(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機から出力される無効電力Ｑを発電機の運転状態に応じて設定される所定の設定値となるように発電機を励磁して発電機の電圧を調整可能な自動電圧調整手段を用いて、発電機から出力される無効電力Ｑの値を前記所定の設定値に設定しつつ、発電機の出力が発電機を安全に運転するために設けられる運転可能領域内となるように制御する制御部を備える無効電力制御装置であって、
運転可能領域は、発電機の低励磁状態による制限によって決定される低励磁制限境界、発電機の過励磁状態による制限によって決定される過励磁制限境界、及び、発電機の過電流状態による制限によって決定される過電流制限境界により形成され、且つ、有効電力Ｐが正の値の領域であり、
制御部は、発電機から出力される有効電力Ｐを検出する有効電力検出手段による有効電力Ｐの検出値に対応する無効電力Ｑの値を運転可能領域内の進相側の境界に近似する近似式に基づいて算出し、この無効電力Ｑの値を前記所定の設定値として自動電圧調整手段に設定することにより発電機を制御することを特徴とする無効電力制御装置。
【請求項２】
無効電力Ｑの値を算出する近似式は、低励磁制限境界よりも遅相側の無効電力Ｑが算出されるように、運転可能領域における低励磁制限境界に近似する式である請求項１に記載の無効電力制御装置。
【請求項３】
無効電力Ｑの値を算出する近似式は、有効電力検出手段により、運転可能領域内の有効電力Ｐの第１の検出値と該第１の検出値より小さい第２の検出値との間の有効電力Ｐの検出値に対応する無効電力Ｑの値を前記所定の設定値として算出可能な式であり、
0005465734.tif 000013
からなる式であって、定数ａ１，ｂ１及びｃ１が進相側の運転可能領域に近似するように決定される請求項１又は２に記載の無効電力制御装置。
【請求項４】
無効電力Ｑの値を算出する近似式は、有効電力検出手段により、運転可能領域内の有効電力Ｐの第１の検出値と該第１の検出値より小さい第２の検出値との間の有効電力Ｐの検出値に対応する無効電力Ｑの値を前記所定の設定値として算出可能な式であり、
0005465734.tif 000014
からなる式であって、定数ｂ２及びｃ２が進相側の運転可能領域に近似するように決定される請求項１又は２に記載の無効電力制御装置。
【請求項５】
無効電力Ｑの値を算出する近似式は、有効電力検出手段により、運転可能領域内の有効電力Ｐの第１の検出値と該第１の検出値より小さい第２の検出値との間の有効電力Ｐの検出値に対応する無効電力Ｑの値を前記所定の設定値として算出可能な式であり、
第１の検出値と第２の検出値との間を複数の区間に分割し、この区間ごとに対応する無効電力Ｑを算出可能な式である請求項１又は２に記載の無効電力制御装置。
【請求項６】
無効電力Ｑの値を算出する近似式は、有効電力検出手段により、運転可能領域内の有効電力Ｐの第１の検出値と該第１の検出値より小さい第２の検出値との間の有効電力Ｐの検出値に対応する無効電力Ｑの値を前記所定の設定値として算出可能な式であり、
第１の検出値と第２の検出値との間を複数の区間に分割し、この区間ごとに対応する無効電力Ｑを算出可能な請求項３又は４に記載の式である請求項１又は２に記載の無効電力制御装置。
【請求項７】
有効電力Ｐの第１の検出値は、発電機の定格値である請求項３〜６のいずれか１項に記載の無効電力制御装置。
【請求項８】
無効電力Ｑの値を算出する近似式は、低励磁制限境界又は過電流制限境界よりも遅相側の無効電力Ｑが算出されるように、運転可能領域における低励磁制限境界に近似する第１の式と過電流制限境界に近似する第２の式とからなる請求項１に記載の無効電力制御装置。
【請求項９】
有効電力検出手段により検出される有効電力Ｐの検出値に対応する無効電力Ｑの値を請求項１〜８のいずれか１項に記載の近似式に基づいて算出し、この無効電力Ｑの値を前記所定の設定値として自動電圧調整手段に設定して発電機を運転する第１の運転モードと、有効電力Ｐの検出値に関係なく一定の無効電力Ｑの値を前記所定の設定値として自動電圧調整手段に設定して発電機を運転する第２の運転モードと、を選択可能な運転モード選択手段を備える請求項１〜８のいずれか１項に記載の無効電力制御装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の無効電力制御装置を用いて発電機を運転する方法であって、
有効電力検出手段により発電機から出力される有効電力Ｐを検出する第１のステップと、
無効電力制御装置の制御部により有効電力検出手段が検出した有効電力Ｐの検出値に対応する無効電力Ｑの値を運転可能領域内の進相側の境界に近似する近似式に基づいて算出する第２のステップと、
無効電力制御装置の制御部によりこの算出された無効電力Ｑの値を前記所定の設定値として自動電圧調整手段に設定する第３のステップと、
無効電力制御装置が設定した無効電力Ｑの前記所定の設定値となるように自動電圧調整手段を調整する第４のステップと、
自動電圧調整手段により発電機から出力される無効電力Ｑを調整する第５のステップと、
を備えることを特徴とする無効電力制御装置を用いて発電機を運転する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機から出力される無効電力を所定の値に設定しつつ、発電機を安全に運転するために設けられる運転可能領域内に発電機の出力を制御する無効電力制御装置及び該無効電力制御装置を用いて発電機を運転する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電力システムでは、負荷設備の正常な運転を保証するとともに、過電圧による寿命低下や絶縁破壊から電力系統設備を保護するために、受電端の電圧Ｖｒを定格電圧に保つ必要があった。
【０００３】
