(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数台（バンク）の単位容量の無効電力供給装置と、該単位容量に対し複数の整数倍の容量の無効電力供給装置がそれぞれ複数バンク設置され、各バンク毎に開閉器を介して系統に挿入され、前記開閉器の開閉切換えによって無効電力供給量を制御する無効電力供給の制御方法であって、
前記各バンクに対し系統に投入又は非投入の状態を示すフラグが設定され、現出力指令値に対応する各バンクの投入・非投入を示す各バンクのフラグに対応した第１の２進数を設定し、
新たな出力指令値に対応し当該出力指令値に対応する各バンクの投入・非投入を示すフラグに対応した第２の２進数を設定し、
前記第１の２進数と第２の２進数との論理積により第３の２進数を取得し、
該第３の２進数と前記第１の２進数との排他的論理和により第４の２進数を取得し、同第３の２進数と第２の２進数との排他的論理和により第５の２進数を取得し、
前記第４の２進数で投入を示すフラグに対応するバンクの開閉器を開放し、
次いで、前記第５の２進数で投入を示すフラグに対応するバンクの開閉器を投入することを特徴する無効電力供給制御方法。
【請求項２】
複数台（バンク）の単位容量の無効電力供給装置と、該単位容量に対し複数の整数倍の容量の無効電力供給装置とがそれぞれ複数バンク設置され、各バンク毎に開閉器を介して系統に挿入され、前記開閉器の開閉切換えによって無効電力供給量を制御する無効電力供給装置であって、
無効電力供給の出力指令値に合致するように系統に投入するバンクを選定し、前記各バンクに対して投入・非投入に対応してフラグを設定するバンク選定部と、
現出力指令値に対応する前記バンク選定部の選定結果に対応した前記フラグ設定に対応する第１の２進数と、新たな出力指令値に対応して選定されるバンクに対応した前記フラグ設定に対応する第２の２進数とによる論理演算により切換え開閉器を選定する切換え開閉器選定部とを備え、
前記切換え開閉器選定部は、前記第１の２進数と第２の２進数との論理積により第３の２進数を取得し、
当該第３の２進数と前記第１の２進数との排他的論理和により第４の２進数を取得し、
さらに、前記第３の２進数と前記第２の２進数との排他的論理和により第５の２進数を取得し、
前記第４の２進数で投入を示すフラグに対応するバンクの開閉器を開放する開閉器として選定し、
前記第５の２進数で投入を示すフラグに対応するバンクの開閉器を投入する開閉器として選定することを特徴とする無効電力供給装置。
【請求項３】
前記無効電力供給装置のバンクに対し、さらに、前記単位容量の１０％、２０％、４０％、８０％の容量のバンクの無効電力供給装置を設置することを特徴とする請求項２に記載の無効電力供給装置。
【請求項４】
前記単位容量の整数倍の整数は、２及びその等比数列の数であり、単位容量のバンクを含め、それぞれ３バンクずつ設置することを特徴とする請求項２又は３に記載の無効電力供給装置。
【請求項５】
前記バンクの選定は、出力指令値に合致するように容量の小さいバンクを優先して順次
選択することを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載の無効電力供給装置。
【請求項６】
前記各バンクの一部の開閉器の開閉動作に複数の動作遅延時間を設定することを特徴とする請求項２〜５の何れかに記載の無効電力供給装置。
【請求項７】
前記系統に挿入される無効電力供給装置は線路の対地静電容量を補償するためのリアクトルであることを特徴とする請求項２〜６の何れかに記載の無効電力供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統に挿入して遅相電流を供給する補償リアクトルや進相電流を供給するコンデンサなどの無効電力供給装置挿入用の開閉器の投入／開放による無効電力供給制御に関する。特に、系統切換え等によって変動する線路の対地静電容量の補償や、系統の負荷変動に伴う無効電力供給の変動に対しきめ細かく対応した制御が可能な無効電力供給制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力系統におけるケーブル線路の拡大等に伴い変電所等の電気所において、線路の対地静電容量による進相電流を抑制する補償リアクトルの設置が増加している。また、従来から、遅相負荷を補償するコンデンサの設置も行われている。何れにしても、電力系統の効率的運用のために系統の切換え、負荷変動に応じて変動する遅相／進相の無効電力供給量をきめ細かく制御し高力率状態を維持することが肝要である。
