JP6666295B2 - Thyristor type automatic voltage regulator - Google Patents
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Description
本発明は、配電線路に取り付けられるサイリスタ式の自動電圧調整器に関し、タップ点数を大幅に増やし、かつ、タップ間電圧を等しくすることにより、配電線の電圧をフィードバック制御することを可能とし、従来の定限時型や積分型の電圧調整継電器を用いずに配電線電圧を調整する技術に関する。 The present invention relates to a thyristor-type automatic voltage regulator attached to a distribution line, significantly increasing the number of tap points, and equalizing the voltage between taps, thereby enabling feedback control of the voltage of the distribution line. The present invention relates to a technology for adjusting distribution line voltage without using a timed or integral type voltage adjusting relay.
近年、低炭素社会の実現に向けて、再生可能エネルギーの大量導入が進められている。再生可能エネルギーが配電系統に大量に連系されると、急激な電圧変動が発生するおそれがある。 In recent years, the mass introduction of renewable energy has been promoted for realizing a low-carbon society. When a large amount of renewable energy is connected to a distribution system, a sudden voltage fluctuation may occur.
このような急激な電圧変動に対応できる機器として、下記非特許文献1に例示されるサイリスタ式の自動電圧調整器が注目されている。
As a device capable of coping with such a rapid voltage fluctuation, a thyristor-type automatic voltage regulator exemplified in Non-Patent
上記サイリスタ式の自動電圧調整器は、配電線の線路に直列に挿入した直列変圧器、配電線の線間に挿入した電圧調整変圧器、タップ切換用サイリスタTh1〜Th6とブリッジ用サイリスタThbからなるサイリスタ式タップ切換器、ブリッジ用サイリスタThbに接続される限流抵抗R等を備えて構成されており、急激な電圧変動に対して、タップ切換用サイリスタを高速かつ多頻度で切換えることにより、配電系統の電圧を適正な範囲内に収めるよう制御することができる。 The thyristor-type automatic voltage regulator includes a series transformer inserted in series on a distribution line, a voltage adjustment transformer inserted between distribution lines, tap switching thyristors Th1 to Th6, and a bridge thyristor Thb. A thyristor-type tap changer, a current-limiting resistor R connected to the thyristor Thb for bridge, and the like are provided, and power is distributed by rapidly and frequently switching the thyristor for tap change in response to sudden voltage fluctuations. It is possible to control the voltage of the system to fall within an appropriate range.
なお、上記の構成は1つの線間あたりの構成である。電圧調整変圧器と直列変圧器の結線方式はV−星型方式であるが、これ以外にV−V方式や星―星方式がある。しかし本発明は、結線方式や三相不平衡抑制機能などというようなサイリスタ式自動電圧調整器の機能によらず適用可能な技術である。 Note that the above configuration is a configuration around one line. The connection system between the voltage adjusting transformer and the series transformer is a V-star system, but there are also a VV system and a star-star system. However, the present invention is a technique that can be applied irrespective of the functions of the thyristor-type automatic voltage regulator, such as the connection method and the three-phase unbalance suppression function.
上記構成のサイリスタ式自動電圧調整器では、サイリスタ式タップ切換器を構成する6つのタップ切換用サイリスタTh1〜Th6と、1つのブリッジ用サイリスタThbの合計7つで構成されている。この場合、図3(a)(b)に示すように、電圧調整のタップ点数は最大7点しかできなかった。 In the thyristor-type automatic voltage regulator having the above-described configuration, a total of seven thyristors Th1 to Th6 for tap change and one thyristor Thb for bridge are included in the thyristor-type tap changer. In this case, as shown in FIGS. 3A and 3B, the number of taps for voltage adjustment was only seven at maximum.
このため、電圧調整範囲が±300Vのときは電圧調整のタップ間電圧が100Vとなり、電圧調整範囲に対してステップ電圧が粗く、きめ細かな電圧調整ができなかった。 For this reason, when the voltage adjustment range is ± 300 V, the voltage between the taps for voltage adjustment is 100 V, and the step voltage is coarse with respect to the voltage adjustment range, and fine voltage adjustment cannot be performed.
そこで本発明は、タップ点数を大幅に増やすとともに、電圧調整範囲に対してステップ電圧を小さくして、調整電圧がきめ細かく線形に増減するようにサイリスタを切換制御することにより、サイリスタ式自動電圧調整器をほぼリニアな電圧アンプと見なして配電線電圧をフィードバック制御する、準リニアな電圧制御を実現することのできる自動電圧調整器を提供するものである。 Accordingly, the present invention provides a thyristor-type automatic voltage regulator by significantly increasing the number of tap points, reducing the step voltage with respect to the voltage adjustment range, and controlling switching of the thyristor so that the adjustment voltage increases and decreases finely and linearly. Is regarded as a substantially linear voltage amplifier, and an automatic voltage regulator capable of realizing a quasi-linear voltage control for performing feedback control of a distribution line voltage is provided.