この受電端の電圧Ｖｒは、送電端の電圧Ｖｓに対して送電線路の抵抗（成分）Ｒ及びリアクタンス（成分）Ｘによる電圧降下の影響によって低下する。また、送電線路のリアクタンスＸには、インダクタンス（成分）Ｌと対地静電容量（成分）Ｃとが含まれる。このインダクタンスＬは、エネルギーを蓄積することにより電流の上昇を抑制し、エネルギーを放出することにより電流の減少を抑制する働き（無効電力損失）を有する。また、対地静電容量Ｃは、エネルギーを蓄積することにより電圧の上昇を抑制し、エネルギーを放出することにより電圧の減少を抑制する働き（無効電力損失）を有する。
【０００４】
負荷設備にも、送電線路と同様に、抵抗（成分）Ｒとインダクタンス（成分）Ｌと対地静電容量（成分）Ｃとが含まれている。発電機は、これらの送電線路及び負荷設備のインダクタンスＬ及び対地静電容量Ｃによる無効電力損失に見合う無効電力Ｑを送電線路及び負荷設備に供給することにより、受電端の電圧Ｖｒが送電端の電圧Ｖｓに保たれるように制御されている。
【０００５】
発電機から供給する無効電力Ｑを制御する無効電力制御方式の中には、無効電力定値制御方式（以下、単に「ＡＱＲ制御方式」と略する）と呼ばれる方式がある。このＡＱＲ制御方式は、図１０に示すように、発電機１から出力される出力電圧Ｖｇを検出する計器用変圧器（以下、単に「ＰＴ」と略する）２と、発電機１の出力電流Ｉｇを検出する計器用変流器（以下、単に「ＣＴ」と略する）３と、発電機１に供給させる無効電力Ｑを設定する無効電力設定器（以下、単に「ＡＱＲ設定器」と略する）４Ａと、ＡＱＲ設定器４Ａに設定された無効電力Ｑの設定値に基づき、発電機１の無効電力Ｑを調整可能な自動無効電力制御装置（以下、単に「ＡＱＲ」と略する）５Ａと、発電機１の出力電圧Ｖｇを設定するための電圧設定器（以下、単に「９０Ｒ」と略する）６と、９０Ｒ６に設定された発電機１の出力電圧Ｖｇに基づき、発電機１の出力電圧Ｖｇを調整する自動電圧調整装置（以下、単に「ＡＶＲ」と略する）７と、ＡＶＲ７に従って発電機１を励磁する励磁装置８とを備えるシステムによって構成される。そして、ＡＱＲ制御方式は、ＡＱＲ設定器４Ａに設定されている無効電力Ｑで一定となるように無効電力Ｑを制御する方式である（特許文献１  段落［０００２］〜［０００４］参照）。
【０００６】
このＡＱＲ制御方式では、ＰＴ２で検出された発電機１の出力電圧Ｖｇと、ＣＴ３で検出された出力電流ＩｇとをＡＱＲ５Ａに入力し、この発電機１の出力電圧Ｖｇと出力電流Ｉｇとから無効電力Ｑを検出する。そして、ＡＱＲ５Ａでは、ＡＱＲ設定器４Ａに設定されている、電力系統に供給する無効電力（基準無効電力）Ｑ０と比較し、偏差があれば９０Ｒ６を制御して、無効電力Ｑが基準無効電力Ｑ０で一定となるように発電機１の出力電圧Ｖｇを制御している。
【０００７】
無効電力Ｑの供給に過不足が生じると、受電端の電圧Ｖｒが大きく変動する。特に、発電機１が負担する負荷が無負荷又は軽負荷の場合、受電端の電圧Ｖｒは、送電端の電圧Ｖｓより上昇し、過電圧の原因となりやすい（フェランチ効果）。
【０００８】
このような事象による受電端電圧Ｖｒの適正な範囲の逸脱を防止するため、発電機１には、電力系統の状態や潮流に応じた無効電力Ｑの出力が求められる。一方、発電機１には図１１で示すように、安全に運転できる出力の許容範囲（運転可能領域）Ａが決められており、この運転可能領域Ａ内に発電機１の出力が納まるように制御される。
【０００９】
この運転可能領域Ａは、横軸（Ｘ軸）に有効電力Ｐ［Ｗ］をとり、縦軸（Ｙ軸）に無効電力＋Ｑ（遅相），−Ｑ（進相）［Ｖａｒ］をとり、その発電機１が取り得る出力の許容範囲の境界（線）を運転可能曲線Ｂで表現している。
【００１０】
発電機１の運転可能領域Ａは、発電機１の３つの条件から決定される運転可能曲線Ｂによって囲まれる領域である。運転可能曲線Ｂは、励磁装置８から供給される励磁電流Ｉｅが増加すること（過励磁状態）により発生する回転子コイル温度による制限条件によって決定される過励磁制限曲線（過励磁制限境界）Ｂ１と、発電機１の出力電流Ｉｇが増加すること（過電流状態）により発生する固定子コイル温度による制限条件によって決定される過電流制限曲線（過電流制限境界）Ｂ２と、励磁装置８から供給される励磁電流Ｉｅが減少すること（低励磁状態）により発生する固定子端部の温度上昇による制限条件によって決定される低励磁制限曲線（低励磁制限境界）Ｂ３とから構成される。発電機１の運転可能領域Ａは、この過励磁制限曲線Ｂ１と過電流制限曲線Ｂ２と低励磁制限曲線Ｂ３とによって囲まれ、且つ、有効電力Ｐが正の範囲（Ｐ≧０）の領域である。
【００１１】
そして、発電機１が供給する無効電力Ｑは、この運転可能領域Ａ内で、負荷の状態に合わせて予め決められた所定の値の中から適切な基準無効電力Ｑ０の設定値Ｑｎ（ｎ＝１，…）を選択して、この基準無効電力Ｑ０の設定値Ｑｎに基づいて供給される。この基準無効電力Ｑ０は、４段階に変更可能に構成されており、基準無効電力Ｑ０の設定値Ｑｎは、４つの無効電力Ｑの値ｑ１〜ｑ４から構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平１０−０２８３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、基準無効電力Ｑ０の設定値Ｑｎが一定値であるため、小型の水力発電設備のような供給可能な無効電力Ｑが少ない発電機１では、夜間の軽負荷時（又は無負荷時）に必要な無効電力Ｑを供給できず、他の電力設備から無効電力Ｑを供給しなければならなかった。
【００１４】
しかも、図１１に示されているように、この基準無効電力Ｑ０の設定値Ｑｎは、定格点近傍の有効電力Ｐの値（Ｐｒ近傍）に対応する運転可能領域Ａ内の無効電力Ｑの値を一定値として設定しており、有効電力Ｐの定格点から低い範囲では、取り得る無効電力Ｑの値に余裕を残していた。
【００１５】
