JPH0698469A - 電圧検出形無効電力補償装置の制御方式 - Google Patents

電圧検出形無効電力補償装置の制御方式

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JPH0698469A
JPH0698469A JP4246981A JP24698192A JPH0698469A JP H0698469 A JPH0698469 A JP H0698469A JP 4246981 A JP4246981 A JP 4246981A JP 24698192 A JP24698192 A JP 24698192A JP H0698469 A JPH0698469 A JP H0698469A
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JP
Japan
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voltage
control
phase
voltage detection
circuit
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JP4246981A
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Hideki Yamamura
英機 山村
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Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/10Flexible AC transmission systems [FACTS]

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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 V制御方式の無効電力補償装置(SVC)に
おいて、制御の高速化を図り、アーク炉のように急峻か
つ不規則な変動負荷に対しても、電圧変動抑制を可能と
する。 【構成】 系統電圧VLの直流信号Vcを検出するため設
けられ、この応答時間が、制御系全体の応答速度の主要
因となる調節計回路の遅れ時間の規準となっている電圧
検出回路を、次の演算式で表される演算回路で構成す
る。 【数2】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、交流電力系統に設置
した無効電力補償装置(以下SVCと呼称する)の制御
を、検出した系統電圧VLと目標基準電圧Vrefの差分に
基づいて行う電圧検出形SVC制御方式に関する。
【0002】
【従来の技術】SVCは、電力系統に供給する無効電力
を増減することによって、負荷変動に基づく電圧変動を
抑制する。このSVCの制御は、負荷の無効電力変動を
検出し、これによってオープンループのQ制御を行うこ
とが、高速制御が可能なことから好ましい。特に、フリ
ッカレベルの電圧変動を抑制したい場合、高速応答は不
可欠で、例えば10msec以下の応答速度が必要になる。
【0003】しかし、SVCの設置場所が限定され、負
荷電流を容易に検出できない場合などには、負荷の無効
電力を検出できないため、上記Q制御方式を採用できな
い。
【0004】このような系統では、系統電圧VLの直流
信号(実効値)を検出し、これが目標基準電圧Vref
追従するようにSVCの発生する無効電力を増減するV
制御(AVR制御)を行っている。この目標基準電圧V
refは、例えば、ローパスフィルタで取出した系統電圧
Lの長周期成分(変電所の送り出し電圧に相当する)
を用いる。
【0005】V制御はフィードバック制御であり、系統
安定化のために一次の遅れ要素を持つ調節計回路を必要
とし、上記Q制御に比べて応答性で劣るという問題があ
る。
【0006】この応答性に関係する部分を伝達関数で表
したSVCの制御系は図4のようになる。図4におい
て、1は系統母線で、変電所電源ESに電源側インピ−
ダンスXSを通してつながれ、遠方の変動負荷2に給電
する。
【0007】3は系統母線1に接続されたSVCで、サ
イリスタ制御リアクトル(以下TCRと呼称する)とフ
ィルタ(以下FCと呼称する)を並列接続したものであ
る。TCRは、逆並列接続サイリスタ4と遅相電力Q
TCRを発生する高インピーダンス変圧器等のリアクトル
Lとから構成され、FCは、一定の進相電力QFCを発
生するコンデンサ5と、このコンデンサ5とで高調波を
吸収する小容量の直列リアクトル6とから構成される。
【0008】7はPLL回路で、変成器PT1を介して
系統母線1から系統電圧VLを受け、電源同期信号を作
る。8は電圧検出回路で、整流器9およびリップル除去
用のローパスフィルタ10から構成され、変成器PT1
を介して受けた系統電圧VLから直流信号Vcを出力す
る。ローパスフィルタ10の伝達関数G1(S)は1/
(1+ST1)である。
【0009】11は基準電圧発生回路で、ローパスフィ
