JPH06233452A - Current limiting device and current limiting control method - Google Patents
Current limiting device and current limiting control methodInfo
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- JPH06233452A JPH06233452A JP5018434A JP1843493A JPH06233452A JP H06233452 A JPH06233452 A JP H06233452A JP 5018434 A JP5018434 A JP 5018434A JP 1843493 A JP1843493 A JP 1843493A JP H06233452 A JPH06233452 A JP H06233452A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、送配電系統において、
送電容量を増すために、送電線のリアクタンス分を直列
コンデンサ補償することに関して、事故発生時には直列
コンデンサの過電圧保護と事故電流の限流を行う装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a power transmission and distribution system,
The present invention relates to a series capacitor compensation for reactance of a transmission line in order to increase transmission capacity, and to a device for performing overvoltage protection of a series capacitor and limiting a fault current when an accident occurs.
【０００２】[0002]
【従来の技術】送配電系統における限界送電容量は、そ
の系統の安定度や電圧安定性によって決まるが、安定度
や電圧安定性を向上して送電限界を増すための１つの方
法として、直列コンデンサ補償がある。直列コンデンサ
補償を行うことによって、送電線のリアクタンス分が補
償されるので、送電線における電圧降下が改善され、定
態安定極限電力も増す。また、送電端と受電端の電圧の
位相差角が小さくなるため、事故などによる系統のじょ
う乱に対する裕度が増え、過渡安定度が増す。さらに、
ループ系統において線路のリアクタンス分の補償度を調
整することで、ループ潮流制御もできる。2. Description of the Related Art The limit transmission capacity of a transmission and distribution system is determined by the stability and voltage stability of the system. One method for improving stability and voltage stability to increase the transmission limit is to use a series capacitor. There is compensation. By performing series capacitor compensation, the reactance component of the transmission line is compensated, the voltage drop in the transmission line is improved, and the steady state stable ultimate power is also increased. Further, since the phase difference angle between the voltage at the power transmitting end and the voltage at the power receiving end becomes small, the tolerance for system disturbance due to an accident or the like increases, and the transient stability increases. further,
Loop power flow control can also be performed by adjusting the compensation of the line reactance in the loop system.
【０００３】一方、送配電線路にコンデンサを直列に挿
入する技術として、共振周波数を系統の周波数としたコ
ンデンサとリアクトルの直列回路を用いた限流装置もあ
る（Bernhard Kalkner：Die Begrenzungskupplung、ein
Beitrag zumKurzschluBproblem des Verbundbetriebe
s：ETZ−A Bd.８７(１９６６)Ｈ．１９、ｐｐ６８１−
６８５）。On the other hand, as a technique for inserting a capacitor in series in a power transmission / distribution line, there is a current limiting device using a series circuit of a capacitor and a reactor whose resonance frequency is a system frequency (Bernhard Kalkner: Die Begrenzungskupplung, ein.
Beitrag zumKurzschluBproblem des Verbundbetriebe
s: ETZ-A Bd.87 (1966) H. 19, pp681-
685).
【０００４】動作原理としては、常時はコンデンサとリ
アクトルが直列共振状態とすることで、これらの合成リ
アクタンスを０としておき、事故時には、コンデンサに
並列に接続した可飽和リアクトルによってコンデンサの
両端を短絡することで、事故電流をリアクトルによって
限流するというものである。The operating principle is that the capacitor and the reactor are always in a series resonance state so that their combined reactance is zero, and at the time of an accident, both ends of the capacitor are short-circuited by a saturable reactor connected in parallel with the capacitor. Therefore, the accident current is limited by the reactor.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】直列コンデンサ補償を
行っている系統で事故が発生して短絡電流が流れるな
ど、過電流が流れた場合、直列コンデンサの端子電圧が
上昇し、過電圧が発生する。よって、コンデンサを過電
圧から保護するために、並列に保護ギャップ等を設けて
コンデンサを保護する必要がある。When an overcurrent flows, such as a short-circuit current due to an accident in the system where series capacitor compensation is performed, the terminal voltage of the series capacitor rises and an overvoltage occurs. Therefore, in order to protect the capacitor from overvoltage, it is necessary to provide a protection gap or the like in parallel to protect the capacitor.
【０００６】しかし、コンデンサ保護の後も大きな事故
電流が流れ続けるので、遮断器がトリップして事故保護
が完了するまで、保護ギャップ等の保護装置に大電流が
流れつづける。したがって、これらの保護装置には、短
絡電流に対して十分な耐量が必要になる。さらに、直列
コンデンサ補償によって潮流が増えており、系統の短絡
容量が増加した状態であるので、直列コンデンサ補償を
しない場合に較べ、事故電流が大きくなる。このよう
に、大きな事故電流が流れることへの対策が必要とな
る。However, since a large accident current continues to flow even after the protection of the capacitor, a large current continues to flow in the protective device such as the protective gap until the circuit breaker trips and accident protection is completed. Therefore, these protective devices are required to have a sufficient withstand capability against short-circuit current. Further, since the power flow is increased by the series capacitor compensation and the short-circuit capacity of the system is increased, the fault current becomes larger than that in the case where the series capacitor compensation is not performed. In this way, it is necessary to take measures against the flow of a large fault current.
