JPS61177517A - Stationary type reactive power compensating device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To speed up reactive power compensating operation and to decrease the number of components by controlling the phase of a reactor and also detecting a power-on or power-off command to the electric power system of capacitor banks, and letting a counter count up or down the number of capacitor banks corresponding to the command value. CONSTITUTION:The system voltage of the electric power system 1 is detected by a transformer 3 for an instrument and a voltage detector 4; and a set voltage as a target value is set by a voltage setter 5 and an adder 6 operates a voltage deviation value as the difference between the system voltage and set voltage. This voltage deviation value is inputted to a proportional integral controller 51, which outputs the command value of reactive power to be compensated by the phase control over the reactor 11. This reactive power command value is applied to a semiconductor switch 13 for the reactor through a nonlinear correcting circuit 15 and a firing angle controller 16, so this semiconductor switch 13 is brought under the phase control to control continuously the delay reactive power flowing through the reactor 11.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【発明の属する技術分野】[Technical field to which the invention pertains]

この発明は、電力系統に接続されるコンデンサ容量を段
階的に変化させるとともに同じ電力系統に接続されてい
るリアクトル容量を連続的に変化させることにより当該
電力系統の無効電力を無段階で補償できる静止形無効電
力補償装置に関する。This invention provides a stationary system that can steplessly compensate for the reactive power of a power system by changing the capacitance of a capacitor connected to the power system in stages and continuously changing the capacity of a reactor connected to the same power system. The present invention relates to a reactive power compensator.

【従来技術とその問題点】[Prior art and its problems]