よって、本発明は、かかる事情に鑑み、有効電力Ｐの値に関係なく供給可能な無効電力Ｑを増加させることができる無効電力制御装置及び該無効電力制御装置を用いて発電機を運転する方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る無効電力制御装置は、発電機から出力される無効電力Ｑを発電機の運転状態に応じて設定される所定の設定値となるように発電機を励磁して発電機の電圧を調整可能な自動電圧調整手段を用いて、発電機から出力される無効電力Ｑの値を前記所定の設定値に設定しつつ、発電機の出力が発電機を安全に運転するために設けられる運転可能領域内となるように制御する制御部を備え、運転可能領域は、発電機の低励磁状態による制限によって決定される低励磁制限境界、発電機の過励磁状態による制限によって決定される過励磁制限境界、及び、発電機の過電流状態による制限によって決定される過電流制限境界により形成され、且つ、有効電力Ｐが正の値の領域であり、制御部は、発電機から出力される有効電力Ｐを検出する有効電力検出手段による有効電力Ｐの検出値に対応する無効電力Ｑの値を運転可能領域内の進相側の境界に近似する近似式に基づいて算出し、この無効電力Ｑの値を前記所定の設定値として自動電圧調整手段に設定することにより発電機を制御することを特徴とする。
【００１７】
かかる構成によれば、発電機が出力する無効電力Ｑは、有効電力検出手段により検出される有効電力Ｐの検出値に基づく所定の設定値に設定される。制御部は、この所定の無効電力Ｑの設定値を運転可能領域内の進相側の境界に近似する近似式に基づいて算出する。算出された所定の無効電力Ｑの設定値は、有効電力Ｐの検出値に対応して求められ、運転可能領域内の進相側の境界近傍となるように設定される。つまり、この所定の無効電力Ｑの設定値は、定格点近傍の有効電力Ｐの値に対応する運転可能領域内の無効電力Ｑの一定値より、進相側に大きい値を取ることができる。しかも、所定の無効電力Ｑの設定値は、有効電力Ｐの検出値に対応して設定されているため、有効電力Ｐが定格点近傍においても、運転可能領域内の進相側の境界近傍となるように設定することができ、運転可能領域から外れることのないように設定される。このようにして、制御部は、有効電力Ｐの値に関係なく供給可能な無効電力Ｑを増加させることができる。
【００１８】
また、本発明によれば、無効電力Ｑの値を算出する近似式は、低励磁制限境界よりも遅相側の無効電力Ｑが算出されるように、運転可能領域における低励磁制限境界に近似する式であることが好ましい。
【００１９】
かかる構成によれば、制御部は、近似式に基づいて、運転可能領域内の進相側の境界近傍であって低励磁制限境界よりも遅相側の無効電力Ｑの値を所定の設定値として算出することができる。
【００２０】
また、本発明によれば、無効電力Ｑの値を算出する近似式は、有効電力検出手段により、運転可能領域内の有効電力Ｐの第１の検出値と該第１の検出値より小さい第２の検出値との間の有効電力Ｐの検出値に対応する無効電力Ｑの値を前記所定の設定値として算出可能な式であり、
0005465734.tif 000002
からなる式であって、定数ａ１，ｂ１及びｃ１が進相側の運転可能領域に近似するように決定されることが好ましい。
【００２１】
かかる構成によれば、制御部は、
0005465734.tif 000003
からなる近似式に基づいて、有効電力Ｐの検出値ごとに、運転可能領域内の進相側の境界近傍であって低励磁制限境界よりも遅相側の無効電力Ｑの値を算出することができる。
【００２２】
また、本発明によれば、無効電力Ｑの値を算出する近似式は、有効電力検出手段により、運転可能領域内の有効電力Ｐの第１の検出値と該第１の検出値より小さい第２の検出値との間の有効電力Ｐの検出値に対応する無効電力Ｑの値を前記所定の設定値として算出可能な式であり、
0005465734.tif 000004
からなる式であって、定数ｂ２及びｃ２が進相側の運転可能領域に近似するように決定されることが好ましい。
【００２３】
かかる構成によれば、制御部は、
0005465734.tif 000005
からなる近似式に基づいて、有効電力Ｐの検出値ごとに、運転可能領域内の進相側の境界近傍であって低励磁制限境界よりも遅相側の無効電力Ｑの値を算出することができる。
【００２４】
また、本発明によれば、無効電力Ｑの値を算出する近似式は、有効電力検出手段により、運転可能領域内の有効電力Ｐの第１の検出値と該第１の検出値より小さい第２の検出値との間の有効電力Ｐの検出値に対応する無効電力Ｑの値を前記所定の設定値として算出可能な式であり、第１の検出値と第２の検出値との間を複数の区間に分割し、この区間ごとに対応する無効電力Ｑを算出可能な式であることが好ましい。
【００２５】
かかる構成によれば、制御部は、第１の検出値と第２の検出値との間を分割する複数の区間のうち、有効電力Ｐの検出値が含まれる所定の有効電力Ｐの区間に対応する、運転可能領域内の進相側の境界近傍であって低励磁制限境界よりも遅相側の無効電力Ｑの値を所定の無効電力Ｑの設定値として算出することができる。
【００２６】
また、本発明によれば、無効電力Ｑの値を算出する近似式は、有効電力検出手段により、運転可能領域内の有効電力Ｐの第１の検出値と該第１の検出値より小さい第２の検出値との間の有効電力Ｐの検出値に対応する無効電力Ｑの値を前記所定の設定値として算出可能な式であり、第１の検出値と第２の検出値との間を複数の区間に分割し、この区間ごとに対応する無効電力Ｑを算出可能な前記近似式であることが好ましい。
【００２７】
かかる構成によれば、制御部は、第１の検出値と第２の検出値との間を分割する複数の区間のうち、有効電力Ｐの検出値が含まれる所定の有効電力Ｐの区間ごとの所定の近似式（例えば、
0005465734.tif 000006
や
0005465734.tif 000007
など）に基づいて、有効電力Ｐの検出値ごとに、運転可能領域内の進相側の境界近傍であって低励磁制限境界よりも遅相側の無効電力Ｑの値を算出して、その値を有効電力Ｐの検出値ごとに対応する所定の設定値として設定することができる。
【００２８】
また、本発明によれば、有効電力Ｐの第１の検出値は、発電機の定格値であることが好ましい。
【００２９】
かかる構成によれば、制御部が取り得る所定の無効電力Ｑの設定値は、発電機の有効電力Ｐの定格値近傍から第２の検出値までの間で、運転可能領域内の進相側の境界近傍となるように設定することができる。
【００３０】