請求項1記載の発明は、高圧配電線に直接接続される変圧器、サイリスタ式タップ切換器、制御装置の各部で構成され、電圧調整変圧器の低圧回路側と、線路に対し直列に挿入した直列変圧器の低圧回路側を、前記サイリスタ式タップ切換器で結合し、配電線の電圧を予め設定してある基準電圧に調整するようサイリスタを切換えて前記電圧調整変圧器のタップを切換えるサイリスタ式自動電圧調整器において、前記制御装置に積分器を有しない補償器を組み込んだ電圧調整継電器を使用し、前記電圧調整変圧器の低圧回路側巻線のタップ巻数比を1:3:2の異電圧の比として、その組合せで電圧調整のタップ電圧を構成したことに特徴を有する。
The invention according to
請求項2記載の発明は、請求項1の発明において、電圧調整のタップ間電圧が等しくなるようにして調整電圧が線形に増減するようにサイリスタを切換制御するリニア制御の電圧調整継電器を用いて電圧制御を行うことに特徴を有する。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a voltage control relay of a linear control that switches and controls a thyristor so that a voltage between taps for voltage adjustment becomes equal and a regulated voltage linearly increases and decreases is used. It is characterized by performing voltage control.
請求項3記載の発明は、請求項1又は請求項2の何れかに記載の発明において、制御装置は検出した配電線電圧の時間平均値をフィードバック制御して配電線の電圧を適正に調節することに特徴を有する。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect or the second aspect of the present invention, the control device performs feedback control of the detected time average value of the distribution line voltage to appropriately adjust the voltage of the distribution line. It has a special feature.
請求項4記載の発明は、請求項1乃至請求項3の何れかに記載の発明において、制御装置は準リニア制御の電圧調整継電器に不感帯を設けて電圧制御を行うことに特徴を有する。
The invention of
請求項5記載の発明は、請求項1乃至請求項4の何れかに記載の発明において、直列変圧器はV結線、Δ結線、星形結線の何れかであることに特徴を有する。
The invention according to
請求項1記載の発明によれば、制御装置に積分器を有しない補償器を組み込んだ電圧調整継電器を使用することにより、電圧調整範囲の上下限までダイレクトに電圧調整できる。また、電圧調整変圧器の低圧回路側巻線のタップ間巻数比を1:3:2の異電圧の比として、その組合せで電圧調整のタップ電圧を構成することにより、少ないサイリスタで多くのタップ点数を引き出すことが可能となり、かつ、等しいタップ間電圧の準リニア制御が可能となる。 According to the first aspect of the present invention , the voltage can be directly adjusted to the upper and lower limits of the voltage adjustment range by using the voltage adjustment relay incorporating the compensator having no integrator in the control device. In addition, the number of turns between taps of the low-voltage circuit side winding of the voltage adjustment transformer is set as a ratio of different voltages of 1: 3: 2, and the voltage adjustment tap voltage is configured by a combination thereof, so that a large number of taps can be formed with a small number of thyristors. Ri Do is possible to utilize the number and it is possible to quasi linear control equal tap voltage.
請求項2記載の発明によれば、制御装置において、電圧調整のタップ間電圧が等しくなるようにして、調整電圧がきめ細かく線形に増減するようにサイリスタを切換制御する準リニア制御の電圧調整継電器を用いることで、サイリスタ式自動電圧調整器をほぼリニアな電圧アンプと見なすことを可能とした。 According to the second aspect of the present invention, in the control device, there is provided a quasi-linear control voltage adjustment relay that switches and controls the thyristor so that the adjustment voltage is finely and linearly increased and decreased by making the voltage between taps for voltage adjustment equal. By using it, it became possible to regard the thyristor type automatic voltage regulator as an almost linear voltage amplifier.
請求項3記載の発明によれば、従来の定限時型や積分型の電圧調整継電器を用いずに、制御装置によって検出した配電線電圧の時間平均値をフィードバック制御することにより、配電線の電圧を最短時間で適正に調整することができる。 According to the third aspect of the present invention, the time average value of the distribution line voltage detected by the control device is feedback-controlled without using the conventional fixed-time type or integral type voltage adjusting relay, so that the voltage of the distribution line is reduced. Can be properly adjusted in the shortest time.
請求項4記載の発明によれば、準リニア制御の電圧調整継電器に不感帯を設けることにより、サイリスタの切換頻度を適切に制御することが可能となる。 According to the fourth aspect of the present invention, by providing a dead zone in the quasi-linear control voltage adjusting relay, it is possible to appropriately control the switching frequency of the thyristor.