第２図は静止形無効電力補償装置の従来例を示すブロッ
ク図であって、電力系統に接続されているリアクトルの
位相制御と、同じ電力系統に接続されているコンデンサ
のバンク数増減とを組合わせたいわゆるハイブリッド式
の静止形無効電力補償装置である。 第２図において、電力系統１には変圧器２を介してリア
クトル１１と位相制御されるリアクトル用半導体スイッ
チ１３とを接続してこの電力系統１の遅れ電流を連続的
に制御するが、変圧器２には小リアクトル２１とコンデ
ンサ２２とコンデンサ用半導体スイッチ２３を接続し、
コンデンサ用半導体スイッチ２３をオン・オフさせるこ
とによりこの電力系統１の進み電流を段階的に変化させ
る。これと同様に構成された小リアクトル３１．コンデ
ンサ３２゜コンデンサ用半導体スイッチ３３で構成され
る回路も変圧器２に接続されている。この第２図に図示
されているのはコンデンサ２２と３２の２バンクのみで
あるが、図示されていない多くのこれと同様のコンデン
サバンクが変圧器２の２次側に接続されている。 電力系統１の系統電圧は計器用変圧器３と電圧検出器４
により検出され、電圧設定器５が設定する電圧と系統電
圧との偏差を加算器６で演算し、その演算結果を電圧調
節器７に入力させる。電圧調節器７は電圧偏差に対応し
た無効電力指令値を出力し、バンク選択器２５，３５．
４５はこの無効電力指令値から必要とされるコンデンサ
バンクを選択し、同期演算回路２６，３６．４６のいず
れかを介して無効電力指令値に応じたコンデンサバンク
を電力系統ｌに接続する。この場合の無効電力調整はコ
ンデンサバンク投入によるため段階的なものとなるから
、電力系統１が必要とする無効電力を１００％補償する
ことはできずに残留分がある。このため上述のコンデン
サバンクを投入するのと同時にバイアス回路８から出力
される投入コンデンサ容量に比例したバイアス信号を加
算器９において前述の無効電力指令値から減算すること
によりコンデンサバンクの増減のみでは制御できない無
効電力を検出し、これを非線形補正回路１５を介して点
弧角調整器１６に与え、これの出力信号によりリアクト
ル用半導体スイッチ１３を位相制御して前述の残留分を
補償する。 コンデンサバンクの開閉による無効電力補償装置では、
コンデンサバンク投入時の突入電流を抑制するためにコ
ンデンサ電圧と系統電圧との差が最小となる位相でコン
デンサバンクを投入するいわゆる同期投入が実施される
が、そのためにリアクトルの位相制御による無効電力補
償よりも制御遅れを生じ、この制御遅れが系統の電圧変
動に対して外乱となる。そこで電圧調節器７の時定数は
上述の同期投入に伴う制御遅れに合わせた値に設定しな
ければならないので、結局リアクトルの位相制御による
無効電力補償動作にはコンデンサ開閉式の無効電力補償
動作と同じ制御遅れを生じるという欠点を存する。 さらにコンデンサバンクの数に対応して多数のバンク選
択回路と同期演算回路を必要とするので、コンデンサバ
ンク数の増大とともに制御装置の部品点数とコストの増
加をまねく欠点もあわせて有する。FIG. 2 is a block diagram showing a conventional example of a static var power compensator, which combines phase control of a reactor connected to a power system and increase/decrease in the number of banks of capacitors connected to the same power system. This is a so-called hybrid static var power compensator. In FIG. 2, a reactor 11 and a reactor semiconductor switch 13 whose phase is controlled are connected to a power system 1 via a transformer 2 to continuously control the delayed current of the power system 1. A small reactor 21, a capacitor 22, and a semiconductor switch for capacitor 23 are connected to 2.
By turning on and off the capacitor semiconductor switch 23, the leading current of the power system 1 is changed in stages. A small reactor 31 configured similarly to this. A circuit consisting of a capacitor 32° and a capacitor semiconductor switch 33 is also connected to the transformer 2. Although only two banks of capacitors 22 and 32 are illustrated in this FIG. 2, many similar capacitor banks, not shown, are connected to the secondary side of transformer 2. The system voltage of power system 1 is determined by voltage transformer 3 and voltage detector 4.
The adder 6 calculates the deviation between the voltage detected by the voltage setter 5 and the system voltage, and the result of the calculation is input to the voltage regulator 7. The voltage regulator 7 outputs a reactive power command value corresponding to the voltage deviation, and the bank selectors 25, 35 .
45 selects a required capacitor bank from this reactive power command value, and connects the capacitor bank corresponding to the reactive power command value to the power system l via either of the synchronous calculation circuits 26, 36, 46. In this case, the reactive power adjustment is performed in stages due to the input of the capacitor bank, so that the reactive power required by the power system 1 cannot be compensated for 100% and there is a residual amount. Therefore, at the same time as the above-mentioned capacitor bank is turned on, a bias signal proportional to the input capacitor capacity outputted from the bias circuit 8 is subtracted from the above-mentioned reactive power command value in the adder 9. The reactor semiconductor switch 13 is phase-controlled by the output signal of the firing angle adjuster 16 to compensate for the above-mentioned residual power. In the reactive power compensator by opening and closing a capacitor bank,
In order to suppress the inrush current when a capacitor bank is turned on, so-called synchronous turning on is carried out, in which the capacitor bank is turned on at a phase where the difference between the capacitor voltage and the grid voltage is minimized.To do this, reactive power compensation is performed by controlling the phase of the reactor. This causes a control delay, and this control delay causes a disturbance to voltage fluctuations in the grid. Therefore, the time constant of the voltage regulator 7 must be set to a value that matches the control delay caused by the above-mentioned synchronization, so in the end, reactive power compensation operation using reactor phase control requires reactive power compensation operation using capacitor switching. It has the disadvantage of causing the same control delay. Furthermore, since a large number of bank selection circuits and synchronization calculation circuits are required in correspondence with the number of capacitor banks, there is also the disadvantage that the number of parts and cost of the control device increase as the number of capacitor banks increases.

【発明の目的】[Purpose of the invention]

この発明は、電力系統に外乱を与えることなくリアクト
ルの位相制御による無効電力補償動作を高速化するとと
もに、コンデンサバンク数が増大−しても制御装置の部
品点数やコストを抑制することができる静止形無効電力
補償装置を提供することを目的とする。This invention speeds up the reactive power compensation operation by controlling the phase of the reactor without causing any disturbance to the power system, and also reduces the number of components and cost of the control device even when the number of capacitor banks increases. The object of the present invention is to provide a reactive power compensator.