無効電力供給源としては進相用コンデンサ、遅相用リアクトル等があるが、これらの無効電力供給量を連続的に制御することは容易ではない。また、無効電力供給量を連続的に制御可能な静止型無効電力補償装置（ＳＶＣ：Static  Var  Compensator）があるが、これを全面的に採用することは設備コストの増大を招く。
【０００３】
そこで、従来から、複数の無効電力供給装置を設置し、各無効電力供給装置を系統に接続する開閉器の開閉切換えにより、系統に投入する無効電力供給装置の台数を制御することで無効電力供給量を制御している。
例えば、特許文献１に開示されているものは、複数の単位容量の進相用コンデンサと前記単位容量の２倍の容量の進相用コンデンサを設置し、軽負荷時には、負荷変動に対応して無効電力継電器により前記単位容量の進相用コンデンサの接続台数を制御し、重負荷になった場合には、前記単位容量の２倍の容量の進相用コンデンサを投入し、負荷変動に対し単位容量ごとの細かい制御を実現している。
【０００４】
しかし、前記特許文献に記載されたものでは、広範囲大容量の無効電力供給量の変動に対応するには、多数の単位容量の無効電力供給装置の設置が必要になり、それにより切換え制御する開閉器の台数も多くなる。また、無効電力供給装置の単位容量を大きくすれば台数は減るが、きめ細かい制御ができなくなる。
電力系統における変電所や、大規模な需要家における受電所等の電気所においては、大容量の無効電力供給量が必要であり、また、無効電力供給量の変動も大容量となる。このような電気所で特許文献１に開示された制御手法を適用すること、例えば、多数の台数の単位容量の無効電力供給装置の設置が必要となる。また、台数を減らそうとすれば、きめ細かい制御を犠牲にしなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１０７６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電力系統における変電所等比較的大容量の電気所での無効電力制御は、制御所等から通知される無効電力供給量の出力指令値を受信し、設置された無効電力供給装置による供給量を当該指令値に制御するものである。
本発明は、複数の容量の異なる無効電力供給装置を複数バンク設置し、バンク数を格別増大することなく、出力指令値の変動に対し、投入又は開放する無効電力供給装置のバンク数をできるだけ少なくし、制御動作中における無効電力供給量の変動を小さくすると共に、広範囲で大容量の無効電力変動の指令値に対してもきめ細かな無効電力供給量の制御を達成するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の技術手段は、複数台（バンク）の単位容量の無効電力供給装置と、該単位容量に対し複数の整数倍の容量の無効電力供給装置がそれぞれ複数バンク設置され、各バンク毎に開閉器を介して系統に挿入され、前記開閉器の開閉切換えによって無効電力供給量を制御する無効電力供給の制御方法であって、前記各バンクに対し系統に投入又は非投入の状態を示すフラグが設定され、現出力指令値に対応する各バンクの投入・非投入を示す各バンクのフラグに対応した第１の２進数を設定し、新たな出力指令値に対応し当該出力指令値に対応する各バンクの投入・非投入を示すフラグに対応した第２の２進数を設定し、前記第１の２進数と第２の２進数との論理積により第３の２進数を取得し、該第３の２進数と前記第１の２進数との排他的論理和により第４の２進数を取得し、同第３の２進数と第２の２進数との排他的論理和により第５の２進数を取得し、前記第４の２進数で投入を示すフラグに対応するバンクの開閉器を開放し、次いで、前記第５の２進数で投入を示すフラグに対応するバンクの開閉器を投入する無効電力供給制御方法を特徴とする。
【０００８】
第２の技術手段は、複数台（バンク）の単位容量の無効電力供給装置と、該単位容量に対し複数の整数倍の容量の無効電力供給装置とがそれぞれ複数バンク設置され、各バンク毎に開閉器を介して系統に挿入され、前記開閉器の開閉切換えによって無効電力供給量を制御する無効電力供給装置であって、無効電力供給の出力指令値に合致するように系統に投入するバンクを選定し、前記各バンクに対して投入・非投入に対応してフラグを設定するバンク選定部と、現出力指令値に対応する前記バンク選定部の選定結果に対応した前記フラグ設定に対応する第１の２進数と、新たな出力指令値に対応して選定されるバンクに対応した前記フラグ設定に対応する第２の２進数とによる論理演算により切換え開閉器を選定する切換え開閉器選定部とを備え、前記切換え開閉器選定部は、前記第１の２進数と第２の２進数との論理積により第３の２進数を取得し、当該第３の２進数と前記第１の２進数との排他的論理和により第４の２進数を取得し、さらに、前記第３の２進数と前記第２の２進数との排他的論理和により第５の２進数を取得し、前記第４の２進数で投入を示すフラグに対応するバンクの開閉器を開放する開閉器として選定し、前記第５の２進数で投入を示すフラグに対応するバンクの開閉器を投入する開閉器として選定することを特徴とする。