【０００７】一方、直列接続したコンデンサとリアクト
ルの共振周波数を系統の周波数とした限流装置では、コ
ンデンサを送配電線路に直列に挿入するにもかかわら
ず、直列コンデンサ補償の機能を持っていない。On the other hand, in the current limiting device in which the resonance frequency of the capacitor and the reactor connected in series is used as the system frequency, although the capacitor is inserted in series in the power transmission and distribution line, it does not have the function of series capacitor compensation.
【０００８】本発明の目的は、直列コンデンサ補償系統
において事故電流を抑制することであり、または送電容
量を増やすために新たに直列コンデンサ補償を行う場合
に、事故発生時の短絡電流を抑制する機能を備えること
であり、事故時における電力機器の電磁ストレス軽減
や、遮断器の遮断責務の軽減を図る限流装置及び限流制
御方法を提供することである。An object of the present invention is to suppress a fault current in a series capacitor compensation system, or a function to suppress a short-circuit current when a fault occurs when new series capacitor compensation is performed to increase the transmission capacity. The present invention is to provide a current limiting device and a current limiting control method for reducing the electromagnetic stress of a power device at the time of an accident and reducing the interruption duty of a circuit breaker.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、直列コンデンサと直列に事故電流限流用のリアクト
ルを接続したとき、これらの合成リアクタンスを容量性
にしておき、事故発生時には、直列コンデンサの端子間
を短絡することで限流リアクトルを送電線に高速挿入す
ることにある。In order to achieve the above-mentioned object, when a reactor for fault current limiting is connected in series with a series capacitor, the combined reactance of these is made capacitive, and in the event of an accident, a series capacitor is provided. It is to insert the current limiting reactor into the transmission line at high speed by short-circuiting the terminals of.
【００１０】[0010]
【作用】本発明によると、次の作用によって上記目的が
達成できる。すなわち、常時は直列コンデンサと限流リ
アクトルの合成インピーダンスが容量性であるので、送
電線のリアクトル分を補償することができ、系統の安定
度や電圧安定性を向上することができる。また、事故が
発生したとき、直列コンデンサを過電圧から保護するた
めに端子間を短絡する。すると、限流リアクトルが送電
線に挿入されたことになり、事故電流を限流する。この
結果、系統の安定度を高めて送電容量を増すことと、事
故時の短絡電流抑制ができ、系統のじょう乱を最小限に
抑えることができる。According to the present invention, the above object can be achieved by the following operations. That is, since the combined impedance of the series capacitor and the current limiting reactor is always capacitive, it is possible to compensate for the reactor component of the transmission line and improve the system stability and voltage stability. When an accident occurs, the terminals of the series capacitor are short-circuited to protect the series capacitor from overvoltage. Then, the current limiting reactor is inserted in the transmission line, and the fault current is limited. As a result, the stability of the system can be increased to increase the transmission capacity, and the short-circuit current at the time of an accident can be suppressed, so that the system disturbance can be minimized.
【００１１】[0011]
【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.
【００１２】図１は、本発明である直列コンデンサを利
用した限流装置１の基本構成を示したものである。送配
電線路２のリアクタンス分Ｘl を補償する直列コンデン
サ１１と、このコンデンサ１１に直列に接続した事故電
流限流用のリアクトル１２と、短絡事故時に直列コンデ
ンサ１１の両端に発生する過電圧からコンデンサ１１を
保護するために、コンデンサ１１の端子間を短絡する保
護装置１３から成る。系統の角周波数をωとしたとき、
直列コンデンサ１１のリアクタンスＸC はＸC＝１／
（ωＣ）、リアクトル１２のリアクタンスＸL はＸL＝
ωＬとなる。ここで、ＸC＞ＸLとして、直列コンデンサ
１１と限流リアクトル１２の合成リアクタンスを容量性
にしておくことで、送配電線路のリアクタンス分Ｘl を
補償できる。FIG. 1 shows a basic configuration of a current limiting device 1 using a series capacitor according to the present invention. A series capacitor 11 for compensating the reactance X l of the power transmission and distribution line 2, a reactor 12 for fault current limiting connected in series with this capacitor 11, and a capacitor 11 from the overvoltage generated at both ends of the series capacitor 11 at the time of a short circuit fault. In order to protect, it comprises a protection device 13 which short-circuits the terminals of the capacitor 11. When the angular frequency of the system is ω,
The reactance X C of the series capacitor 11 is X C = 1 /
(ΩC), the reactance X L of the reactor 12 is X L =
It becomes ωL. Here, as the X C> X L, by leaving the synthesis reactance of the series capacitor 11 and the current limit reactor 12 to the capacitive, it is possible to compensate for the reactance X l of TD line.
【００１３】系統に事故が発生して短絡電流が流れる
と、直列コンデンサ１１の両端に過電圧が発生するの
で、保護装置１３はコンデンサ１１の端子間を短絡し、
コンデンサを保護する。この時、事故電流は保護装置１
３を通じてリアクトル１２を流れるので、リアクトル１
２が限流リアクトルの機能を果たすことになり、事故電
流を限流し、短絡電流が流れるのを抑制できる。When an accident occurs in the system and a short-circuit current flows, an overvoltage is generated across the series capacitor 11, so the protective device 13 short-circuits the terminals of the capacitor 11,
Protect capacitors. At this time, the accident current is the protective device 1
Since it flows through the reactor 12 through 3, the reactor 1
2 functions as a current limiting reactor, which limits the fault current and suppresses the flow of short-circuit current.