【発明の要点】[Key points of the invention]

コノ発明は、電力系統に接続されているコンデンサバン
ク数を増減することにより進み無効電力を段階的に制御
できるコンデンサ開閉式無効電力補償装置と、同じ電力
系統に接続されていてリアクトルを位相制御することに
より遅れ無効電力を連続的に制御できるリアクトル位相
制御式無効電力補償装置とを組合わせた静止形無効電力
補償装置において、電力系統電圧と設定電圧との電圧偏
差値を検出し、この偏差値を補償するために、リアクト
ル位相制御式無効電力補償装置が吸収すべき無効電力指
令値を演算する調節器を用いてリアクトルの位相制御を
行うとともに、上述の電圧偏差値があらかじめ定められ
たレベルを越えたことを検出するレベル検出器によりコ
ンデンサバンクの電力系統への投入あるいは遮断の指令
を検出し、この指令値に対応してカウンタがコンデンサ
バンク数の増減を行なうことにより、無効電力補償動作
を高速化するとともに制御装置の部品点数を減少させよ
うとするものである。Kono's invention consists of a capacitor opening/closing type reactive power compensator that can control reactive power in stages by increasing or decreasing the number of capacitor banks connected to the power system, and a capacitor switching type reactive power compensator that can control the phase of a reactor that is connected to the same power system. In a static reactive power compensator combined with a reactor phase control type reactive power compensator that can continuously control lagged reactive power by detecting the voltage deviation value between the power system voltage and the set voltage, this deviation value is In order to compensate for A level detector detects a command to connect or cut off the capacitor bank to the power system, and a counter increases or decreases the number of capacitor banks in response to this command value, thereby performing reactive power compensation operation. The aim is to increase speed and reduce the number of parts in the control device.

【発明の実施例】[Embodiments of the invention]