また、本発明によれば、無効電力Ｑの値を算出する近似式は、低励磁制限境界又は過電流制限境界よりも遅相側の無効電力Ｑが算出されるように、運転可能領域における低励磁制限境界に近似する第１の式と過電流制限境界に近似する第２の式とからなることが好ましい。
【００３１】
かかる構成によれば、制御部は、第１の式と第２の式とからなる２つの近似式に基づいて、運転可能領域内の進相側の境界近傍であって低励磁制限境界又は過電流制限境界よりも遅相側の無効電力Ｑの値を所定の設定値として算出することができる。
【００３２】
また、本発明によれば、有効電力検出手段により検出される有効電力Ｐの検出値に対応する無効電力Ｑの値を上記記載の近似式に基づいて算出し、この無効電力Ｑの値を前記所定の設定値として自動電圧調整手段に設定して発電機を運転する第１の運転モードと、有効電力Ｐの検出値に関係なく一定の無効電力Ｑの値を前記所定の設定値として自動電圧調整手段に設定して発電機を運転する第２の運転モードと、を選択可能な運転モード選択手段を備えることが好ましい。
【００３３】
かかる構成によれば、発電機に求められている供給すべく無効電力Ｑの値によって、運転モード選択手段で運転モードを選択することができる。つまり、進相側の無効電力Ｑを大きく取る必要がある場合、第１の運転モードを選択し、進相側の無効電力Ｑを大きく取る必要がない場合、第２の運転モードを選択することができる。
【００３４】
本発明に係る無効電力制御装置を用いて発電機を運転する方法は、上記無効電力制御装置を用いて発電機を運転する方法であって、有効電力検出手段により発電機から出力される有効電力Ｐを検出する第１のステップと、無効電力制御装置の制御部により有効電力検出手段が検出した有効電力Ｐの検出値に対応する無効電力Ｑの値を運転可能領域内の進相側の境界に近似する近似式に基づいて算出する第２のステップと、無効電力制御装置の制御部によりこの算出された無効電力Ｑの値を前記所定の設定値として自動電圧調整手段に設定する第３のステップと、無効電力制御装置が設定した無効電力Ｑの前記所定の設定値となるように自動電圧調整手段を調整する第４のステップと、自動電圧調整手段により発電機から出力される無効電力Ｑを調整する第５のステップと、を備えることを特徴とする。
【００３５】
かかる構成によれば、発電機が出力する無効電力Ｑは、有効電力検出手段により検出される有効電力Ｐの検出値に基づく所定の設定値に設定される。制御部は、この所定の無効電力Ｑの設定値を運転可能領域内の進相側の境界に近似する近似式に基づいて算出する。算出された所定の無効電力Ｑの設定値は、有効電力Ｐの検出値に対応して求められ、運転可能領域内の進相側の境界近傍となるように設定される。つまり、この所定の無効電力Ｑの設定値は、定格点近傍の有効電力Ｐの値に対応する運転可能領域内の無効電力Ｑの一定値より、進相側に大きい値を取ることができる。しかも、所定の無効電力Ｑの設定値は、有効電力Ｐの検出値に対応して設定されているため、有効電力Ｐが定格点近傍においても、運転可能領域内の進相側の境界近傍となるように設定することができ、運転可能領域から外れることのないように設定される。このようにして、制御部は、有効電力Ｐの値に関係なく供給可能な無効電力Ｑを増加させることができる。
【発明の効果】
【００３６】
以上の如く、本発明に係る無効電力制御装置及び該無効電力制御装置を用いて発電機を運転する方法によれば、有効電力Ｐの値に関係なく供給可能な無効電力Ｑを増加させることができることができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電力システムのブロック図である。
【図２】同実施形態に係る無効電力制御装置により無効電力Ｑを制御する発電機の運転可能領域を表す図であって、（ａ）は、その全体図を示し、（ｂ）は、（ａ）の要部ａの拡大図を示す。
【図３】同実施形態に係る無効電力制御装置による無効電力Ｑの設定のフローチャートを示す。
【図４】同実施形態に係る無効電力制御装置による無効電力Ｑの設定のフローチャートを示す。
【図５】同実施形態に係る無効電力制御装置による無効電力Ｑの設定のフローチャートを示す。
【図６】本発明の第２実施形態に係る無効電力制御装置により無効電力Ｑを制御する発電機の運転可能領域を表す図であって、（ａ）は、その全体図を示し、（ｂ）は、（ａ）の要部ｂの拡大図を示す。
【図７】本発明の第３実施形態に係る無効電力制御装置により無効電力Ｑを制御する発電機の運転可能領域を表す図であって、（ａ）は、その全体図を示し、（ｂ）は、（ａ）の要部ｃの拡大図を示す。
【図８】本発明の第４実施形態に係る無効電力制御装置により無効電力Ｑを制御する発電機の運転可能領域を表す図であって、（ａ）は、その全体図を示し、（ｂ）は、（ａ）の要部ｄの拡大図を示す。
【図９】本発明の第５実施形態に係る無効電力制御装置により無効電力Ｑを制御する発電機の運転可能領域を表す図であって、（ａ）は、その全体図を示し、（ｂ）は、（ａ）の要部ｅの拡大図を示す。
【図１０】従来技術の電力システムのブロック図である。
【図１１】従来技術の無効電力制御装置により無効電力Ｑを制御する発電機の運転可能領域を表す全体図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明の第１実施形態に係る無効電力制御装置（以下、単に「ＡＱＲ」と略する）について、図１〜図５を参照しつつ説明する。図１に示すように、本実施形態に係るＡＱＲ５は、送電線路に接続されて系統連系される発電機１に付属して、主に送電線路及び負荷設備に無効電力Ｑを供給する電力システムに設けられる。
【００３９】
電力システムは、発電機１から出力される出力電圧Ｖｇを検出する計器用変圧器（電圧検出手段，以下、単に「ＰＴ」と略する）２と、発電機１の出力電流Ｉｇを検出する計器用変流器（電流検出手段，以下、単に「ＣＴ」と略する）３と、発電機１に供給させる無効電力Ｑを設定する無効電力設定器（以下、単に「ＡＱＲ設定器」と略する）４と、ＡＱＲ設定器４に設定された無効電力Ｑの設定値に基づき、発電機１の無効電力Ｑを調整可能な無効電力制御装置（以下、単に「ＡＱＲ」と略する）５と、発電機１の出力電圧Ｖｇを設定するための電圧設定器（以下、単に「９０Ｒ」と略する）６と、９０Ｒ６に設定された発電機１の出力電圧Ｖｇに基づき、発電機１の出力電圧Ｖｇを調整する自動電圧調整装置（自動電圧調整手段，以下、単に「ＡＶＲ」と略する）７と、ＡＶＲ７に従って発電機１を励磁する励磁装置８とを備える。