ルタから構成され、上記直流信号V cから系統電圧VL
長周期成分を目標基準電圧Vrefとして取出す。この伝
達関数G2(S)は、1/(1+ST2)である。
【0010】12は加算器で、検出した系統電圧VL
直流信号Vcと目標基準電圧Vrefの差を出力する。13
はAVR制御を行う調節計回路で、伝達関数としてK3
/(1+ST3)を持つ。
【0011】14はパルス発生器で、調節計回路13の
出力と前記電源同期信号を比較し、正負のトリガパルス
を生成する。15はトリガパルスをサイリスタのゲート
1,G2に出力するパルス増幅器である。
【0012】上記構成は、系統電圧VLの直流信号V
cと、基準電圧発生回路11により取出した目標基準電
圧Vrefとの差(Vc−Vref)を、一定の応答遅れを持
たせた調節計回路13に入力し、その出力で、TCRを
制御する。すなわち、系統電圧V Lの直流信号Vcが、目
標基準電圧Vrefに近づくようにTCRの遅相電力QTCR
を増減して、電圧変動を抑制する。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上記制御系の応答速度
を、伝達関数から検討する。電圧検出回路8の伝達関数
1(S)はローパスフィルタ10の1/(1+ST1
である。また、基準電圧発生回路11の伝達関数G
2(S)は、1/(1+ST2)であり、これと並列の、
加算器12に電圧検出信号Vcを入力する信号線を含め
た伝達関数G2′(S)は1+1/(1+ST2)とな
る。調節計回路13の伝達関数はG3(S)はK3/(1
+ST3)である。
【0014】したがって、制御系全体の伝達関数はG0
(S)は、 G0(S)=G1(S)・{(1+G2(S)・G3(S)} となる。
【0015】ここで、基準電圧発生回路11は長周期成
分を取出すため、ST2を大きくしてあり、1+G
2(S)≒1とみなせる。
【0016】したがって、制御系全体の伝達関数は、 G0(S)≒G1(S)・G3(S)…… となる。
【0017】この伝達関数G0(S)による電圧変動抑
制の応答速度を考える。系統の電圧変動ΔVは、電源側
インピ−ダンスXSにおいて、負荷2の無効電力変動Δ
L(フリッカ変化分)に応じて発生する(ΔV=ΔQL
・XS)。SVCは、TCRの無効電力の変化分ΔQTCR
で補償することによって、これを抑制しようとする(Δ
TCR=−ΔQL=−ΔV/XS)。ところが検出される
ΔVは、伝達関数G0(S)を通して、TCRの無効電
力QTCRを変化させる。この関係は、G0(S)=ΔQ
TCR/ΔVとなっている。
【0018】ここで、G0(S)の各一次遅れ要素S
1,ST3は、フィードバック制御系では、制御の安定
化のため、ST1<<ST3とする必要がある。前記リッ
プル除去用のローパスフィルタ10のST1は、ST1
1サイクル(20msec/50HZ)より、短くすること
ができない。ST3はST1の5倍程度必要であることか
ら、SVCの高速制御は期待できない。
【0019】このV制御採用による応答遅れは、アーク
炉のように負荷変動が急峻でかつ不規則に変化する電圧
変動(フリッカ)ΔVを抑制対象とする場合に、応答が
追付かず、その改善効果は著しく低下する。
【0020】そこで、この発明は、V制御を採用した場
合でも、高速制御が可能な制御方式を提供することを目
的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】この発明が提供する電圧
検出形SVCの制御方式は、検出した系統電圧VLの直
流信号Vcと目標基準電圧Vrefとの差を、安定化のため
充分に大きな応答遅れを持たせた増幅回路である調節計
回路に入力し、その出力で、系統母線に接続したサイリ
スタ制御リアクトルの発生する無効電力を増減制御し
て、系統電圧VLを目標電圧Vrefに追従させるようにし
た電圧検出形の無効電力補償装置において、系統電圧の
相電圧と、この90°遅れの相電圧を、各々2乗器で直
流信号に変換し、両者を瞬時加算してリップルを除去す
ることにより、系統電圧VLの直流信号Vcを求める電圧
検出回路を具備したことを特徴とする。
【0022】この電圧検出回路の上記演算処理は、具体
的には、次の演算式で表せる。
【数1】
【0023】
【作用】上記演算式に基づき瞬時値の演算を行うと、検
出の各時点で、系統電圧VLについて実効値対応の直流
信号VCが得られる。
【0024】すなわち、VLとVL′は90°の位相差を
持ち、VL 2=Vl 2・cos2ωθ、VL 2′=Vl 2・si
2ωθと表され、cos2ωθ+sin2ωθ=1よ
り、各瞬時値を2乗して、瞬時加算すると各時点でリッ
プルが除去されたVL 2が求められる。加算により2倍電
圧になっているので、係数器で1/2を掛け、これを開
平すると、実効値対応の直流信号Vcが得られる。
【0025】この電圧検出回路16の検出遅れは、演算
時間だけであり、前記リップル除去用のローパスフィル
タ10を用いた場合の1/10程度の数msecで求めるこ
とができる。調節計回路13の一次遅れ要素ST3も、
これに対応させ、従来同様に、その5倍程度とすればよ
