006】
そして、Vtが、Vrefよりもタップ制御装置17aが特性として有している不感帯の幅VDだけ低下した電圧Vminより、さらに低下した状態が続くと(詳細は後述するが、例えばVminを逸脱した量を時間積分した量Sが所定の量Srefに達すると)、タップ制御装置17aによりタップ切り替え変圧器17のタップ位置が電圧上昇側に1段変更され、図10のB点に示すようにVtは、Vmaxに至らない値の範囲で上昇する。
さらにIが増加すると、再びVtがVminに至るまで低下して、タップ位置が再び変更され、Vtが再び上昇する。このような動作をタップの位置の限界まで繰り返すことになる。
詳細な説明は省略するが、負荷電流Iが逆方向(電力回生方向)になり、負荷電圧Vtが上昇した場合も、基本的には同様な動作となり、異なるのはタップ制御装置17aの動作電圧がVmax側に変わり、動作点で電圧が切り下げられる点である。この場合、勿論、電圧はVminに達しない範囲で切り下げられる。
【0007】
次に、無効電力補償装置20が接続されている場合について説明する。説明を簡単にするため、初期状態は、前述の無効電力補償装置20が無い場合の説明と同じく、Iが0、Vt=Vref=Voであったとする。
電源電流Isは、k=1のとき(I−Iq)となるので、無効電力補償装置20がない場合に比べIsは無効電力補償装置20の補償電流分だけ小さくなる。従って、系統インピーダンスXによる電圧低下(X・Is)は小さくなるので、Vsはそれほど低くはならず、Vtもその分低下の程度が少なくなる。無効電力補償装置20が、電圧安定化のために用いられる場合は、この原理を用いて負荷電圧Vtを維持するのである。
【0008】
無効電力補償装置20の出力電流Iq特性は、一般に図11に示すように、無効電力補償装置20に設定されている動作基準電圧Vtrefと、負荷電圧Vtの差にゲインGを掛けたものとなるが、初期状態では無効電力補償装置20の電圧指令値VtrefもVrefと等しいとすれば、VtrefとVtの差がないので、Iqは0である。なお、図中に示すIqlimitは一般に装置保護の目的で設けられた電流制限値(リミッタ)であり、以上は、この範囲内での話である。
【0009】
ここで、Iが増加すると、Vtが低下する。すると、VtrefとVtの差をG倍した電流Iqが系統に供給される。
Vtは、(2)式で示したように
Vt=k{Vo−X・k・(I−Iq)} であり、ここで、
Iq=(Vtref−Vt)・G
k=1
Vtref=Vref=Vo
だから、これらを(2)に代入して整理すると、
Vt=Vo−X・{I−Iq}
=Vo−X・I+X・Iq
=Vo−X・I+X・G(Vtref−Vt)
Vt+Vt・X・G=Vo−X・I+X・G・Vtref
Vt(1+XG)=Vo−X・I+X・G・Vo
Vt={Vo(1+XG)−XI}/(1+XG)
Vt=Vo−X・I/(1+XG)・・・・・・(4)
となり、無効電力補償装置20が無いときの電圧(3)式と比べてみると、Iの増加に対するVtの低下の度合いが1/(1+XG)に縮小されたことがわかる。図12に負荷電流Iの変化に対する負荷電圧Vtの変化と、無効電力補償装置20の出力電流の様子を示す。この図の左端はタップ切り替えの限界を示している。
【0010】
一般にGは容易に大きな値を取ることができるので、無効電力補償の制御範囲内(図12のIqが変化している範囲内)では、Vtの低下は非常に少なくなっている(図12のVt特性の傾斜が緩やか)が、無効電力補償装置20は電力半導体を用いて構成されているものが多いので、装置容量によって決まった限界値Iqmax以上には増加できない。IqがIqmaxに達すると(図12のC点)、それ以上では、IqがIqmax一定なので
Vt=Vo−X・I+X・Iqmax・・・・・(5)
となる。ここでVoとX・Iqmaxは一定の値であるので、Vtは無効電力補償装置20がない場合の式(3)の傾斜と同じ傾きで低下していく。そしてVtが変圧器のタップ制御の切り上げ側動作値Vmin以下になった時、タップ位置が切り替えられ、Vtは上昇し、Iqは減少する。そしてさらにIが増加すれば再びVtが低下し、Iqは増加する。
【0011】