請求項5記載の発明によれば、自動電圧調整器の結線方式によらず適用可能となる。
According to the invention described in
以下、本発明の実施の形態を図1及び図2により説明する。図1は配電系統の配電線間(1つあたり)に設置した本発明に係るサイリスタ式自動電圧調整器Aの構成を示す回路図である。図1に示す自動電圧調整器Aは、配電線路1に直列接続される直列変圧器2(高圧回路側巻線2aと低圧回路側巻線2b)と、直列変圧器2の低圧回路側巻線2bに直列接続される電圧調整変圧器3(高圧回路側巻線3aと低圧回路側巻線3b)と、直列変圧器2の低圧回路側巻線2bと電圧調整変圧器3の低圧回路側巻線3b間に接続されるサイリスタ式タップ切換器4と、電圧調整変圧器3に対して並列接続される短絡防止回路5によって概略構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a thyristor-type automatic voltage regulator A according to the present invention installed between distribution lines (one per distribution line) of a distribution system. The automatic voltage regulator A shown in FIG. 1 includes a series transformer 2 (a high-voltage circuit side winding 2 a and a low-voltage circuit side winding 2 b) connected in series to a
前記サイリスタ式タップ切換器4は、8つのサイリスタTh1〜Th8をブリッジ接続して構成されており、短絡防止回路5はブリッジ用サイリスタThbと限流抵抗Rを直列接続して構成されている。
The
サイリスタ式タップ切換器4と電圧調整変圧器3の間には、サイリスタTh1〜Th8を過電流から保護する保護用ヒューズF1〜F3が接続されている。短絡防止回路5と並列に、装置異常時に投入される開閉器(電磁接触器等、電流容量の大きいスイッチ)6が接続されている。
Protective fuses F1 to F3 for protecting the thyristors Th1 to Th8 from overcurrent are connected between the
以上のように構成した自動電圧調整器Aは、負荷変動等によって配電線路の電圧が変動すると、図示しない制御装置から出力される指令信号によって、配電線路1の電圧と予め設定される基準電圧の差を小さくするようにサイリスタ式タップ切換器4のタップ選択が行わる。それに応じてサイリスタTh1〜Th8によるタップ切換えが実行されて、配電系統の電圧範囲が適正電圧範囲内に収まるよう制御される。
When the voltage of the power distribution line fluctuates due to a load fluctuation or the like, the automatic voltage regulator A configured as described above receives a command signal output from a control device (not shown) to output the voltage of the
サイリスタTh1〜Th8を切換える場合、ブリッジ用サイリスタThbをオンし、サイリスタTh1〜Th8をオフする。すると、サイリスタTh1〜Th8の何れかに流れている電流が限流抵抗Rに転流し、サイリスタTh1〜Th8がオフする。その後、切換えるサイリスタをオンし、ブリッジ用サイリスタThbをオフする。このようにタップ切換の都度、限流抵抗Rに電流が流れるため、限流抵抗Rに熱が発生し温度上昇する。 When switching the thyristors Th1 to Th8, the thyristor Thb for bridge is turned on and the thyristors Th1 to Th8 are turned off. Then, the current flowing in any of the thyristors Th1 to Th8 is commutated to the current limiting resistor R, and the thyristors Th1 to Th8 are turned off. Thereafter, the thyristor to be switched on is turned on, and the thyristor Thb for bridge is turned off. As described above, the current flows through the current limiting resistor R every time the tap is switched, so that heat is generated in the current limiting resistor R and the temperature rises.
図2(a)に各サイリスタTh1〜Th8と電圧調整変圧器3の接続状態を示している。電圧調整範囲を±300[V]とした場合を例示しており、タップ電圧は50[V]、150[V]100[V]といった異電圧の電圧構成比を採用する。
FIG. 2A shows a connection state between each of the thyristors Th <b> 1 to Th <b> 8 and the
同図(b)に図2(a)に示す8つのサイリスタTh1〜Th8のオン状態と調整電圧の関係を示す。図2(b)に示すように、本発明の自動電圧調整器Aは、サイリスタ式タップ切換器4を8つのサイリスタTh1〜Th8で構成し、電圧調整変圧器3のタップ巻線間の電圧を50[V]、150[V]、100[V]とすることにより、電圧調整のタップ間電圧が50[V]の等しいステップ電圧で13点のタップの引出しが可能となる。
FIG. 2B shows the relationship between the on-states of the eight thyristors Th1 to Th8 shown in FIG. As shown in FIG. 2B, in the automatic voltage regulator A of the present invention, the thyristor-
つまり、図3に示す従来の自動電圧調整器では6つのサイリスタを使用して7点のタップ引出しをしていたものを、8つのサイリスタによって13点のタップ引出しを実現している。 That is, while the conventional automatic voltage regulator shown in FIG. 3 uses seven thyristors to draw out seven taps, eight thyristors realize 13 taps.