【００４０】
発電機１は、３相交流発電機であって、具体的には、水力発電設備等の小型の同期発電機である。
【００４１】
ＰＴ２は、発電機１の主回路に接続されて、発電機１が出力する有効電力Ｐ及び無効電力Ｑを検出するために、発電機１の出力電圧Ｖｇを検出する。そして、ＰＴ２は、ＡＱＲ５及び９０Ｒ６に接続されて、検出された出力電圧ＶｇをＡＱＲ５及び９０Ｒ６に入力する。
【００４２】
ＣＴ３は、発電機１の主回路に接続されて、発電機１が出力する有効電力Ｐ及び無効電力Ｑを検出するために、発電機１の出力電流Ｉｇを検出する。そして、ＣＴ３は、ＡＱＲ５及び９０Ｒ６に接続されて、検出された出力電流ＩｇをＡＱＲ５及び９０Ｒ６に入力する。
【００４３】
ＡＱＲ設定器４は、ＡＱＲ５が発電機１に供給させる無効電力Ｑ（基準無効電力Ｑ０）を設定する切替スイッチである。ＡＱＲ設定器４は、有効電力Ｐの検出値ｐｏごとに対応して無効電力Ｑの値が進相側に大きくなる設定値ＱｎをＡＱＲ５に設定して発電機１を運転可能な第１の運転モードと、有効電力Ｐの検出値ｐｏに関係ない所定の一定値である設定値ＱｎをＡＱＲ５に設定して発電機１を運転可能な第２の運転モードとを切り換え可能な運転モード選択手段としても機能する。
【００４４】
この基準無効電力Ｑ０は、５段階に変更可能に構成されている。基準無効電力Ｑ０の設定値Ｑｎは、有効電力Ｐの検出値ｐｏに関係なく一定値である第１〜第４の設定値Ｑ１〜Ｑ４と、有効電力Ｐの検出値ｐｏごとに対応して無効電力Ｑの値が進相側に大きくなる第５の設定値Ｑ５とをからなる。
【００４５】
第１〜第４の設定値Ｑ１〜Ｑ４は、第２の運転モードに対応している。第１の設定値Ｑ１は、図２（ａ）に示すように、遅相側の無効電力Ｑを２段階に分けたうちの一方の設定値（遅相側の任意の一定値，遅相２段設定値；Ｑ１＝ｑ１）である。第２の設定値Ｑ２は、２段階に分けた遅相側の無効電力Ｑのうちの他方の設定値（進相側の任意の一定値，遅相１段設定値；Ｑ２＝ｑ２）である。第３の設定値Ｑ３は、力率が１である設定値（力率１設定値；Ｑ３＝ｑ３＝０）である。第４の設定値Ｑ４は、進相側の無効電力Ｑの任意の設定値（進相１段設定値；Ｑ４＝ｑ４）である。
【００４６】
第５の設定値Ｑ５は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、第１の運転モードに対応している。第５の設定値Ｑ５は、ＰＴ２及びＣＴ３から検出された有効電力Ｐの検出値ｐｏに対応する無効電力Ｑの値を運転可能領域Ａ内の進相側の境界に近似する近似式に基づいて算出される設定値（進相２段設定値；Ｑ５）である。無効電力Ｑの値を算出する近似式は、低励磁制限曲線（低励磁制限境界）Ｂ３よりも遅相側の無効電力Ｑが算出されるように、運転可能領域Ａにおける低励磁制限曲線Ｂ３に近似する式である。
【００４７】
具体的には、無効電力Ｑの値を算出する近似式（以下、他の実施形態における近似式と区別するため、「第１の近似式」と称する）Ｆ１は、運転可能領域Ａ内の有効電力Ｐの第１の検出値ｐ１と該第１の検出値ｐ１より小さい第２の検出値ｐ２との間の有効電力Ｐの検出値ｐｏに対応する無効電力Ｑの値を第５の設定値Ｑ５として算出可能な下記の式である。なお、有効電力Ｐの第１の検出値ｐ１は、発電機１の定格値ｐｒである。第２の検出値ｐ２は、低励磁制限曲線Ｂ３において、系統運用上必要と判断される最大の進相側無効電力Ｑを出力する運転点に対応する有効電力Ｐの値である。
【数１】
0005465734.tif 000008
【００４８】
ＡＱＲ５は、図１に示すように、発電機１から出力される有効電力Ｐを検出する有効電力検出手段５１と、発電機１から出力される無効電力Ｑを検出する無効電力検出手段５２と、発電機１から出力される無効電力Ｑを発電機１の運転状態に応じて設定される所定の設定値Ｑｎとなるように制御する制御部５３とを備える。
【００４９】
有効電力検出手段５１は、ＰＴ２及びＣＴ３に接続されて、ＰＴ２及びＣＴ３から入力される発電機１の出力電圧Ｖｇ及び出力電流Ｉｇから有効電力Ｐの検出値ｐｏを検出する。
【００５０】
無効電力検出手段５２は、ＰＴ２及びＣＴ３に接続されて、ＰＴ２及びＣＴ３から入力される発電機１の出力電圧Ｖｇ及び出力電流Ｉｇから無効電力Ｑの検出値ｑｏを検出する。
【００５１】
制御部５３は、発電機１を励磁して発電機１の出力電圧Ｖｇを調整可能なＡＶＲ７を用いて、発電機１から出力される無効電力Ｑの値を所定の設定値Ｑｎに設定しつつ、発電機１の出力が運転可能領域Ａ内となるように制御する。
【００５２】
制御部５３は、発電機１に供給させる無効電力Ｑの値を演算する演算部５４と、演算部５４により求められた無効電力Ｑの設定値Ｑｎに基づいて９０Ｒ６を制御する無効電力制御部５５とを備える。
【００５３】
演算部５４は、有効電力検出手段５１による有効電力Ｐの検出値ｐｏに対応する無効電力Ｑの値を前記第１の近似式Ｆ１に基づいて算出し、この無効電力Ｑの値を前記所定の設定値Ｑｎ（Ｑ１〜Ｑ５）としてＡＱＲ５に設定するために、無効電力制御部５５に出力する。
【００５４】
無効電力制御部５５は、無効電力検出手段５２により検出された無効電力Ｑの検出値ｑｏと、演算部５４で設定された発電機１の無効電力Ｑの設定値Ｑｎとを比較して、偏差量△ｑ（＝Ｑｎ−ｑｏ）を９０Ｒ６に入力する。
【００５５】
９０Ｒ６は、ＡＱＲ５に接続されて、ＡＱＲ５からの偏差量△ｑに基づいてＡＶＲ７を制御する。９０Ｒ６は、発電機１が送電線路や負荷設備に供給する基準無効電力Ｑ０となるように、発電機１の出力電圧Ｖｇを設定するために設けられている。つまり、９０Ｒ６は、発電機１の出力電圧Ｖｇが発電機１から出力される無効電力Ｑを偏差量△ｑ相当分となる調整電圧値△Ｖを算出して、ＡＶＲ７に入力することによりＡＶＲ７を制御する。
【００５６】
ＡＶＲ７は、９０Ｒ６からの調整電圧値△Ｖに基づいて、発電機１の出力（出力電流Ｉｇ及び出力電圧Ｖｇ、言い換えると、有効電力Ｐ及び無効電力Ｑ）を励磁装置８で制御して調整する。