【００１４】いま、送電線２のリアクタンス分をＸl と
したとき、直列コンデンサ１１による補償度ｋlは、ｋl
＝（ＸC−ＸL）／Ｘl となる。送電線の至近端で地絡事
故が発生した場合を考えると、事故発生時には、直列コ
ンデンサ１１は過電圧から保護するために保護装置１３
によって端子間が短絡される。すると、事故電流は保護
装置１３とリアクトル１２を通って流れるので、リアク
トル１２によって事故電流が限流される。電源電圧がＶ
0 、電源のリアクタンス分がＸ0 のとき、事故電流は、
ＩL＝Ｖ0／（Ｘ0＋ＸL）なる電流に限流されることにな
る。Now, assuming that the reactance component of the transmission line 2 is X l , the compensation degree k l by the series capacitor 11 is k l
= A (X C -X L) / X l. Considering a case where a ground fault occurs at the nearest end of the power transmission line, the series capacitor 11 protects the protective device 13 from overvoltage when the fault occurs.
Shorts between the terminals. Then, the accident current flows through the protective device 13 and the reactor 12, so that the accident current is limited by the reactor 12. Power supply voltage is V
0 , when the reactance of the power supply is X 0 , the fault current is
The current is limited to the current I L = V 0 / (X 0 + X L ).
【００１５】図２は、本発明における直列コンデンサ１
１の保護回路１３の基本的な構成例を示したものであ
る。保護回路１３は、直列コンデンサ１１と並列に、過
電圧保護用の非線形抵抗素子１３０と、事故発生時に高
速でスイッチを閉じる高速投入スイッチ１３１とコンデ
ンサの放電電流の限流用素子１３２とを直列に接続した
ものと、コンデンサのバイパス用スイッチ１３５とを接
続して構成している。FIG. 2 shows a series capacitor 1 according to the present invention.
2 shows a basic configuration example of the protection circuit 13 of No. 1. In the protection circuit 13, a non-linear resistance element 130 for overvoltage protection, a high-speed closing switch 131 that closes the switch at high speed in the event of an accident, and an element 132 for limiting the discharge current of the capacitor are connected in series in parallel with the series capacitor 11. And a capacitor bypass switch 135 are connected.
【００１６】高速投入スイッチ１３１は、事故検出後た
だちにスイッチを閉じて、直列コンデンサ１１の端子間
を短絡することで、コンデンサを過電圧から保護する。
高速投入スイッチ１３１としては、事故発生時に高速投
入ができるものが使用でき、例えば、機械式スイッチ，
放電ギャップ（トリガギャップ付き等）、半導体スイッ
チ（サイリスタ，光点弧サイリスタ，ゲートターンオフ
サイリスタ等）を用いることができる。The high-speed closing switch 131 closes the switch immediately after detecting an accident and short-circuits the terminals of the series capacitor 11 to protect the capacitor from overvoltage.
As the high-speed switch 131, one that can be quickly switched on when an accident occurs can be used. For example, a mechanical switch,
A discharge gap (with a trigger gap, etc.) and a semiconductor switch (thyristor, light ignition thyristor, gate turn-off thyristor, etc.) can be used.
【００１７】機械式スイッチを用いると、他のスイッチ
に比べてスイッチの電流容量を大きくとることができ
る。When the mechanical switch is used, the current capacity of the switch can be made larger than that of other switches.
【００１８】放電ギャップを用いると、スイッチの点弧
機構が故障して制御不能になった場合でも、ギャップの
自爆によってコンデンサを過電圧から保護することがで
きる。The use of the discharge gap allows the self-destruction of the gap to protect the capacitor from overvoltage even if the ignition mechanism of the switch fails and becomes uncontrollable.
【００１９】半導体スイッチを用いると、スイッチの高
速なオン・オフ制御が容易になり、例えば、電源周波数
の２倍、あるいはそれ以上の周波数で、スイッチのデュ
ーティを制御すると、装置の実効インピーダンスを連続
可変にする制御ができるので、保護装置の制御を最適化
することができる。When a semiconductor switch is used, high-speed on / off control of the switch is facilitated. For example, if the duty of the switch is controlled at a frequency twice the power supply frequency or higher, the effective impedance of the device is kept continuous. Since the control can be made variable, the control of the protection device can be optimized.