第１図は本発明の実施例を示すブロック図であり、この
第１図により以下に本発明の内容を詳述する、なおこの
第１図においては、電力系統に接続すれているコンデン
サバンク数は２＆ＩＩのみが図示されているが、図示以
外に多数のコンデンサバンクが実際には接続されている
。 第１図において、電力系統１に接続されている変圧器２
の２次側にはリアクトル１１が接続されており、リアク
トル用半導体スイッチ１３を位相＠御することにより、
このリアクトル１１に流れる遅れ無効電力を調整できる
。また変圧器２の２次側にはコンデンサ２２と３２が接
続されているが、前述したように必要に応じて更に多数
のコンデンサバンクが並列に接続され、それぞれのコン
デンサに接続されているコンデンサ用半導体スイッチ２
３．３３を開閉することで進み無効電力を３１！ｉでき
る。なおこれらコンデンサ！２．３２に直列接続されて
いる小リアクトル２１．３１はコンデンサ保護用に設置
されているものであり、その容量は一般にコンデンサ容
量の数パーセント程度のものである。 リアクトル用半導体スイッチ１３の位相制御とコンデン
サ用半導体スイッチ２３．３３の開閉による電力系統１
の無効電力補償動作は下記により行われる。 計器用変圧器３と電圧検出器４とにより電力系統１の系
統電圧が検出されるが、一方では電圧設定器５により目
標値となる設定電圧が設定され、加算器６においてこの
系統電圧と設定電圧との差である電圧偏差値が演算され
る。この電圧偏差値が比例積分調節器５１に入力され、
リアクトル１１の位相制御が補償すべき無効電力の指令
値がこの比例積分調節器５１から出力され、この無効電
力指令値は非線形補正回路１５と点弧角調整器１６とを
介してリアクトル用半導体スイッチ１３に与えられるの
で、このリアクトル用半導体スイッチ１３は位相制御さ
れてリアクトル１１に流れる遅れ無効電力が連続的に制
御されることになる。 一方、加算器６から出力される電圧偏差値があらかじめ
定められた値を一定時間継続して超過した場合には、電
力系統ｌに接続されているコンデンサバンク数を増加さ
せる上げ指令信号が一方のレベル検出器５５から出力さ
れ、また電圧偏差値がある所定値を一定時間継続して下
廻った場合には電力系統１に接続されているコンデンサ
バンク数を減少させる下げ指令信号が他方のレベル検出
器５６から出力されるようになっている。この上げ指令
信号と下げ指令信号がカウンタ回路５７に伝えられ、当
該カウンタ回路５７は入力信号のカウント数に応じてコ
ンデンサバンクの投入あるいは遮断を同期的に実施する
。 すなわち電圧偏差値を受ける比例積分調節器５１からの
出力信号によるリアクトル１１の位相制御と、同じく電
圧偏差値を受入れるレベル検出器５５．５６およびカウ
ンタ回路５７によるコンデンサバンク２２゜３２の開閉
制御との組合わせにより、リアクトル１１の位相制御の
みでは補償できない程度の系統電圧変動にたいしては電
力系統ｌに接続されるコンデンサバンク数を増減させる
ことにより段階的に電圧変動を補償するとともに、リア
クトル１１により段階的な補償をなだらかにしている。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and the content of the present invention will be explained in detail below with reference to FIG. Although only capacitor banks 2 & II are shown in the figure, many capacitor banks other than those shown are actually connected. In FIG. 1, a transformer 2 connected to a power system 1
A reactor 11 is connected to the secondary side of the reactor, and by controlling the phase of the reactor semiconductor switch 13,
The delayed reactive power flowing through this reactor 11 can be adjusted. In addition, capacitors 22 and 32 are connected to the secondary side of the transformer 2, but as described above, more capacitor banks may be connected in parallel as needed, and the capacitors connected to each capacitor may be semiconductor switch 2
By opening and closing 3.33, advance reactive power is 31! I can. Furthermore, these capacitors! The small reactor 21.31 connected in series with the reactor 2.32 is installed to protect the capacitor, and its capacity is generally about several percent of the capacitor capacity. Power system 1 by phase control of reactor semiconductor switch 13 and opening/closing of capacitor semiconductor switches 23 and 33
The reactive power compensation operation of is performed as follows. The system voltage of the power system 1 is detected by the instrument transformer 3 and the voltage detector 4, but on the other hand, the voltage setter 5 sets a set voltage as a target value, and the adder 6 sets the system voltage and the set voltage. A voltage deviation value, which is the difference from the voltage, is calculated. This voltage deviation value is input to the proportional-integral regulator 51,
A reactive power command value to be compensated for by the phase control of the reactor 11 is output from the proportional-integral regulator 51, and this reactive power command value is sent to the reactor semiconductor switch via the nonlinear correction circuit 15 and the firing angle regulator 16. 13, this reactor semiconductor switch 13 is phase-controlled, and the delayed reactive power flowing to the reactor 11 is continuously controlled. On the other hand, if the voltage deviation value output from the adder 6 continues to exceed a predetermined value for a certain period of time, an increase command signal for increasing the number of capacitor banks connected to the power grid l is sent to one side. The level detector 55 outputs a lowering command signal to reduce the number of capacitor banks connected to the power system 1 when the voltage deviation value remains below a certain predetermined value for a certain period of time. It is designed to be output from 56. The raise command signal and lower command signal are transmitted to the counter circuit 57, and the counter circuit 57 synchronously turns on or off the capacitor bank according to the count number of the input signal. That is, the phase control of the reactor 11 is controlled by the output signal from the proportional-integral regulator 51 which receives the voltage deviation value, and the opening/closing control of the capacitor bank 22.32 is performed by the level detector 55, 56 and the counter circuit 57 which also receive the voltage deviation value. With this combination, for system voltage fluctuations that cannot be compensated for only by phase control of the reactor 11, the voltage fluctuations can be compensated for in stages by increasing or decreasing the number of capacitor banks connected to the power system l, and the reactor 11 can also compensation is made gentle.