【００５７】
励磁装置８は、発電機１を励磁して発電機１の出力を制御（変更）するための励磁電流Ｉｅを出力する。
【００５８】
次に、本実施形態に係るＡＱＲ５を用いて発電機１を運転する方法について、図３〜図５を参酌しつつ説明する。
【００５９】
まず、図３に示すように、発電機１に供給させる無効電力Ｑの設定値ＱｎをＡＱＲ設定器４に設定する（ステップＳ１）。そして、第１の設定値Ｑ１がＡＱＲ設定器４に設定される（ステップＳ２でＹＥＳ）と、基準無効電力Ｑ０を遅相２段設定値Ｑ１とするＡＱＲ運転が行われる。つまり、ＡＱＲ設定器４から制御部５３の演算部５４にｑ１が入力され（ステップＳ３）、演算部５４から無効電力制御部５５にｑ１が入力される。
【００６０】
第２の設定値Ｑ２がＡＱＲ設定器４に設定される（ステップＳ２でＮＯ、ステップＳ４でＹＥＳ）と、基準無効電力Ｑ０を遅相１段設定値Ｑ２とするＡＱＲ運転が行われる。つまり、ＡＱＲ設定器４から制御部５３の演算部５４にｑ２が入力され（ステップＳ５）、演算部５４から無効電力制御部５５にｑ２が入力される。
【００６１】
また、図４に示すように、第３の設定値Ｑ３がＡＱＲ設定器４に設定される（ステップＳ４でＮＯ、ステップＳ６でＹＥＳ）と、基準無効電力Ｑ０を力率１設定値Ｑ３とするＡＱＲ運転が行われる。つまり、ＡＱＲ設定器４から制御部５３の演算部５４にｑ３が入力され（ステップＳ７）、演算部５４から無効電力制御部５５にｑ３が入力される。
【００６２】
第４の設定値Ｑ４がＡＱＲ設定器４に設定される（ステップＳ６でＮＯ、ステップＳ８でＹＥＳ）と、基準無効電力Ｑ０を進相１段設定値Ｑ４とするＡＱＲ運転が行われる。つまり、ＡＱＲ設定器４から制御部５３の演算部５４にｑ４が入力され（ステップＳ９）、演算部５４から無効電力制御部５５にｑ４が入力される。
【００６３】
また、図５に示すように、第５の設定値Ｑ５がＡＱＲ設定器４に設定される（ステップＳ８でＮＯ、ステップＳ１０でＹＥＳ）と、基準無効電力Ｑ０を進相２段設定値Ｑ５とするＡＱＲ運転が行われる。つまり、ＡＱＲ設定器４から制御部５３の演算部５４に進相２段運転である旨の信号が入力され、その旨が演算部５４から無効電力制御部５５に入力される。
【００６４】
有効電力検出手段５１は、ＰＴ２及びＣＴ３から入力された発電機１の出力電圧Ｖｇ及び出力電流Ｉｇから、発電機１から出力される有効電力Ｐ（の検出値ｐｏ）を検出する（ステップＳ１１，本発明の「第１のステップ」に相当）。
【００６５】
有効電力検出手段５１は、検出した有効電力Ｐの検出値ｐｏを制御部５３の演算部５４に入力する。演算部５４は、この有効電力Ｐの検出値ｐｏに対応する第５の設定値Ｑ５を第１の近似式Ｆ１に基づいて算出する（ステップＳ１２，本発明の「第２のステップ」に相当）。
【００６６】
演算部５４は、この算出された無効電力Ｑの値を第５の設定値Ｑ５として無効電力制御部５５に入力する（ステップＳ１３）。
【００６７】
無効電力制御部５５は、このようにして演算部５４から入力された無効電力Ｑの設定値Ｑｎと、無効電力検出手段５２で検出された無効電力Ｑの検出値ｑｏとを比較して、その偏差量△ｑを９０Ｒ６に入力する。つまり、無効電力制御部５５は、無効電力検出手段５２から検出される無効電力Ｑの検出値ｑｏがこの設定値Ｑｎとなるように９０Ｒ６を制御する（ステップＳ１４，本発明の「第３のステップ」に相当）。
【００６８】
９０Ｒ６は、ＡＱＲ５が設定した無効電力Ｑの前記所定の設定値Ｑｎとなるように、調整電圧値△Ｖを出力して、ＡＶＲ７を調整する（本発明の「第４のステップ」に相当）。
【００６９】
ＡＶＲ７は、９０Ｒ６からの調整電圧値△Ｖに基づき励磁装置８を制御して、発電機１から出力される無効電力Ｑを調整する（本発明の「第５のステップ」に相当）。
【００７０】
このようにして、発電機１が出力する無効電力Ｑは、有効電力検出手段５１により検出される有効電力Ｐの検出値ｐｏに基づく所定の設定値Ｑｎに設定される。制御部５３は、この所定の無効電力Ｑの設定値Ｑｎを運転可能領域Ａ内の進相側の境界に近似する第１の近似式Ｆ１に基づいて算出する。算出された所定の無効電力Ｑの設定値Ｑｎは、有効電力Ｐの検出値ｐｏに対応して求められ、運転可能領域Ａ内の進相側の境界近傍となるように設定される。つまり、この所定の無効電力Ｑの設定値Ｑｎは、定格点近傍の有効電力Ｐの値に対応する運転可能領域Ａ内の無効電力Ｑの一定値（ｑ４）より、進相側に大きい値（遅相側に小さい値）を取ることができる。しかも、所定の無効電力Ｑの設定値Ｑｎは、有効電力Ｐの検出値ｐｏに対応して設定されているため、有効電力Ｐが定格点ｐｒ近傍においても、運転可能領域Ａ内の進相側の境界近傍となるように設定することができ、運転可能領域Ａから外れることのないように設定される。このようにして、制御部５３は、有効電力Ｐの値に関係なく供給可能な無効電力Ｑを増加させることができる。
【００７１】
また、制御部５３は、第１の近似式Ｆ１に基づいて、運転可能領域Ａ内の進相側の境界近傍であって低励磁制限境界Ｂ３よりも遅相側の無効電力Ｑの値を所定の設定値Ｑｎとして算出することができる。そして、制御部５３は、第１の近似式Ｆ１に基づいて、有効電力Ｐの検出値ｐｏごとに、運転可能領域Ａ内の進相側の境界近傍であって低励磁制限境界Ｂ３よりも遅相側の無効電力Ｑの値を算出することができる。
【００７２】
制御部５３が取り得る所定の無効電力Ｑの設定値Ｑｎは、発電機１の有効電力Ｐの定格値ｐｒ近傍から第２の検出値ｐ２までの間で、運転可能領域Ａ内の進相側の境界近傍となるように設定することができる。
【００７３】
発電機１に求められている供給すべく無効電力Ｑの値によって、運転モード選択手段で運転モードを選択することができる。つまり、進相側の無効電力Ｑを大きく取る必要がある場合、第１の運転モードを選択し、進相側の無効電力Ｑを大きく取る必要がない場合、第２の運転モードを選択することができる。
【００７４】