【００２０】これらの高速投入スイッチによって、事故
電流を速やかに限流する動作を行うことは、系統の過渡
安定度を高める上で非常に重要である。つまり、事故電
流を抑制し、事故継続時間を最短に抑えることによっ
て、事故時に発電機に機械エネルギーが蓄積されること
を最小にすることができ、発電機の加速を抑制できるの
で、発電機を脱調しにくくすることができる。また、高
速投入スイッチは、事故除去のときだけでなく、直列コ
ンデンサが原因である系統の異常現象が発生したときに
動作させることによって、これらの問題を回避する手段
として使用できる。It is very important to perform the operation of quickly limiting the fault current with these high-speed closing switches in order to improve the transient stability of the system. In other words, by suppressing the accident current and minimizing the accident duration, it is possible to minimize the accumulation of mechanical energy in the generator at the time of an accident, and to suppress the acceleration of the generator. It is possible to make it difficult to get out of step. Further, the high-speed closing switch can be used as a means for avoiding these problems by operating not only at the time of eliminating an accident but also when an abnormal phenomenon of the system caused by a series capacitor occurs.
【００２１】高速投入スイッチ１３１と直列に、抵抗，
リアクトル，非線形抵抗等によって構成したコンデンサ
の放電電流の限流用素子１３２を接続する。限流用素子
132は、コンデンサの端子間を短絡したときの放電電流
が大きすぎるために直列コンデンサ１１や高速投入スイ
ッチ１３１が損傷するのを防ぐ。この放電電流限流用素
子１３２の選定には、直列コンデンサ１１の放電の時定
数が事故発生時の直列コンデンサの端子間電圧の上昇よ
り十分速いことと、直列コンデンサに蓄えられている電
荷を放電するのに必要な熱容量を持つことが必要であ
る。ただし、高速投入スイッチ１３１が直列コンデンサ
１１の端子間を短絡したときに流れる放電電流を流すの
に十分な電流容量がある場合には、限流用素子１３２は
なくても良い。In series with the high-speed switch 131, a resistor,
The element 132 for limiting the discharge current of the capacitor formed by the reactor, the non-linear resistance, etc. is connected. Current limiting element
Reference numeral 132 prevents the series capacitor 11 and the high-speed closing switch 131 from being damaged because the discharge current when the terminals of the capacitor are short-circuited is too large. In selecting the discharge current limiting element 132, the time constant of the discharge of the series capacitor 11 is sufficiently faster than the rise of the voltage between the terminals of the series capacitor when an accident occurs, and the electric charge stored in the series capacitor is discharged. It is necessary to have the required heat capacity for However, the current limiting element 132 may be omitted if the high-speed switch 131 has a sufficient current capacity to flow the discharge current that flows when the terminals of the series capacitor 11 are short-circuited.
【００２２】バイパススイッチ１３５は、高速投入スイ
ッチ１３１投入後に投入が完了し、その後の事故電流ま
たはリアクトル１２で限流された電流を流す。あるい
は、直列コンデンサ補償を行わない場合など、定常的に
直列コンデンサ１１を短絡する場合に使用する。バイパ
ススイッチ１３５は定常的に電流を流す能力が必要であ
るので、電流容量が大きくできて通電損失が少ない機械
式スイッチが適している。The bypass switch 135 is closed after the high-speed closing switch 131 is turned on, and then a fault current or a current limited by the reactor 12 flows. Alternatively, it is used when the series capacitor 11 is constantly short-circuited, such as when the series capacitor compensation is not performed. Since the bypass switch 135 is required to have a constant current flow capability, a mechanical switch that has a large current capacity and a small conduction loss is suitable.
【００２３】高速投入スイッチ１３１とバイパススイッ
チ１３５には、スイッチをオン・オフするための制御装
置１３６があり、送電線の電圧，電流，周波数を観測し
て事故を検出し、スイッチの投入・遮断命令を出す。こ
の制御装置１３６には、外部指令の入力部もあり、外部
からの指令によっても、高速投入スイッチ１３１とバイ
パススイッチ１３５の制御ができる。The high-speed closing switch 131 and the bypass switch 135 have a control device 136 for turning the switches on and off, and by observing the voltage, current and frequency of the power transmission line to detect an accident, turning on / off of the switch. Issue an order. The control device 136 also has an external command input unit, and the high-speed closing switch 131 and the bypass switch 135 can be controlled by a command from the outside.
【００２４】一方、図７には、従来の直列コンデンサ補
償装置１ａによって送配電線路２のリアクタンス分Ｘl
を補償した系統を示した。直列コンデンサ１１による補
償度ｋl′は、ｋl′＝ＸC／Ｘlとなる。送電線で地絡事
故が発生したとき、直列コンデンサ１１が過電圧保護の
ために保護装置１３ａによって端子間が短絡される。そ
して、事故電流Ｉとして、Ｉ＝Ｖ0／Ｘ0なる電流が流れ
る。この事故電流Ｉを本発明を適用した場合に流れる電
流ＩL と比較したとき、ＩL ＜Ｉであり、本発明によっ
て事故電流が限流されることがわかる。On the other hand, in FIG. 7, the reactance component X l of the power transmission / distribution line 2 is calculated by the conventional series capacitor compensator 1a.
The system that compensated for The compensation degree k l ′ by the series capacitor 11 is k l ′ = X C / X l . When a ground fault occurs on the power transmission line, the series capacitor 11 is short-circuited between terminals by the protection device 13a for overvoltage protection. Then, as the fault current I, a current I = V 0 / X 0 flows. When this fault current I is compared with the current I L flowing when the present invention is applied, I L <I, and it can be seen that the present invention limits the fault current.