【発明の効果】【Effect of the invention】

この発明によれば、リアクトルの位相制御による系統電
圧変動の連続的な補償と、コンデンサバンクの開閉制御
による系統電圧変動の段階的な補償とが組合わされて連
続的な電圧変動補償動作が達成されるのであるが、コン
デンサバンクの投入・遮断動作はリアクトルの制御応答
の速さに対応した連応性を有するようになっているので
、無効電力補償動作を高速化することができる利点を有
するが、さらにコンデンサバンク数の増減は、設置され
るコンデンサバンク数の多少には関係なく２組のレベル
検出器と１＆ｌのカウンタ回路により制御できるので、
制御用部品の点数が大幅に削減され、全体のコストを低
減できる効果も合わせて有する。According to this invention, continuous compensation for system voltage fluctuations is achieved by combining continuous compensation for system voltage fluctuations through reactor phase control and stepwise compensation for system voltage fluctuations through opening/closing control of capacitor banks. However, since the capacitor bank's closing/closing operations are made to have coordination that corresponds to the speed of the reactor's control response, it has the advantage of speeding up the reactive power compensation operation. Furthermore, the increase or decrease in the number of capacitor banks can be controlled by two sets of level detectors and a 1&l counter circuit, regardless of the number of capacitor banks installed.
The number of control parts is significantly reduced, which also has the effect of reducing overall costs.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明の実施例を示すブロック図であり、第２
図は静止形無効電力補償装置の従来例を示すブロック図
である。 １：電力系統、２：変圧器、３：計器用変圧器、４：電
圧検出器、５：電圧設定器、６，９：加算器、７：電圧
調節器、８：バイアス回路、１１：すアクドル、　１３
；リアクトル用半導体スイ、チ、１５：非線形補正回路
、１６二点弧角調整器、２１，３１：小リアクトル、２
２．３２　Ｆコンデンサ、２３，３３　：コンデンサ用
半導体スイッチ、２５．３５，４５　：バンク選択器、
２６，３６．４６　：同期演夏回路、５１：比例積分調
節器、５５．５６　ニレベル検出器、５７：カウンタ回
路。 第１図FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is a block diagram showing a conventional example of a static var power compensator. 1: Power system, 2: Transformer, 3: Potential transformer, 4: Voltage detector, 5: Voltage setting device, 6, 9: Adder, 7: Voltage regulator, 8: Bias circuit, 11: Step Akudol, 13
; Semiconductor switch for reactor, 15: Nonlinear correction circuit, 16 Two-point arc angle adjuster, 21, 31: Small reactor, 2
2.32 F capacitor, 23,33: Semiconductor switch for capacitor, 25.35,45: Bank selector,
26, 36.46: Synchronous summer circuit, 51: Proportional-integral regulator, 55.56 Ni-level detector, 57: Counter circuit. Figure 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １）電力系統の系統電圧と設定電圧との電圧偏差値に対
応して当該電力系統に接続されるコンデンサバンク数を
コンデンサ用半導体スイッチの開閉により段階的に増減
させるとともに、同じ電力系統に接続されるリアクトル
の容量をリアクトル用半導体スイッチの制御により連続
的に変化させるようになっている静止形無効電力補償装
置において、系統電圧と設定電圧との電圧偏差値から前
記リアクトルが吸収すべき無効電力の指令値を演算する
調節器と、この無効電力指令値に従って前記リアクトル
用半導体スイッチを位相制御する信号を出力するリアク
トル制御手段と、前記電圧偏差値が所定のレベルを越え
たか否かを検出してカウンタに上げ信号または下げ信号
を指令するレベル検出手段と、この上げまたは下げ信号
に対応して電力系統に接続されるコンデンサバンク数の
増減を決定するカウンタとを備えていることを特徴とす
る静止形無効電力補償装置。1) The number of capacitor banks connected to the power grid is increased or decreased in stages by opening and closing semiconductor switches for capacitors in accordance with the voltage deviation value between the grid voltage of the power grid and the set voltage, and the number of capacitor banks connected to the same power grid is In a static type reactive power compensator in which the capacity of a reactor is continuously changed by controlling a semiconductor switch for the reactor, the amount of reactive power to be absorbed by the reactor is determined from the voltage deviation value between the grid voltage and the set voltage. a regulator for calculating a command value; a reactor control means for outputting a signal for controlling the phase of the reactor semiconductor switch according to the reactive power command value; and a reactor control means for detecting whether or not the voltage deviation value exceeds a predetermined level. A stationary stationary device characterized in that it comprises level detection means for commanding a counter to raise or lower the signal, and a counter that determines an increase or decrease in the number of capacitor banks connected to the power grid in response to the raise or lower signal. Type reactive power compensator.