【０００９】
第３の技術手段は、第２の技術手段の無効電力供給装置において、前記無効電力供給装置のバンクに対し、さらに、前記単位容量の１０％、２０％、４０％、８０％の容量のバンクの無効電力供給装置を設置することを特徴とする。
【００１０】
第４の技術手段は、第２又は３の技術手段の無効電力供給装置において、前記単位容量の整数倍の整数は、２及びその等比数列の数であり、単位容量のバンクを含め、それぞれ３バンクずつ設置することを特徴とする。
【００１１】
第５の技術手段は、第２〜４の技術手段の何れかの無効電力供給装置において、前記バンクの選定は、出力指令値に合致するように容量の小さいバンクを優先して順次選択することを特徴とする。
【００１２】
第６の技術手段は、第２〜５の技術手段の何れかの無効電力供給装置において、前記各バンクの一部の開閉器の開閉動作に複数の動作遅延時間を設定することを特徴とする。
【００１３】
第７の技術手段は、第２〜第６の技術手段の何れかの無効電力供給装置において、前記系統に挿入される無効電力供給装置は線路の対地静電容量を補償するためのリアクトルであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、大容量で広範囲な無効電力供給量の変動に対して、出力指令値に対応してきめ細かな制御が達成できる。また、多大なバンク数の増大を招くこともなく、出力指令値に対応する切換えにおいても必要なバンクのみを選択して開閉器の切換えを行うので、切換え操作過程における無効電力供給量の変動が少ない無効電力供給の制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の概要を説明する図
【図２ａ】本発明における無効電力供給装置の投入状態例
【図２ｂ】本発明における無効電力供給装置の投入状態例
【図３】本発明の制御による無効電力供給の変動例を説明する図
【図４】本発明の実施例の制御を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
近年の電力系統における無効電力の供給は、遅相負荷に対し進相無効電力供給する場合と共に、線路の対地静電容量を補償するためにリアクトルを設置して遅相無効電力を供給する場合も多くなっている。以下の記載では、リアクトルによる遅相無効電力供給を例に本発明をするが、進相用コンデンサの設置の場合も全く同様であることは明らかである。
第１図は、本発明を説明する図であり、理解を容易にするために無効電力供給装置の単位容量を１アンペア（Ａ）の遅相電流供給として説明している。
【００１７】
図において、Ｌは遅相電流の無効電力供給装置であるリアクトルを示し、下方の表記は当該無効電力供給装置（バンク）の容量を電流値で示し、ＳＷは当該バンクを投入・開放する開閉器、Ｐは無効電力供給装置が設置される電気所が接続する系統電源を示している。
図に示すように、本実施形態では単位容量を１Ａに設定し、さらに１Ａ以下の出力指令
値に対してもきめ細かく対応できるように、０.１Ａ、０.２Ａ、０.４Ａ、０.８Ａのバンクを設置しているが、これらのバンクの設置は制御の最小単位の設定に基づくものであり、必ずしも必須ではない。
また、バンクの最大容量が４Ａであるが、無効電力供給量に応じて８Ａ、１６Ａのバンクを設置すればよい。
【００１８】
制御部は、出力指令値に合致するように投入するリアクトルのバンクを選定し、投入すべきバンクの開閉器の開閉操作により遅相電流の供給量を制御するものである。
従来の制御では、新たな出力指令値を受信すると、その出力指令値に合致するように投入すべきバンクを選定し、それまで、投入されていたバンクの開閉器を一旦開放し、次いで、新たに投入すべきバンクの開閉器を投入する制御が行われていた。これは、切換えに伴う無効電力供給の変動が大なため系統に対して好ましいことではない。
また、切換え時に操作する開閉器の台数も多くなり、開閉器の操作用電源の容量も大になりコスト増の要因になる。
本発明は、切換え操作時の無効電力供給の変動を少なくし、切換え操作する開閉器数も少なくし、装置のコストを低減するものである。
【００１９】