【００２５】送配電線路で事故が発生した場合、一般的
に、事故電流は事故発生の数サイクル後に遮断器３がト
リップするまで除去されない。その間、大きな短絡電流
が流れ続けるので、系統の電圧低下や、電力機器に電磁
ストレスがかかるといった問題が生じる。また、遮断器
の遮断責務も、大電流を遮断しなくてはならないので厳
しくなる。In the event of a fault on the power distribution line, the fault current is generally not removed until the circuit breaker 3 trips several cycles after the fault occurs. During that time, a large short-circuit current continues to flow, resulting in problems such as a voltage drop in the system and electromagnetic stress on power equipment. Also, the breaking duty of the breaker becomes severe because a large current must be cut off.
【００２６】しかし、本発明を用いることで事故電流を
限流できるので、事故除去までの健全な送配電線路の電
圧低下を抑制したり、電力機器に短絡電流が流れるのを
防ぐことで電磁力によるストレスを軽減でき、遮断器の
遮断責務も軽くなる。また、事故電流を限流することで
アークによる送配電設備や電力機器の損傷も軽微にで
き、遮断器がトリップする前にアークが自然消弧するこ
ともある。さらに、本発明では、既設の直列コンデンサ
を利用して限流装置を構成でき、新たに限流装置全体を
設置する必要がないので、限流装置を設置するための経
費を低減することができる。However, since the accident current can be limited by using the present invention, the electromagnetic force can be suppressed by suppressing the voltage drop of the sound transmission and distribution line until the accident is eliminated or by preventing the short-circuit current from flowing in the power equipment. The stress caused by is also reduced, and the duty of interrupting the circuit breaker is also reduced. In addition, by limiting the fault current, damage to the power transmission and distribution equipment and electric power equipment due to the arc can be reduced, and the arc may extinguish spontaneously before the circuit breaker trips. Further, in the present invention, the current limiting device can be configured by using the existing series capacitor, and it is not necessary to newly install the entire current limiting device, so that the cost for installing the current limiting device can be reduced. .
【００２７】事故が遮断器のトリップ等で除去された後
に送電を再開するときには、直列コンデンサを系統に挿
入した状態で遮断器を投入すると、直列コンデンサに過
電圧が発生することがある。よって、再送電などで直列
コンデンサを系統に投入するときには、本発明では直列
コンデンサをバイパスした状態で投入し、その後、直列
コンデンサのバイパスを中止し、系統に投入する。直列
コンデンサの投入は、直列コンデンサを投入する系統電
圧が０点付近となったときに投入する。あるいは、直列
コンデンサの両端電圧が０となるべき時に電圧が０にな
らない場合は、電圧が０となるべき時間にコンデンサと
バイパスし、強制的にコンデンサの両端電圧を０にす
る。こうすることによって、コンデンサに突入電流が流
れることや、突入電流による過電圧の発生を抑制するこ
とができる。このようにして、事故除去後に直列コンデ
ンサを再投入することによって、安定した送電を再開す
ることができる。When the power transmission is restarted after the accident is eliminated by tripping the circuit breaker or the like, if the circuit breaker is turned on with the series capacitor inserted in the system, an overvoltage may occur in the series capacitor. Therefore, in the present invention, when the series capacitor is put into the system for power transmission again, the series capacitor is put in a bypassed state, and then the bypass of the series capacitor is stopped and put into the system. The series capacitor is turned on when the system voltage for turning on the series capacitor is close to the zero point. Alternatively, if the voltage does not become 0 when the voltage across the series capacitor should be 0, it is bypassed with the capacitor at the time when the voltage should be 0, and the voltage across the capacitor is forced to 0. By doing so, it is possible to suppress the inrush current flowing through the capacitor and the occurrence of overvoltage due to the inrush current. In this way, stable power transmission can be restarted by reclosing the series capacitor after the accident is removed.
【００２８】本発明である限流装置１の回路定数の決め
方の一例を以下に示す。限流装置１によって事故電流を
限流したとき、限流電流ＩL は、ＩL＝Ｖ0／（Ｘ0＋
ＸL）となる。よって、限流電流ＩL を決めると、限流
リアクトル１２のリアクタンスがＸL＝Ｖ0／ＩL−Ｘ0で
与えられる。また、送配電線路のリアクトル分がＸl で
あるとき、直列コンデンサ１１によるＸlの補償度ｋlを
決めると、直列コンデンサ１１のリアクタンスはＸC＝
ｋlＸl＋ＸLとなるので、必要となる直列コンデンサ１
１の静電容量Ｃは、Ｃ＝１／（ωＸC）＝１／（ω（ｋl
Ｘl＋ＸL））で与えられる。An example of how to determine the circuit constant of the current limiting device 1 according to the present invention is shown below. Upon applying limit the fault current by limiting device 1, limiting current I L, I L = V 0 / ( X 0 +
XL ). Therefore, when determining the limiting current I L, the reactance of the current limiting reactor 12 is given by X L = V 0 / I L -X 0. Further, when the reactor component of the power transmission and distribution line is X l , when the compensation degree k l of X l by the series capacitor 11 is determined, the reactance of the series capacitor 11 is X C =
k l X l + XL , so the required series capacitor 1
The capacitance C of 1 is C = 1 / (ωX C ) = 1 / (ω (k l
X l + X L )).