無効電力補償装置20が、以上に説明したように動作できるよう、そのパラメータが正確に設定されなければならないが、タップ切り替え変圧器17や、タップ制御装置17aの特性は、その容量や挿入点の系統の状態によって様々なものがあるので、無効電力補償装置20を接続する系統内の位置が定まり、接続されているタップ制御装置17aなどの特性がはっきりわかった後でなければ、正確に設定することができず、結局現場での設定にならざるを得ず、設定に手間がかかるという課題があった。
【0012】
そもそも、タップ切り替えは応答が遅く、系統電圧のゆっくりした変動にしか対処できないものであるのに対し、無効電力制御装置は応答が早く、系統電圧の急激な変動に対処することができるから、この特性を生かすような設定を行なう必要がある。しかし、図12の特性の場合、系統電圧Vtの変動に対してタップ制御が行なわれる前に、無効電力補償装置20が無効電力を出力して電圧を調整し、無効電力補償装置の出力が最大値になった状態(すなわち図12のC点からD点)で運転されていることが多いと考えられる。この場合、系統状況が急変してタップ切り替え制御が応答できない早い電圧変化があると、無効電力を緊急に発生させて系統電圧の安定化を図ろうとしても、すでに無効電力補償装置20の出力が最大出力状態でそれ以上出力を出せないということになる。そこで、例えば平成12年度電気学会全国大会に発表された、「変圧器タップを考慮した STATCOM電圧制御方式」には、無効電力補償装置の一種であるSTATCOMのゲインGを2段階に変化、即ち、電圧偏差が小さい場合は、Gを小さい値G1とし、電圧偏差がある程度大きくなった段階でGを大きな値G2にするというものが示されている。
これにより、ある範囲内の電圧偏差では、 無効電力補償装置20の出力は最大値に達することはなく、無効電力をそれ以上に急変させる必要が発生した場合にも対応できるとされている。しかし、Gの値を具体的にいかなる電圧偏差の範囲内で、どのようなレベルに設定すればよいかということは明確になっていないため、試行錯誤的にやってみるしかなく、時間がかかるという課題があった。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
従来の無効電力補償装置は、以上のように構成されていたので、接続されているタップ切り替え変圧器などの特性が明確でなければ設定ができないという課題があった。
また、タップ切り替えの範囲内で、負荷電流Iの変動をある範囲内でカバーし、タップ切り替えが応答できないような過渡的な、大きい変動に対してもカバーできるようにする方法は示されているとはいうものの、具体的にそのゲインをどのように設定すればよいのか明確でなかったので、試行錯誤的にやってみるしかなく、時間がかかるという課題があった。
【0014】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、無効電力補償装置のパラメータの設定方法を明確にして、パラメータの設定に要する時間を短縮すると共に、この設定を自動化した無効電力補償装置を提供しようとするするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
この発明の無効電力補償装置は、出力側に接続された負荷に供給する電圧が、予め定めた基準値の上下に境界電圧を持つ不感帯を逸脱するごとに、前記電圧を予め定めた所定の幅づつ異なる離散値に調整する電圧調整装置の出力側に接続され、前記負荷に供給する電圧と前記基準値との差に、前記境界電圧または前記所定の離散値をもとに算出した乗率を乗じて電流を算出する演算装置を備え、
演算された前記電流を前記電力系統に入出力するとともに、前記乗率は、前記系統の電圧が前記不感帯の中央値より高い側では、前記中央値に前記不感帯の半値幅の10/10を加えたものより大きく15/10を加えたもの以下の範囲、及び、前記不感帯の中央値より低い側では、前記不感帯の外側で前記境界電圧の近傍にあるときの第1の乗率と、前記系統の電圧が前記不感帯の外側で前記境界電圧の近傍にはないときの第2の乗率とを含む少なくとも2段階とし、かつ、前記第2の乗率は前記第1の乗率より大きく、第1の乗率の20倍より小さくしたものである。