これにより、自動電圧調整器Aの電圧調整のタップ間電圧は、従来の自動電圧調整器の1/2となるので、よりきめ細かな電圧調整が可能となり、リニア制御により近い所謂、準リニア制御を実現することができる。 As a result, the voltage between taps for voltage adjustment of the automatic voltage regulator A is 1 / of that of the conventional automatic voltage regulator, so that finer voltage adjustment is possible, and so-called quasi-linear control closer to linear control is achieved. Can be realized.
また、本発明の自動電圧調整器Aの電圧調整のタップ間電圧を従来の自動電圧調整器と同様に100[V]とすれば、サイリスタを2つ増加するだけで従来の電圧調整範囲の2倍となる±600[V]の電圧調整が可能となる。 Further, if the voltage between taps for voltage adjustment of the automatic voltage regulator A according to the present invention is set to 100 [V] similarly to the conventional automatic voltage regulator, only two thyristors need to be added to increase the conventional voltage adjustment range to two. Voltage adjustment of ± 600 [V], which is twice as large, can be performed.
なお、本発明の自動電圧調整器Aを構成する図示しない制御装置には配電線電圧をフィードバック制御する補償器(比例調節器などの積分器を有しない補償器)を組込んだ電圧調整継電器が使用される。この電圧調整継電器を使用することにより電圧調整範囲の上下限までダイレクトに電圧調整でき、かつ、きめ細かな電圧調整が可能となるので、最短時間での電圧制御が可能となる。 The control device (not shown) constituting the automatic voltage regulator A according to the present invention includes a voltage regulating relay incorporating a compensator (a compensator having no integrator such as a proportional regulator) for feedback-controlling the distribution line voltage. used. By using this voltage adjustment relay, the voltage can be directly adjusted to the upper and lower limits of the voltage adjustment range and fine voltage adjustment can be performed, so that voltage control can be performed in the shortest time.
また、前記制御装置は、検出した配電線路1の電圧を時間平均することにより、配電線の電圧管理基準により近い電圧値を制御することができる。その上、検出電圧が平滑化されるので、少しの電圧変動ではタップ切換を行なわないため、タップ切換回数が抑制される。これにより、少しの電圧変動に対してタップ切換えが実行されて、切換えの都度、限流抵抗Rに電流が流れることにより、限流抵抗Rが過度に温度上昇して、タップ切換えができなくなることを確実に防止することができる。
In addition, the control device can control the voltage value closer to the voltage management standard of the distribution line by averaging the detected voltage of the
さらに、前記制御装置は、準リニア制御の電圧調整継電器に不感帯を設けることにより、サイリスタの切換頻度を抑制することでも、上記同様の効果を実現している。 Further, the control device achieves the same effect as described above even by suppressing the switching frequency of the thyristor by providing a dead zone in the voltage adjustment relay of the quasi-linear control.
なお、図1には、本発明に係る自動電圧調整器Aとして、直列変圧器2を星形結線した場合を例示したが、本発明の自動電圧調整器Aはこの構成に限定するものではなく、直列変圧器2をV結線やΔ結線によって接続してもよいことは当然である。
FIG. 1 illustrates a case where the
以上説明したように、本発明の自動電圧調整器Aによれば、従来の場合と比較して、
タップ点数を大幅に増やし、かつ、タップ間電圧を等しくすることにより準リニア制御を可能とした。
As described above, according to the automatic voltage regulator A of the present invention, compared to the conventional case,
Quasi-linear control was made possible by greatly increasing the number of tap points and equalizing the voltage between taps.
また、以上の説明からわかるように、本発明は、自動電圧調整器の結線方式や三相不平衡抑制機能などというような機能によらず適用可能な技術である。 Further, as can be seen from the above description, the present invention is a technology that can be applied irrespective of functions such as a connection method of an automatic voltage regulator and a three-phase unbalance suppression function.
本発明は、配電系統の電圧変動に対応する機器に利用される。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention is utilized for the apparatus corresponding to the voltage fluctuation of a distribution system.
1 配電線路
2 直列変圧器
2a 直列変圧器の高圧回路側巻線
2b 直列変圧器の低圧回路側巻線
3 電圧調整変圧器
3a 電圧調整変圧器の高圧回路側巻線
3b 電圧調整変圧器の低圧回路側巻線
4 サイリスタ式タップ切換器
Th1〜Th8 サイリスタ
5 短絡防止回路
Thb ブリッジ用サイリスタ
R 限流抵抗
6 開閉器
A サイリスタ式自動電圧調整器
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