【００２９】図３は、本発明である限流装置１における
保護装置で、高速投入スイッチを２つ備えた直列コンデ
ンサ１１の過電圧保護装置１３の構成例を示したもので
ある。各高速投入スイッチ１３１，１３３に直列に接続
した、直列コンデンサ１１の放電電流限流用素子１３
２，１３４は、放電の時定数が系統周波数の１周期以内
のもので、時定数の長い限流用素子１３２と短い限流用
素子１３４とする。FIG. 3 shows a configuration example of an overvoltage protection device 13 for a series capacitor 11 having two high-speed closing switches, which is a protection device in the current limiting device 1 of the present invention. The discharge current limiting element 13 of the series capacitor 11, which is connected in series to each of the high-speed closing switches 131 and 133.
2, 134 have a discharge time constant within one cycle of the system frequency, and are a current limiting element 132 having a long time constant and a current limiting element 134 having a short time constant.
【００３０】事故が発生して直列コンデンサ１１の端子
間を短絡するときに、最初は直列コンデンサ１１の充電
電圧が高く、放電電流が大きくのなるで、放電電流を限
流するために放電の時定数が長い限流用素子１３２を接
続した高速投入スイッチ131のみを投入する。その後、
１／４周期以内に放電の時定数が短い限流用素子134を
接続した高速スイッチ１３３を投入し、直列コンデンサ
１１に充電された電荷を放電する。その後、バイパスス
イッチ１３５を閉じて、コンデンサを完全に短絡して過
電圧保護を行い、事故電流をリアクトル１２で限流す
る。あるいは、放電電流限流用素子１３２，１３４の時
定数を同じにしておいて、まず高速投入スイッチ１３１
だけを投入し、その後高速投入スイッチ１３３を投入す
ることで、放電の時定数を途中で早くして、コンデンサ
の保護の完了を早めることができる。このように高速投
入スイッチを複数設けることによって、コンデンサの保
護を高速化することができる。When an accident occurs and the terminals of the series capacitor 11 are short-circuited, the charge voltage of the series capacitor 11 is high and the discharge current becomes large at first, so that the discharge current is limited in order to limit the discharge current. Only the high-speed closing switch 131 connected with the current limiting element 132 having a long constant is closed. afterwards,
Within a quarter cycle, the high-speed switch 133 connected with the current limiting element 134 having a short discharge time constant is turned on to discharge the electric charge charged in the series capacitor 11. After that, the bypass switch 135 is closed, the capacitor is completely short-circuited to perform overvoltage protection, and the fault current is limited by the reactor 12. Alternatively, the discharge current limiting devices 132 and 134 have the same time constant, and the high-speed switch 131 is first set.
Then, by turning on the high speed closing switch 133 after that, the time constant of the discharge can be shortened on the way and the protection of the capacitor can be completed sooner. By providing a plurality of high-speed closing switches in this way, it is possible to speed up the protection of the capacitor.
【００３１】図４は、本発明である限流装置１における
限流リアクトル１２にもバイパススイッチ１３７を設け
たものである。直列コンデンサ１１のバイパススイッチ
135は、事故時以外に入り切りすることで、常時の送配
電線路のリアクトル分の補償度を可変にすることができ
る。さらに、限流リアクトル１２にもバイパススイッチ
１３７を設けて、バイパススイッチ１３５と合わせて制
御することで、送電線路の補償度をさらに細かく可変に
することができる。In FIG. 4, the current limiting reactor 12 in the current limiting device 1 according to the present invention is also provided with a bypass switch 137. Bypass switch for series capacitor 11
By turning the 135 on and off except when an accident occurs, it is possible to make the degree of compensation for the reactor of the power transmission and distribution line variable at all times. Further, by providing the bypass switch 137 also in the current limiting reactor 12 and controlling it together with the bypass switch 135, the degree of compensation of the transmission line can be made more finely variable.
【００３２】図５に、本発明である限流装置１の構成例
を示す。図２に示した限流装置１の構成を基本のモジュ
ールとして、これを直並列接続にして構成することで、
本発明の直列コンデンサの耐圧や容量を調整することが
できる。いくつかの小容量モジュールによって構成する
ことで、限流装置の一部が故障した場合でも、残りの部
分によって常時の直列コンデンサ補償と事故時の事故電
流限流という本発明の機能を継続して維持することがで
きる。また、高耐圧大容量のコンデンサ，リアクトル，
投入スイッチ等を一括で構成するのは困難であるので、
このように分割して構成することで、装置の製作を容易
にすることができる。あるいは、構成するモジュールの
うち、いくつかのコンデンサをバイパススイッチによっ
て短絡することで、直列コンデンサの補償度を可変にす
ることができ、本発明の限流装置で定常的な潮流制御も
可能になる。FIG. 5 shows a structural example of the current limiting device 1 of the present invention. By configuring the current limiting device 1 shown in FIG. 2 as a basic module and connecting the modules in series and parallel,
The withstand voltage and capacitance of the series capacitor of the present invention can be adjusted. Even if a part of the current limiting device is broken down by configuring it with some small capacity modules, the function of the present invention such as continuous series capacitor compensation and accident current limiting in case of accident is continued by the remaining part. Can be maintained. In addition, high withstand voltage and large capacity capacitors, reactors,
Since it is difficult to configure the closing switch etc. all at once,
By dividing the structure in this manner, the device can be easily manufactured. Alternatively, by compensating some capacitors among the constituent modules by a bypass switch, the compensation degree of the series capacitors can be made variable, and the current limiting device of the present invention also enables steady flow control. .