制御部は、バンク選定部と切換え開閉器選定部を備え、選定された開閉器の開閉操作を開閉器操作装置に出力する。
バンク選定部は、制御所等から通知される出力指令値に対し投入すべきバンクを選定するが、通常、指令値を充足するように小容量のバンクから順次選定して指令値と合致させる。
この処理は投入バンク特定部が行う。図２ａ、２ｂは０.１Ａ毎の出力指令値に対するバンク選定の処理例を示したものである。投入バンク特定部にこのようなテーブルを用意しておけば簡単にバンク選定ができるが、これに限るものではない。
【００２０】
図２ａ、２ｂには、図１に示したバンクに対応して左端から１〜１３のアドレスが付されており、このアドレスに対応してバンク選定に対応して投入・非投入の各バンクに、例えば１、０のフラグを設定し、当該フラグに対応した２進数を設定する。
例えば、現在の出力指令値が７.９Ａの場合、図２ｂによりアドレス１，４，５，６，７，８，９のバンクが投入されるので、投入のフラグを１とし、非投入のフラグを０とすると、フラグ設定による２進数は、１００１，１１１，１１０，０００となる。
これに対し、新たな出力指令として例えば、８.３Ａが指令されたとすると、同様に投入すべきバンクとしてアドレス１，２，５，６，８，９，１０のバンクが特定され、フラグ設定による２進数として、１１００，１１０，１１１，０００が設定される。
【００２１】
上記２進数は対応するアドレスのバンクの開閉器の開閉状態を示しており、上記の現在の出力指令値に対応する第１の２進数と、新たな出力指令値に対応する第２の２進数との論理演算により開閉切換えする開閉器を特定する。
これは、現在投入されている開閉器の中の開放すべき開閉器と、現在開放されている開閉器の中の投入すべき開閉器を選定することである。
【００２２】
現在の指令値に対応して投入されているバンク群（集合）と、新たな指令値に対応して投入すべきバンク群（集合）の両方に共通するバンクは新たな指令値に対応する場合でも投入されることになるので、当該バンクに対応する開閉器は投入状態を維持し開放する必要はない。
しかし、現在の指令値に対応して投入されているが、新たな指令値に対応して投入すべきバンクに含まれないバンクの開閉器は開放しなければならない。また、新たな指令値に対応して投入すべきバンクの中、現在の指令値に対しては非投入状態のバンクの開閉器は投入しなければならない。
【００２３】
そこで、現在の指令値と新たな指令値に対して共通に投入されるバンク郡（集合）を特定するために、前記第１の２進数と前記第２の２進数との論理積を演算する。この演算によって得られる第３の２進数は、第１の２進数が示す投入・非投入状態のバンク群（集合）と第２の２進数が示す投入・非投入状態のバンク群（集合）との共通のバンク群（集合）を示すものといえる。
【００２４】
【数１】
0005450343.tif 000002
【００２５】
上記第３の２進数が示すアドレス１、５、６、８、９のバンクは新たな指令値においても投入されるバンク群（集合）であるから、当該バンクの開閉器は操作対象にならない。
つまり、第１の指令値に対して投入されているバンク群（集合）の内、上記バンク以外のバンクは新たな指令値に対応して非投入となるバンク群（集合）である。
【００２６】
そこで、前記第１の２進数と前記第３の２進数との排他的論理和を演算する。この演算結果である第４の２進数は、第１の２進数が示すバンク群（集合）から第３の２進数が示すバンク群（集合）を除いたバンク群（集合）を示す２進数となる。
【００２７】
【数２】
0005450343.tif 000003
【００２８】
第１の２進数で示されるように、現在の出力指令値７.９Ａに対応して、アドレス１の０.１Ａ、アドレス４の０.８Ａ、アドレス５、６、７の３つの１Ａ、アドレス８，９の２つの２Ａのリアクトルバンクバンク群（合計７.９Ａ）が投入されている。
これに対し、新たな８.３Ａの出力指令値に対応する場合には、前記第２の２進数で示されるように、アドレス１の０.１Ａ、アドレス２の０.２Ａ、アドレス５，６の２つの１Ａ、アドレス８，９，１０の３つの２Ａのバンク群（合計８.３Ａ）が投入される。
上記の両投入バンクを対比すると、７.９Ａにおける投入バンクの中のアドレス４の０.８Ａ、アドレス７の１Ａの両バンク（合計１.８Ａ）は８.３Ａにおいて非投入であり、当該バンクの開閉器が開放されなければならない。
上記第４の２進数は、これらの開放すべき開閉器のアドレス４、７を示しており、これらの開閉器が開放される。この状態で、無効電力供給量は６.１Ａとなる。
【００２９】