次に、第２実施形態に係る無効電力制御装置（以下、単に「ＡＱＲ」と略する）について、図１及び図６を参照しつつ説明する。第２実施形態に係るＡＱＲ１０５は、第１実施形態に係るＡＱＲ５の変形例である。特に、ＡＱＲ１０５の第１〜第４の設定値Ｑ１〜Ｑ４については、第１実施形態に係るＡＱＲ５の第１〜第４の設定値Ｑ１〜Ｑ４と同じであるため、その説明を省略し、第５の設定値Ｑ１０５の設定方法について、詳細に説明する。
【００７５】
第５の設定値Ｑ１０５は、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、ＰＴ２及びＣＴ３から検出された有効電力Ｐの検出値ｐｏに対応する無効電力Ｑの値を運転可能領域Ａ内の進相側の境界に近似する近似式に基づいて算出される設定値（進相２段設定値；Ｑ１０５）である。無効電力Ｑの値を算出する近似式は、低励磁制限曲線（低励磁制限境界）Ｂ３よりも遅相側の無効電力Ｑが算出されるように、運転可能領域Ａにおける低励磁制限曲線Ｂ３に近似する式である。
【００７６】
具体的には、無効電力Ｑの値を算出する近似式（以下、「第２の近似式」と称する）Ｆ２は、運転可能領域Ａ内の有効電力Ｐの第１の検出値ｐ１と該第１の検出値ｐ１より小さい第２の検出値ｐ２との間の有効電力Ｐの検出値ｐｏに対応する無効電力Ｑの値を第５の設定値Ｑ１０５として算出可能な下記の式である。なお、有効電力Ｐの第１の検出値ｐ１は、発電機１の定格値ｐｒである。第２の検出値ｐ２は、低励磁制限曲線Ｂ３において、系統運用上必要と判断される最大の進相側無効電力Ｑを出力する運転点に対応する有効電力Ｐの値である。
【数２】
0005465734.tif 000009
【００７７】
このようにして、制御部５３は、第２の近似式Ｆ２に基づいて、有効電力Ｐの検出値ｐｏごとに、運転可能領域Ａ内の進相側の境界近傍であって低励磁制限境界Ｂ３よりも遅相側の無効電力Ｑの値を算出することができる。
【００７８】
次に、第３実施形態に係る無効電力制御装置（以下、単に「ＡＱＲ」と略する）について、図１及び図７を参照しつつ説明する。第３実施形態に係るＡＱＲ２０５は、第１実施形態及び第２実施形態に係るＡＱＲ５，１０５の変形例である。特に、ＡＱＲ２０５の第１〜第４の設定値Ｑ１〜Ｑ４については、第１実施形態に係るＡＱＲ５の第１〜第４の設定値Ｑ１〜Ｑ４と同じであるため、その説明を省略し、第５の設定値Ｑ２０５の設定方法について、詳細に説明する。
【００７９】
第５の設定値Ｑ２０５は、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、ＰＴ２及びＣＴ３から検出された有効電力Ｐの検出値ｐｏに対応する無効電力Ｑの値を運転可能領域Ａ内の進相側の境界に近似する近似式に基づいて算出される設定値（進相２段設定値；Ｑ２０５）である。無効電力Ｑの値を算出する近似式は、低励磁制限曲線（低励磁制限境界）Ｂ３よりも遅相側の無効電力Ｑが算出されるように、運転可能領域Ａにおける低励磁制限曲線Ｂ３に近似する式である。
【００８０】
具体的には、無効電力Ｑの値を算出する近似式（以下、「第３の近似式」と称する）Ｆ３は、有効電力検出手段５１により、運転可能領域Ａ内の有効電力Ｐの第１の検出値ｐ１と該第１の検出値ｐ１より小さい第２の検出値ｐ４との間の有効電力Ｐの検出値ｐｏに対応する無効電力Ｑの値を第５の設定値Ｑ２０５として算出可能な式であって、第１の検出値ｐ１と第２の検出値ｐ４との間を複数の区間（本実施形態では、３つ）に分割し、この区間ごとに対応する無効電力Ｑの値を第５の設定値Ｑ２０５として算出可能な下記の式である。なお、有効電力Ｐの第１の検出値ｐ１は、発電機１の定格値ｐｒである。第２の検出値ｐ４は、低励磁制限曲線Ｂ３において、系統運用上必要と判断される最大の進相側無効電力Ｑを出力する運転点に対応する有効電力Ｐの値である。
【数３】
0005465734.tif 000010
【００８１】
このようにして、制御部５３は、第１の検出値ｐ１と第２の検出値ｐ４との間を分割する複数の区間のうち、有効電力Ｐの検出値ｐｏが含まれる所定の有効電力Ｐの区間に対応する、運転可能領域Ａ内の進相側の境界近傍であって低励磁制限境界Ｂ３よりも遅相側の無効電力Ｑの値を無効電力Ｑの第５の設定値Ｑ２０５として算出することができる。
【００８２】
次に、第４実施形態に係る無効電力制御装置（以下、単に「ＡＱＲ」と略する）について、図１及び図８を参照しつつ説明する。第４実施形態に係るＡＱＲ３０５は、第１〜第３実施形態に係るＡＱＲ５，１０５，２０５の変形例である。特に、ＡＱＲ２０５の第１〜第４の設定値Ｑ１〜Ｑ４については、第１実施形態に係るＡＱＲ５の第１〜第４の設定値Ｑ１〜Ｑ４と同じであるため、その説明を省略し、第５の設定値Ｑ３０５の設定方法について、詳細に説明する。
【００８３】
第５の設定値Ｑ３０５は、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、ＰＴ２及びＣＴ３から検出された有効電力Ｐの検出値ｐｏに対応する無効電力Ｑの値を運転可能領域Ａ内の進相側の境界に近似する近似式に基づいて算出される設定値（進相２段設定値；Ｑ３０５）である。無効電力Ｑの値を算出する近似式は、低励磁制限曲線（低励磁制限境界）Ｂ３よりも遅相側の無効電力Ｑが算出されるように、運転可能領域Ａにおける低励磁制限曲線Ｂ３に近似する式である。
【００８４】
具体的には、無効電力Ｑの値を算出する近似式（以下、「第４の近似式」と称する）Ｆ４は、有効電力検出手段５１により、運転可能領域Ａ内の有効電力Ｐの第１の検出値ｐ１と該第１の検出値ｐ１より小さい第２の検出値ｐ６との間の有効電力Ｐの検出値ｐｏに対応する無効電力Ｑの値を第５の設定値Ｑ３０５として算出可能な式であり、第１の検出値ｐ１と第２の検出値ｐ６との間を複数の区間に分割し、この区間ごとに対応する無効電力Ｑを算出可能な第２の近似式Ｆ２により算出される無効電力Ｑの値を第５の設定値Ｑ３０５として算出可能な下記の式である。なお、有効電力Ｐの値ｐ１〜ｐ６は、それぞれの値の間隔が一定の幅△ｐとなるように決定されている。なお、有効電力Ｐの第１の検出値ｐ１は、発電機１の定格値ｐｒである。第２の検出値ｐ６は、低励磁制限曲線Ｂ３において、系統運用上必要と判断される最大の進相側無効電力Ｑを出力する運転点に対応する有効電力Ｐの値である。