【００３３】図６に、本発明を送電系統に適用した例を
示す。図に示したような、遮断器３に隣接して直列に本
発明の限流装置１を配置する。送電線に地絡事故が発生
したとき、事故電流が流れるために母線や健全な回線に
電圧降下が生じる。しかし、限流装置１が動作して高速
に事故電流を限流することで事故電流が抑制され、母線
や健全な回線の電圧降下を抑制することができる。FIG. 6 shows an example in which the present invention is applied to a power transmission system. As shown in the drawing, the current limiting device 1 of the present invention is arranged in series adjacent to the circuit breaker 3. When a ground fault occurs in a power transmission line, a fault current flows, causing a voltage drop in the busbar and a healthy line. However, by operating the current limiting device 1 to limit the fault current at high speed, the fault current is suppressed, and the voltage drop of the busbar and the sound line can be suppressed.
【００３４】図に示したように、送電線路の両端に限流
装置を配置することで、事故点へ流れ込む地絡電流を効
果的に限流することができる。直列コンデンサ補償を行
っている系統において事故が発生したとき、遮断器や限
流器によって事故除去を行っても、健全な回線の直列コ
ンデンサにも過電圧が発生することがある。あるいは、
直列コンデンサが原因である系統の異常現象が生じるこ
とがある。これらの原因は、直列コンデンサの充電電圧
であるので、この充電電圧を除去すれば良い。本発明で
は、限流動作を行うための投入スイッチを備えている
が、この投入スイッチを事故電流の限流のためだけでな
く、過電圧や異常現象への対策として使用することがで
きる。また、常時は送配電系統の直列コンデンサ補償を
行っているので、送電容量の増加や安定度の向上といっ
た効果がある。したがって、本発明である限流装置を用
いることで、事故等による系統の動揺を抑え、系統の安
定度を大いに向上することができる。As shown in the figure, by disposing the current limiting devices at both ends of the power transmission line, the ground fault current flowing into the fault point can be effectively limited. When an accident occurs in the system where series capacitor compensation is performed, overvoltage may occur in the series capacitor of a healthy line even if the accident is eliminated by a circuit breaker or a fault current limiter. Alternatively,
Abnormality of the system may occur due to the series capacitor. These causes are the charging voltage of the series capacitor, so this charging voltage may be removed. In the present invention, the closing switch for performing the current limiting operation is provided, but the closing switch can be used not only for limiting the fault current, but also as a measure against an overvoltage or an abnormal phenomenon. Further, since the series capacitor compensation of the power transmission and distribution system is always performed, there is an effect of increasing the transmission capacity and improving the stability. Therefore, by using the current limiting device of the present invention, it is possible to suppress the system sway due to an accident or the like and to greatly improve the system stability.
【００３５】[0035]
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、系統の送電容量を増加して、安定度や電圧安定性の
向上が図れる直列コンデンサ補償を行いながら、事故発
生時には高速にコンデンサの過電圧保護を行い、しかも
事故電流を抑制することができる。よって、事故時の系
統のじょう乱を最小限に抑えることができるので、事故
回復後の過渡安定度を大いに向上することができる。As described above, according to the present invention, while the transmission capacity of the system is increased to perform series capacitor compensation which can improve the stability and voltage stability, a capacitor can be rapidly operated at the time of an accident. It is possible to prevent the overcurrent and to suppress the accident current. Therefore, the system disturbance at the time of an accident can be minimized, and the transient stability after the accident recovery can be greatly improved.
【図１】本発明の直列コンデンサを利用した限流装置の
回路図。FIG. 1 is a circuit diagram of a current limiting device using a series capacitor of the present invention.
【図２】本発明である限流装置の保護装置の回路図。FIG. 2 is a circuit diagram of a protection device for a current limiting device according to the present invention.
【図３】本発明である限流装置に高速投入スイッチを２
つ設けた回路図。FIG. 3 is a view showing a current limiting device according to the present invention having two high-speed closing switches.
Circuit diagram provided.
【図４】本発明である限流装置のリアクトルにバイパス
スイッチを設けた回路図。FIG. 4 is a circuit diagram in which a bypass switch is provided in the reactor of the current limiting device of the present invention.
【図５】本発明である限流装置の構成を示す回路図。FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a current limiting device according to the present invention.
【図６】本発明である限流装置を電力系統に適用した系
統回路図。FIG. 6 is a system circuit diagram in which the current limiting device of the present invention is applied to a power system.
【図７】従来の直列コンデンサを補償する回路図。FIG. 7 is a circuit diagram for compensating for a conventional series capacitor.