さらに、前記第２の２進数と前記第３の２進数との排他的論理和を演算する。この演算結果である第５の２進数は、新たな８.９Ａの出力指令値に対応する場合の第２の２進数が示す投入されるべきバンク群（集合）のうちの、現在の７.９Ａの指令値において非投入状態のバンク群を示す２進数となる。
【００３０】
【数３】
0005450343.tif 000004
【００３１】
第２の２進数で示されるように、８.３Ａの新たな出力指令値に対応するために投入すべきバンクは、アドレス１の０.１Ａ、アドレス２の０.２Ａ、アドレス５，６の２つの１Ａ、アドレス８、９、１０の３つの２Ａのリアクトルバンクである。
これに対し第２の２進数が示すように７.９Ａの現在の出力指令値に対応してアドレス１の０.１Ａ、アドレス５，６の２つの１Ａ、アドレス８，９の２つの２Ａのバンク群（合計６.１Ａ）は既に投入状態である。第５の２進数は、これらのバンクを除いたアドレス２の０.２Ａ、アドレス１０の２Ａの両バンク（合計２.２Ａ）の開閉器を投入すべきことを示している。
【００３２】
上記の制御において開閉操作する開閉器は、開放操作２台、投入操作２台であるが、例示のように単位容量以下の出力指令に対してもきめ細かく対応出来、全開閉器を投入し直す従来の制御に比べ開閉器を操作する制御電力が大幅に節減でき、また、開閉器の操作電源の容量も節減できる。
図３は、以上の説明の切換え態様による無効電力供給の変動を示したものであるが、本例では、２３％以下の変動であり、大きな変動ケースであっても５０％以下に維持できる。例えば、３.９Ａから４Ａに切替えるケースの場合、以下のように４８．７２％になるが５０％以下である。
【００３３】
【数４】
0005450343.tif 000005
【００３４】
第１図の例では、単位容量１Ａ以下の指令値に対応したきめ細かい制御を実行するために、４台の単位容量以下のバンクを設けているが、当該単位容量以下の制御を行わない場合には、これらのバンクを設置する必要はない。
なお、これらのバンク及び当該バンクを系統に挿入する４台の開閉器の設置コストとの兼合いで、これらのバンクに代えて、単位容量の静止型無効電力補償装置（ＳＶＣ）を設置して、単位容量以下の出力指令値の制御を行うことも出来る。ＳＶＣの信頼性はともかく、この場合、フラグ設定や論理演算の制御が簡単になる。
【００３５】
同時に動作する開閉数を制限することにより、開閉器の操作電源の容量を節減できる。そのため、例えば、以下のように、開閉器の動作時間をバンクのアドレスに対して分散して設定すればよい。
【００３６】
【表１】
0005450343.tif 000006
【００３７】
図４は、このように開閉器の動作時間を設定した場合の図３の切換え例の切換え態様を示したものである。
７.９Ａから８.３Ａへの切換え指令に応じて開放・投入すべきリアクトルの演算が開始され、演算結果に応じ先ず開放すべき開閉器に開放指令が出力され、開放が確認されると投入する開閉器に投入指令が出力される。
本例の場合、開放される開閉器は、第４の２進数で示されるようにアドレス４及び７の開閉器であるが、これらの開閉器は表１に示すように、アドレス７の開閉器には動作時間域１００ｍｓｅｃ、同アドレス４の開閉器には１５０ｍｓｅｃが設定されている。
【００３８】
それ故、図４に示すように開放指令から１００ｍｓｅｃ後に開閉器７が開放操作され、１５０ｍｓｅｃ後に開閉器４が開放操作されることになり、開閉器の操作電源に加わる負荷電力は１台ずつで済む。
同様に、これらの開閉器の開放確認後第５の２進数が示すアドレス２及び１０の開閉器に投入指令が出力され、同様に表１の設定にしたがって、１００ｍｓｅｃ後に開閉器１０が投入し、１５０ｍｓｅｃ後に開閉器２が投入する。この場合も開閉器操作電源に加わる負荷電力は１台ずつで済む。
【００３９】
以上説明のとおり、本発明によれば、比較的少ないバンク数で大容量、且つ広範囲の無効電力供給の変動に対してきめ細かい制御で対応することが可能である。また、ＳＶＣのように半導体素子を用いて無効電流の開閉するものではないので、長寿命であり、信頼性も高い。
なお、リアクトルによる遅相電流供給を例に説明したが、コンデンサによる進相電流の供給にも適用できることは明らかである。また、単位容量の設定等は設備需要に応じて任意に設定できることも明らかである。
【符号の説明】
【００４０】
Ｐ…系統電源、ＳＷ…開閉器、Ｌ…リアクトル。
【図１】
0005450343.tif 000007
【図２ａ】
0005450343.tif 000008
【図２ｂ】
0005450343.tif 000009
【図３】
0005450343.tif 000010
【図４】
0005450343.tif 000011