【0016】
また、出力側に接続された負荷に供給する電圧が、予め定めた基準値の上下に境界電圧を持つ不感帯を逸脱するごとに、前記電圧を予め定めた所定の幅づつ異なる離散値に調整する電圧調整装置の出力側に接続され、前記負荷に供給する電圧と前記基準値との差に、前記境界電圧または前記所定の離散値をもとに算出した乗率を乗じて電流を算出する演算装置を備え、
演算された前記電流を前記電力系統に入出力するとともに、前記乗率は、前記系統の電圧が前記不感帯の中央値より低い側では、前記中央値から前記不感帯の半値幅の15/10を減じたもの以上で10/10を減じたものより小さい範囲、及び、前記不感帯の中央値より高い側では、前記不感帯の外側で前記境界電圧の近傍にあるときの第1の乗率と、前記系統の電圧が前記不感帯の外側で前記境界電圧の近傍にはないときの第2の乗率とを含む少なくとも2段階とし、かつ、前記第2の乗率は前記第1の乗率より大きく、第1の乗率の20倍より小さくしたものである。
【0017】
また、前記演算装置は、前記演算に必要な前記電圧調整装置の前記境界電圧、又は前記不感帯の幅、又は前記離散値を、前記電圧調整装置から通信手段を介して得る第1の演算装置としたものである。
【0018】
また、前記演算装置は、前記演算に必要な前記電圧調整装置の前記境界電圧、又は前記不感帯の幅、又は前記離散値を、前記系統の電圧の変化から演算して求める第2の演算装置としたものである。
【0019】
また、前記第2の演算装置は、前記系統の電圧が急変する直前の所定の時間長さにわたって、仮定した境界電圧と前記系統の電圧との差を時間積分し、この積分値が、予め入力された前記積分値の標準値に一致するように前記境界電圧を仮定することによって、前記境界電圧を求めるものである。
【0020】
また、前記電圧調整装置は、タップ切り替え変圧器である。
【0021】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1の無効電力補償装置を図1の系統図に基づいて説明する。図において、従来と同じ又は相当する部分には同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。1はこの発明の無効電力補償装置で、無効電力補償装置の本体11と、後述するタップ制御装置17aの設定値(動作基準電圧Vref,タップ切り下げ電圧Vmax,タップ切り上げ電圧Vminなど)を元に、無効電力補償装置本体11のゲインの切替点の電流値Iqと、電圧設定値Vtなど(詳細後述)を演算して出力する第1演算装置12とを備えている。
15は系統の電源であり、具体的には単独の発電機でも良いし、また、変電所の出力変圧器であっても良い。16は電源15とこれに接続された配電線などの系統のインピーダンスを説明の都合上1カ所に集中して示したものである。17は電圧調整装置の一例であるタツプ制御装置17aが2次側に付加されたタップ切り替え変圧器、21は負荷である。
6は、前記タップ制御装置17aの現在の設定値を無効電力補償装置1の第1演算装置12に電圧する伝達手段であり、例えば信号をデータとして伝送する伝送ラインである。
【0022】
次に動作について説明する。まず、図2(a)図に本発明の場合の負荷電流Iに対する負荷電圧Vtの変化特性を、また、図2(b)図に対応する無効電力補正装置20の出力電流値を示し、この(a)(b)図に基づいて基本的なパラメータ設定例を説明する。図2(a)において、無効電力補償装置1の電圧設定値Vtrefは変圧器のタップ制御装置17aの電圧基準値Vrefと同じ値に設定する。次に、無効電力補償装置1の定常状態(過渡時などの急変時を含まない)における出力の最大値(Iq1)を、許容出力の何%程度に抑制しておくかを決める。例えば、これを10%とすれば、
Iq1=(10/100)・Iqmaxとなる。
そして、変圧器のタップ切り替え制御が正常に行なわれている範囲内(不感帯の範囲内)では、無効電力補償装置1の出力電流はこのIq1以下のレベルに保持されるように、ゲインG1を設定する。
ただしゲインG1は、 Iq=G1・(Vref−Vt)で定義するものである。