【数４】
0005465734.tif 000011
【００８５】
このように、制御部５３は、第１の検出値ｐ１と第２の検出値ｐ６との間を分割する複数の区間のうち、有効電力Ｐの検出値ｐｏが含まれる所定の有効電力Ｐの区間ごとの所定の第２の近似式Ｆ２に基づいて、有効電力Ｐの検出値ｐｏごとに、運転可能領域Ａ内の進相側の境界近傍であって低励磁制限境界Ｂ３よりも遅相側の無効電力Ｑの値を算出して、その値を有効電力Ｐの検出値ｐｏごとに対応する第５の設定値Ｑ３０５として設定することができる。
【００８６】
次に、第５実施形態に係る無効電力制御装置（以下、単に「ＡＱＲ」と略する）について、図１及び図９を参照しつつ説明する。第５実施形態に係るＡＱＲ４０５は、第１〜第４実施形態に係るＡＱＲ５，１０５，２０５，３０５の変形例である。特に、第５実施形態に係るＡＱＲ４０５は、過電流制限曲線Ｂ２と低励磁制限曲線Ｂ３とが交わる交点Ｙの有効電力Ｐの値ｐｙが有効電力Ｐの定格値Ｐｒより小さい場合に適用される。また、ＡＱＲ１０５の第１〜第４の設定値Ｑ１〜Ｑ４については、第１実施形態に係るＡＱＲ５の第１〜第４の設定値Ｑ１〜Ｑ４と同じであるため、その説明を省略し、第５の設定値Ｑ４０５の設定方法について、詳細に説明する。
【００８７】
第５の設定値Ｑ４０５は、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、ＰＴ２及びＣＴ３から検出された有効電力Ｐの検出値ｐｏに対応する無効電力Ｑの値を運転可能領域Ａ内の進相側の境界に近似する近似式に基づいて算出される設定値（進相２段設定値；Ｑ４０５）である。無効電力Ｑの値を算出する近似式は、低励磁制限曲線（低励磁制限境界）Ｂ３又は過電流制限曲線（過電流制限境界）Ｂ２よりも遅相側の無効電力Ｑが算出されるように、運転可能領域Ａにおける低励磁制限曲線Ｂ３に近似する第１の式と過電流制限曲線Ｂ２に近似する第２の式とからなる。
【００８８】
具体的には、無効電力Ｑの値を算出する近似式（以下、「第５の近似式」と称する）Ｆ５は、有効電力検出手段５１により、運転可能領域Ａ内の有効電力Ｐの第１の検出値ｐ１と該第１の検出値ｐ１より小さい第２の検出値ｐ３との間の有効電力Ｐの検出値ｐｏに対応する無効電力Ｑの値を第５の設定値Ｑ４０５として算出可能な式であり、第１の検出値ｐ１と第２の検出値ｐ３との間を交点Ｙに対応する有効電力Ｐの値ｐｙで分割し、この区間ごとに対応する無効電力Ｑを算出可能な第２の近似式Ｆ２により算出される無効電力Ｑの値を第５の設定値Ｑ４０５として算出可能な下記の式である。なお、有効電力Ｐの第１の検出値ｐ１は、発電機１の定格値ｐｒである。第２の検出値ｐ３は、低励磁制限曲線Ｂ３において、系統運用上必要と判断される最大の進相側無効電力Ｑを出力する運転点に対応する有効電力Ｐの値である。
【数５】
0005465734.tif 000012
【００８９】
このようにして、制御部５３は、第１の式と第２の式とからなる２つの近似式からなる第５の近似式Ｆ５に基づいて、運転可能領域Ａ内の進相側の境界近傍であって低励磁制限曲線Ｂ３又は過電流制限曲線Ｂ２よりも遅相側の無効電力Ｑの値を第５の設定値Ｑ４０５として算出することができる。
【００９０】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【００９１】
第１〜第５実施形態に係るＡＱＲ５，１０５，２０５，３０５，４０５は、アナログ制御装置である例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、無効電力制御装置は、ＰＬＣなどによってデジタル制御可能に構成されたデジタル制御装置であってもよい。
【００９２】
第１〜第５実施形態に係るＡＱＲ５，１０５，２０５，３０５，４０５は、基準無効電力Ｑ０の設定値Ｑｎが５段階である例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、基準無効電力Ｑの設定値は、上記実施形態に係る第５の設定値のみから構成されていてもよい。なお、この第５の設定値に相当する設定値は、他の設定値より進相側に設けられていることが好ましい。
【符号の説明】
【００９３】
１…発電機、２…計器用変圧器（ＰＴ）、３…計器用変流器（ＣＴ）、４，４Ａ…無効電力設定器（ＡＱＲ設定器，運転モード選択手段）、５，１０５，２０５，３０５，４０５，５Ａ…自動無効電力制御装置（ＡＱＲ）、５１…有効電力検出手段、５２…無効電力検出手段、５３…制御部、５４…演算部、５５…無効電力制御部、６…電圧設定器（９０Ｒ）、７…自動電圧調整装置（ＡＶＲ）、８…励磁装置、Ｖｇ…発電機の出力電圧、Ｉｇ…発電機の出力電流、Ｉｅ…励磁電流、Ｐ…有効電力、Ｑ…無効電力、ｐｏ…有効電力の検出値、ｑｏ…無効電力の検出値、ｐｒ…有効電力の定格値、ｑｒ…無効電力の定格値、Ｑ０…基準無効電力、＋Ｑ…無効電力（遅相）、−Ｑ…無効電力（進相）、Ｑｎ…基準無効電力Ｑの設定値、△ｑ…偏差量、△Ｖ…調整電圧値、Ａ…運転可能領域、Ｂ…運転可能曲線、Ｂ１…過励磁制限曲線（過励磁制限境界）、Ｂ２…過電流制限曲線（過電流制限境界）、Ｂ３…低励磁制限曲線（低励磁制限境界）、Ｆ１…第１近似式、Ｆ２…第２近似式、Ｆ３…第３近似式、Ｆ４…第４近似式、Ｆ５…第５近似式
【図１】
0005465734.tif 000015
【図２】
0005465734.tif 000016
【図３】
0005465734.tif 000017
【図４】
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【図５】
0005465734.tif 000019
【図６】
0005465734.tif 000020
【図７】
0005465734.tif 000021
【図８】
0005465734.tif 000022
【図９】
0005465734.tif 000023
【図１０】
0005465734.tif 000024
【図１１】
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