いから、SVCの制御系の応答速度は、従来の1/10
程度に速めることができる。
【0026】これによってV制御方式(フィードバック
制御)で、Q制御方式(オープンループ制御)並の応答
性が確保でき、SVCの性能を向上できる。
【0027】
【実施例】図1に、この発明の一実施例を示す。これ
は、電圧検出回路16を、従来のローパスフィルタ10
を用いた従来の電圧検出回路8と置換えたもので、同一
符号を付けて示す他の部分は、図3に示す従来構成と同
一乃至同等の構成である。
【0028】この発明は、系統電圧を直流化した制御信
号Vcの算出に、系統電圧VLと系統電圧より90°遅れ
た電圧VL′を用い、それらの瞬時値を2乗した値を瞬
時加算し、1/2倍し、開平する。したがって、系統電
圧の90°遅れの電圧を取出すΔ−Y結線の変成器PT
2を増設し、瞬時値を2乗する2乗器17,18、加算
器19、係数器20、開閉器21を設けている。
【0029】この電圧検出回路16の詳細を、3相回路
で示すと図2のようになる。この電圧検出回路16は、
3相分設けられたSVCに対応し、U相、V相、W相の
夫々について設けられる。
【0030】変成器PT1は、Y−Y結線で相電圧を位
相変化なしに取出す。なお、Δ結線の三次回路が設けら
れ、第3高調波を吸収している。
【0031】変成器PT2は、Δ−Y結線で90°の位
相差を作り出す。すなわち1次側のU相に対し2次側の
V′相は90°遅れる。
【0032】U相の電圧検出回路16uの演算を波形図
で示すと図3のようになる。すなわち、U相の電圧検出
回路16uは、U相の電圧Vuと、これから90°遅れた
V′相の電圧Vv′を受ける。そして、これらを2乗器
17,18で2乗し、加算器19で瞬時加算する。さら
に、係数器20で1/2倍し、開平器21で開平して、
U相の実効値対応の直流信号Vcuを算出する。
【0033】一次V相と二次W′相、一次W相と二次
U′相の電圧も、上記同様に90°の位相差を持つ。そ
こで、V相とW相の電圧検出回路16v,16wの演算
も、これらの電圧を受けて、同様に行われ、夫々、V相
の直流信号Vcv、W相の直流信号Vcwを出力する。
【0034】なお、変成器PT1,PT2に、振幅の出力
誤差があると、図3に示された2乗器の出力波形からわ
かるように、電源の4倍周期のリップルが発生するの
で、この場合は各2乗器17,18の出力レベルで調整
する。
【0035】上記電圧検出回路16においては、系統電
圧VLの検出遅れは演算時間だけで決定され、数msecの
回路が実現できる。調節計回路13のST3は、この高
速化された電圧検出回路16の応答速度に応じて決定す
ればよく、例えば、ST3=5・ST1≒10msec程度に
できる。
【0036】この応答速度は、オープンループのQ制御
方式の時間遅れに近づくもので、これによって、V制御
方式で、Q制御方式のフリッカ改善効果と同程度のもの
が期待できる。
【0037】
【発明の効果】この発明によれば、電圧検出回路16
で、系統電圧VLの直流変換が瞬時に行え、この応答時
間ST1の5倍程度に設定される次段調節計回路13の
応答時間ST3を、従来の1/10程度に短縮できる。
これによって、V制御方式の高速化が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す電圧検出形SVC制
御装置の制御系統図
【図2】図1の電圧検出回路を三相回路で示す図
【図3】図1の電圧検出回路の演算の内容を示す電圧波
形図
【図4】従来の電圧検出形SVC制御装置の制御系統図
【符号の説明】
1 系統母線 2 負荷 3 無効電力補償装置(SVC) 11 基準電圧発生回路 12 加算器 13 調節計回路 14 パルス発生器 15 パルス増幅器 16 電圧検出回路 17,18 2乗器 19 加算器 20 係数器 21 開閉器 PT1 位相差なく系統電圧の相電圧を取出す変成器 PT2 90°の位相遅れで相電圧を取出す変成器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 検出した系統電圧VLと目標基準電圧V
    refとの差を、安定化のため系統電圧の検出時間に対し
    て充分に大きな応答遅れを持たせた調節計回路に入力
    し、その出力で、系統母線に接続したサイリスタ制御リ
    アクトルの発生する無効電力を増減制御して、系統電圧
    Lを目標電圧Vrefに追従させるようにした電圧検出形
    の無効電力補償装置において、 系統電圧の相電圧と、この90°遅れの相電圧を、各々
    2乗器で直流信号に変換し、両者を瞬時加算してリップ
    ルを除去することにより、系統の直流電圧VLを求める
    電圧検出回路を具備したことを特徴とする電圧検出形無
    効電力補償装置の制御方式。
JP4246981A 1992-09-17 1992-09-17 電圧検出形無効電力補償装置の制御方式 Withdrawn JPH0698469A (ja)

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