そして、VtがVminに達したときのIqがIq1以下となるように設定する。即ち
G1・(Vref−Vmin)≦Iq1 ・・・・(6)
G1≦Iq1/(Vref−Vmin) ・・・(7)
(7)式は次のように表すこともできる。
G1≦Iql/VD ・・・・・(8)
【0023】
(8)式を満足する範囲内でG1を設定すれば、負荷端電圧Vtが下がるとIqは増加していくが、VtがVminまで下がったとき、IqはまだIq1より小さい値である。そして、変圧器のタップ制御が動作して変圧器タップが変化し、その結果Vtが増加して、Iqは減少することになる。このように設定すれば、G1とG2の切替点は、変圧器タップ制御の動作限界電圧Vminよりも低い側になる。この場合、通常はIqはIq1すなわちIqmaxの10%以上には増加しないことになるので、応答速度の遅いタップ制御では応答できない急激な電圧変化があった場合には、無効電力補償装置1が残りの90%のIqを急速に増加させて負荷端子電圧の変化を抑制できる。
【0024】
演算によって求められた各特性定数は、無効電力補償装置1に送られて自動的に設定されるようにしてもよいが、勿論、演算によって得られた数値を操作員が読取って、改めて手動で設定するようにしても良い。
ここまでの説明は、負荷電流Iが増加しVtが低下する例で説明したが、負荷電流Iが減少してVtが増加する場合も、動作の極性が変わるだけで同様な動作をさせればよいことはいうまでもない。ただし、電流が増加する側と、減少する側の特性を、以上の説明のように、同時にしなければならないと言うことはなく、上側だけ、あるいは下側だけのいずれか片側だけでも、それなりの効果は得られる。また、以上の説明では、VrefがVmaxとVminの中問であるとして説明した。この場合は、Vtが増大する側のゲイン(G11とする)を減少する側のゲインG1と同じ値としてよいが、そうでない場合(即ちVrefが偏っている場合)は、
G11≦Iql/(Vmax−Vref) ・・・・(9)
をG1の代わりに用いる必要がある。
タップ制御の切り替えが行なわれる電圧Vmax、Vminは境界電圧である。ゲインG1は第1の乗率、ゲインG2は第2の乗率である。タップ切り替え変圧器17は電圧調整装置である。
【0025】
実施の形態2.
実施の形態1では、不感帯の範囲内でのゲインG1の大きさについて最適の設定値を説明した。しかしながら、このような設定値には許容幅があり、異なる設定としてもそれなりの効果は得ることができる。本実施の形態では、このような許容幅について説明する。
図2に示すごとく、ゲインG1とゲインG2の切替点(折れ点)を不感帯(Vmin〜Vmax)の範囲を逸脱したところに設定する場合と、逆に不感帯の内側に設定する場合が考えられる。このうち、折れ点を内側に設定する場合は、電圧変動が折れ点の電圧を超えた段階でゲインがG2となり、無効電力補償装置による電圧変動抑制が強化されるので、電圧調整装置への電圧変動入力は抑制され、その動作も抑制される。その間、無効電力補償装置が大きな出力を出した状態が継続することになり、本発明の目的を達成できない。従って、折れ点は不感帯を逸脱したところに設定する必要がある。一方で、折れ点を不感帯からあまり離れたところに設定すると、折れ点までは無効電力補償装置のゲインはG1と低く、無効電力補償装置の本来の機能である高速でかつゲインの高い電圧変動抑制機能が発揮できない。従って、折れ点の設定範囲としては、
低い側では Vref−(150/100)VD〜Vref−(70/100)VDの範囲に、また、高い方の側は Vref+(70/100)VD〜Vref+(150/100)VDの範囲に折れ点を設定することである。
そしてこの範囲内でのゲインG1は、実施の形態1の(8)式では、
G1≦Iq1/VD=(10/100)Iqmax/VDと説明したが、
(5/100)Iqmax/VD≦G1≦(30/100)Iqmax/VD の範囲でも十分な効果が得られる。
そして、ゲインG2については、無論、ゲインG1より大でなければならず、大きい方ではG1の20倍程度までとするのがよい。
理解を助けるため、以上に説明したゲインなどの範囲を図3に示す。
【0026】
実施の形態3.