１…限流装置、２…送配電電線、３…遮断器、１１…直
列コンデンサ、１２…限流リアクトル、１３，１３ａ…
保護装置、１３０…過電圧保護素子、１３１，１３３…
高速投入スイッチ、１３２，１３４…高速投入スイッチ
保護用限流素子、１３５，１３７…バイパススイッチ、
１３６…制御回路。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Current limiting device, 2 ... Transmission / distribution electric wire, 3 ... Circuit breaker, 11 ... Series capacitor, 12 ... Current limiting reactor, 13, 13a ...
Protective device, 130 ... Overvoltage protection element, 131, 133 ...
High speed closing switch, 132, 134 ... Current limiting element for protecting high speed closing switch, 135, 137 ... Bypass switch,
136 ... Control circuit.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒澤 幸夫 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 山極 時生 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 森田 政夫 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番地 の１ 中部電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者 杉本 重幸 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番地 の１ 中部電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者 植田 俊明 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番地 の１ 中部電力株式会社電力技術研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yukio Kurosawa 7-1, 1-1 Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Tokio Yamagoku 1-chome, Kokubun-cho, Hitachi-shi, Ibaraki No. 1 No. 1 in the Kokubun Plant of Hitachi, Ltd. (72) Inventor Masao Morita 20-1 Kitakanyama, Otaka-cho, Midori-ku, Nagoya-shi, Aichi Chubu Electric Power Co., Inc. Electric Power Technology Research Laboratory (72) Inventor Shigeyuki Sugimoto Aichi Chubu Electric Power Co., Inc., 20-20 Kitakousan, Otaka-cho, Midori-ku, Nagoya-shi, Chubu Electric Power Co., Inc. (72) Inventor Toshiaki Ueda 1 Chubu Electric Power Co., Ltd., 20-Kita-kan, Otaka-cho, Midori-ku, Nagoya, Aichi Power Technology Laboratory
Claims (7)
ンデンサを有する電力系統において、前記コンデンサの
両端を短絡する手段を持ち、かつ前記コンデンサと直列
にリアクトルを接続したことを特徴とする限流装置。1. A current limiting device having a series capacitor for reactance compensation of a transmission and distribution line, having means for short-circuiting both ends of the capacitor, and further comprising a reactor connected in series with the capacitor. .
ンデンサとリアクトルを直列接続したときに、前記コン
デンサとリアクトルの合成リアクタンスが容量性である
ことを特徴とする請求項１記載の限流装置。2. The current limiting device according to claim 1, wherein when the series capacitor for reactance compensation of the power transmission and distribution line and the reactor are connected in series, the combined reactance of the capacitor and the reactor is capacitive.
て、前記コンデンサの両端を短絡するときに、短絡指令
から１ｍｓ以内で前記コンデンサの両端を短絡すること
ができるスイッチ機構と、前記コンデンサの両端を短絡
して電流を定常的に流すためのスイッチ機構とを並列に
備えることを特徴とする請求項１記載の限流装置。3. As a means for short-circuiting both ends of a series capacitor, when both ends of the capacitor are short-circuited, a switch mechanism that can short-circuit both ends of the capacitor within 1 ms from a short-circuit command, and both ends of the capacitor are connected. The current limiting device according to claim 1, further comprising a switch mechanism arranged in parallel with the switch mechanism for short-circuiting to allow a current to flow constantly.
や、直列コンデンサが原因である系統の異常現象が発生
したときに、前記スイッチ機構を動作させることによっ
てこれらの問題を回避する手段とすることを特徴とした
請求項３記載の限流装置。4. A means for avoiding these problems by operating the switch mechanism when an overvoltage occurs in the series capacitor or when a system abnormal phenomenon caused by the series capacitor occurs. The current limiting device according to claim 3, which is characterized.
ンデンサを有する電力系統において、前記コンデンサの
両端を短絡する手段を持ち、前記コンデンサと直列にリ
アクトルを接続したときに、前記コンデンサとリアクト
ルの合成リアクタンスを容量性とすることで、常時は送
配電線路のリアクタンス補償をし、事故時には前記コン
デンサの端子間を短絡することで事故電流を前記リアク
トルに流して限流することを特徴とした限流制御方法。5. A power system having a series capacitor for compensating reactance of a power transmission and distribution line, having means for short-circuiting both ends of the capacitor, and when the reactor is connected in series with the capacitor, the capacitor and the reactor are combined. By making the reactance capacitive, the reactance of the power transmission / distribution line is always compensated, and in the event of a fault, the fault current is flown to the reactor and limited by shorting the terminals of the capacitor. Control method.
だちに直列コンデンサを短絡して限流し、前記過電流が
流れなくなれば直列コンデンサの短絡をやめて通常の通
電を行うことを特徴とした請求項５記載の限流制御方
法。6. A series capacitor is short-circuited immediately when an overcurrent such as a fault current flows to limit the current, and when the overcurrent stops flowing, the series capacitor is short-circuited and normal energization is performed. The current limiting control method according to claim 5.
限流装置を制御することを特徴とした請求項５記載の限
流制御方法。7. The current limiting control method according to claim 5, wherein the current limiting device is controlled by connecting in series and parallel to form a current limiting device.
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