実施の形態3の無効電力補償装置について説明する。
実施の形態1と2の図1の無効電力補償装置1は、タップ切り替え変圧器17から、切り替え制御に必要なVref,Vmax,Vminなどの信号を受信して、これらにもとづき無効電力補償装置1の動作条件を決定していた。しかし、無効電力補償装置は、いつもタップ切り替え変圧器17の間近に設けられているとは限らない(むしろ負荷21に近いところに設けられることが多い)。そのため、経済性も考慮すれば、上記の信号を伝送する伝送手段6は容易には設置できない場合があるという課題があった。
本実施の形態の無効電力補償装置は、上記の課題を解消するため、上記の信号の伝送を必要としないようにしたものである。
【0027】
図4に本実施の形態の無効電力補償装置10を用いた電力系統図を示す。図において、実施の形態1の図1の構成と同じものは同じ符号を付してその説明を省略する。
10は実施の形態2の無効電力補償装置であり、11は無効電力補償装置本体、13は負荷電圧Vtの変化からタップ制御装置17aの設定値を推定し、負荷の電圧VtとVrefとの偏差が小さい場合のゲインG1と、大きい場合のゲインG2、ゲインの切替点の電流値Iql、電圧設定値Vrefなどを演算し、前記無効電力補償装置10の本体11に出力する第2演算装置である。第2演算装置は、無効電力補償装置本体11の制御装置の1機能として、本体11に内蔵させて実現される場合もあるが、ここでは説明の都合上、分離した形のものとして説明する。本体11と第2演算装置13で実施の形態3の無効電力補償装置10を構成する。
【0028】
第2演算装置13が、タップ切り替え変圧器17の動作設定値を伝送情報として知らされることなく、演算により求める方法を、図5に示す負荷電圧の変化図から、事例により説明する。一般に変圧器のタップ制御は、図5に示すように、負荷電圧Vtが不感帯幅(Vmax以上またはVmin以下)を逸脱した場合に、その逸脱量を時間積分し、この積分量Sが一定値を越えた時にタップを変化させる。従って負荷電圧Vtを監視中に図5のE点のように電圧が急変(この例では急上昇)した場合は、タップが切り上げ動作したと考えられるので、不感帯幅の下限値Vminaを仮定し、E点以前でVtがVminaになった時間からタップ制御が動作したE点までの逸脱量の積分値Sを計算する。
一般に動作するまでの積分量Srefは変圧器の種類や容量に関係なく標準化されて決まっているので、予め第2演算装置13に記憶させておく。仮定値Vminaを変化させてSを演算し直すと、SをVminaに対する関数として図6に示すような関数曲線が得られるので、
S=Sref となるVmina
を算定することができる。これが、タップ制御装置17aの不感帯の下限値Vminとなる。
【0029】
また、不感帯幅VDも一般に標準化されているので、Vminが明確になれば、Vref=Vmin+VDとして算定できる。同様にしてVmaxも求めることができる。
このような演算を常時実施することで、Vmin、Vref、Vmaxを算定し、これらにを用いて、電圧偏差が小さい場合の無効電力補償装置のゲインG1と、大きい場合のゲインG2、ゲインの切替点の電流値Iql、電圧設定値Vtrefなどを算定して、前記本体11に出力する。勿論、実施の形態2の図3で説明した範囲のどのあたりの設定を選択するかは、操作者が予め、負荷の性質や、当地の電力事情などを考慮して第2演算装置13に与えておく。
なお、ここで説明に用いたタップ制御付き変圧器17は、これに限らず、離散的な電圧制御手段で、不感帯制御を実施している電圧制御装置であれば、本発明を適用できることはいうまでもない。
【0030】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、電圧調整装置が応答可能な範囲内の電圧変動に対しては、無効電力補償装置のゲインを低く設定したので出力を一定以下に抑制して制御余裕を確保する。そして確保した制御余裕を急な系統電圧変動に対して用いることにより、より幅広い電圧安定化特性を得ることができる。
【0031】
無効電力補償装置のゲインを低く設定した電圧の範囲を、電圧調整装置の不感帯の外側まで広げているので、より幅広い電圧安定化特性を得ることができる。
【0032】
第1の演算装置により、電圧調整装置から通信手段により所定のデータを得て、無効電力調整装置の設定値を演算するので、無効電力調整装置の設置位置を問わなくてよいものとすることができる。
【0033】
第2の演算装置により、系統の電圧の変化から無効電力調整装置の設定値を得るので、通信手段を必要とせず、調整が容易である。
【0034】
第2の演算装置は、電圧の急変があった直前の電圧変化の時間積分から境界電圧を算出するので、正確に境界電圧を求めることができる。
【0035】
電圧調整装置はタップ切り替え変圧器なので、実用性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1の無効電力調整装置を用いた系統図である。
【図2】 図1の特性説明図である。
【図3】 実施の形態2の特性変化範囲を示す図である。
【図4】 この発明の実施の形態3の系統図である。
【図5】 負荷電圧変動と偏差積分の説明図である。
【図6】 偏差積分による数値決定方法の説明図である。
【図7】 従来の系統構成例を示す図である。
【図8】 無効電力補償装置の電圧制御機能を説明する伝達関数ブロツク線図である。
【図9】 タップ制御付き変圧器単独での電圧制御特性図である。
【図10】 タップ制御付き変圧器の系統電圧の制御特性図である。
【図11】 従来の無効電力補償装置の電圧制御特性図である。
【図12】 タップ制御付き変圧器と従来の無効電力補償装置を組み合わせた場合の系統の電圧制御特性図である。
【符号の説明】
1、10 無効電力補償装置、 2 タップ切り替え変圧器、
3 負荷、 4 系統のインピーダンス、 5 系統の電源、
6 信号伝達手段、 11 無効電力補償装置の本体、
12 第1演算装置、 13 第2演算装置、
VD 不感帯の半値幅、 Vt 系統の電圧(負荷電圧)、
G1 第1のゲイン(第1の乗率)、
G2 第2のゲイン(第2の乗率)。
Claims (6)
- 出力側に接続された負荷に供給する電圧が、予め定めた基準値の上下に境界電圧を持つ不感帯を逸脱するごとに、前記電圧を予め定めた所定の幅づつ異なる離散値に調整する電圧調整装置の出力側に接続され、前記負荷に供給する電圧と前記基準値との差に、前記境界電圧または前記所定の離散値をもとに算出した乗率を乗じて電流を算出する演算装置を備え、
演算された前記電流を前記電力系統に入出力するとともに、前記乗率は、前記系統の電圧が前記不感帯の中央値より高い側では、前記中央値に前記不感帯の半値幅の10/10を加えたものより大きく15/10を加えたもの以下の範囲、及び、前記不感帯の中央値より低い側では、前記不感帯の外側で前記境界電圧の近傍にあるときの第1の乗率と、前記系統の電圧が前記不感帯の外側で前記境界電圧の近傍にはないときの第2の乗率とを含む少なくとも2段階とし、かつ、前記第2の乗率は前記第1の乗率より大きく、第1の乗率の20倍より小さくしたことを特徴とする無効電力補償装置。 - 出力側に接続された負荷に供給する電圧が、予め定めた基準値の上下に境界電圧を持つ不感帯を逸脱するごとに、前記電圧を予め定めた所定の幅づつ異なる離散値に調整する電圧調整装置の出力側に接続され、前記負荷に供給する電圧と前記基準値との差に、前記境界電圧または前記所定の離散値をもとに算出した乗率を乗じて電流を算出する演算装置を備え、
演算された前記電流を前記電力系統に入出力するとともに、前記乗率は、前記系統の電圧が前記不感帯の中央値より低い側では、前記中央値から前記不感帯の半値幅の15/10を減じたもの以上で10/10を減じたものより小さい範囲、及び、前記不感帯の中央値より高い側では、前記不感帯の外側で前記境界電圧の近傍にあるときの第1の乗率と、前記系統の電圧が前記不感帯の外側で前記境界電圧の近傍にはないときの第2の乗率とを含む少なくとも2段階とし、かつ、前記第2の乗率は前記第1の乗率より大きく、第1の乗率の20倍より小さくしたことを特徴とする無効電力補償装置。 - 前記演算装置は、前記演算に必要な前記電圧調整装置の前記境界電圧、又は前記不感帯の幅、又は前記離散値を、前記電圧調整装置から通信手段を介して得る第1の演算装置としたことを特徴とする請求項1又は2に記載の無効電力補償装置。
- 前記演算装置は、前記演算に必要な前記電圧調整装置の前記境界電圧、又は前記不感帯の幅、又は前記離散値を、前記系統の電圧の変化から演算して求める第2の演算装置としたことを特徴とする請求項1又は2に記載の無効電力補償装置。
- 前記第2の演算装置は、前記系統の電圧が急変する直前の所定の時間長さにわたって、仮定した境界電圧と前記系統の電圧との差を時間積分し、この積分値が、予め入力された前記積分値の標準値に一致するように前記境界電圧を仮定することによって、前記境界電圧を求めたものであることを特徴とする請求項4に記載の無効電力補償装置。
- 前記電圧調整装置は、タップ切り替え変圧器としたことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の無効電力補償装置。
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