(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力網内の電力線（Ｌ）の第１接続点（Ｎi）と第２接続点（Ｎj）の間に直列に接続する調整装置（ＦＤＶ）を制御する装置であって、前記調整装置は、前記電力線内の電力振動を減衰させるために、与えられる制御命令（ＳＯ、ＳＯ’）の従って電圧
0003693679.tif 000098
を電力線（Ｌ）内に直列に生成し、その特徴は、前記電力網内で検知された量（Ｙｎ）に従って、第１接続点の電圧
0003693679.tif 000099
の位相角（θi）と第２接続点の電圧
0003693679.tif 000100
の位相角（θj）との差（θi−θj）として位相偏差（θi−θj）を作り、また前記位相偏差の関数の変化速度に従って制御命令を作り、これにより前記調整装置は、電力線内に電圧を生成して、電力線内の電力振動に関連する有効電力の変化に対抗する有効量を与えるようにする制御装置を備える調整装置を制御する装置。
【請求項２】
前記調整装置が生成する前記電圧は、第１上限値（Ｖsmax）に関して振幅を、また前記第１接続点の電圧に関して、その位相角（γ）を制御することができ、その特徴は、前記位相偏差の変化速度
0003693679.tif 000101
の絶対値が、選択された変化速度の限度値（Ｄ）を超える場合は、前記制御装置は制御命令を作り、これにより前記調整装置は、前記第１上限値に従って作られる振幅と、前記位相偏差の変化速度がゼロより小さいときは、−π／２と前記位相偏差との差に等しくまた前記位相差板偏差の変化速度がゼロより大きいときは、π／２と前記位相偏差の差に等しい位相角（γ）とを持つ電圧を生成することである請求項１記載の調整装置を制御する装置。
【請求項３】
前記調整装置が生成する電圧は、第１上限値（Ｖsmax）に関して振幅を制御することができ、また前記第１接続点の電圧に関するその位相角（γ）は、値−π／２とπ／２を取り、その特徴は、前記位相偏差の変化速度
0003693679.tif 000102
の絶対値が、選択された変化限度値（Ｄ）を超える場合は、前記制御装置は、制御命令を作り、これにより前記調整装置は、前記第１上限値に従って作られる振幅と、前記位相偏差の正弦関数の変化速度
0003693679.tif 000103
がゼロより小さいときは、−π／２に等しく、また前記位相偏差の正弦関数の変化速度がゼロより大きいときは、π／２に等しい位相角（γ）とを持つ電圧を生成する請求項１記載の調整装置を制御する装置。
【請求項４】
前記制御装置は、制御命令を作り、これにより前記調整装置は、その振幅が前記第１上限値と前記位相偏差の変化速度の絶対値との積に従って作られる電圧を生成することを特徴とする請求項２−３のいずれかに記載の調整装置を制御する装置。
【請求項５】
前記制御装置は、制御命令を作り、これにより前記調整装置は、前記第１上限値に等しい振幅を持つ電圧を生成することを特徴とする請求項２−３のいずれかに記載の調整装置を制御する装置。
【請求項６】
前記第１接続点で電力線（Ｌ）を流れる所定の電流
0003693679.tif 000104
で前記調整装置が生成する電圧は、その位相角（β）が前記電流に対して−π／２の値を持つ第１制御値と、その位相角（β）が前記電流に対してπ／２の値を持つ第２制御値を取り、その振幅は、第１上限値（Ｖsmaxc）と第２上限値（Ｖsmaxi）に関してそれぞれ制御可能であり、その特徴は、前記位相偏差の変化速度
0003693679.tif 000105
の絶対値が、選択された変化限度値（Ｄ）を超える場合は、前記制御装置は、制御命令を作り、これにより前記調整装置は、前記位相偏差の余弦関数の変化速度
0003693679.tif 000106
がゼロより小さいときは、前記第１上限値に従って作られる振幅を持つ第１制御値に等しい電圧を、また前記位相偏差の余弦関数の変化速度がゼロより大きいときは、前記第２制限値に従って作られる振幅を持つ第２制御値に等しい電圧を生成することである請求項１に記載の調整装置を制御する装置。
【請求項７】
前記第１制御値の振幅は、前記第１上限値と前記位相偏差の変化速度の絶対値との積に従って作り、前記第２制御値の振幅は、前記第２上限値と前記位相偏差の変化速度の絶対値との積に従って作ることを特徴とする請求項６記載の調整装置を制御する装置。
【請求項８】
前記第１上限値は、前記電流と選択されたリアクタンス値（ＸFC）と第１増幅係数（Ｋc）の関数であり、前記第２上限値は、前記電流と前記選択されたリアクタンス値と第２増幅係数（Ｋi）の関数であることを特徴とする請求項６−７記載の調整装置を制御する装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記第２制御値の振幅をゼロにする制御命令を作ることを特徴とする請求項６−８記載の調整装置を制御する装置。
【請求項１０】
交流電力網内の電力線（Ｌ）の第１接続点（Ｎi）と第２接続点（Ｎj）の間に直列に接続する調整装置（ＦＤＶ）のインピーダンスを変えることにより前記電力線内の電力振動を減衰させるために前記調整装置を制御する装置であって、前記調整装置は、直列コンデンサ（Ｃ４）と、これに並列に接続するリアクタ（ＴＣＬ）とサイリスタ切替え装置（ＴＳＷ）の直列接続とを備え、これに与えられる制御命令（ＳＯ、ＳＯ’）に従って、リアクタの位相角制御を行うことにより、前記調整装置のインピーダンス（Ｘc）は、容量性の第１上限値（Ｘcmaxc）と誘導性の第２上限値（Ｘcmaxi）に関して制御可能であり、その特徴は、前記電力網内で検知された量（Ｙｎ）に従って、第１接続点の電圧
0003693679.tif 000107
の位相角（θi）と第２接続点の電圧
0003693679.tif 000108
の位相角（θj）との差（θi−θj）として位相偏差（θi−θj）を作り、また前記位相偏差の変化速度
0003693679.tif 000109
の絶対値が、選択された変化限度値（Ｄ）を超える場合は、制御命令を作り、これにより前記調整装置は、前記位相偏差の余弦関数の変化速度
0003693679.tif 000110
がゼロより小さいときは、前記第１上限値に従って作られる容量性のインピーダンスを示し、また前記位相偏差の余弦関数の変化速度がゼロより大きいときは、前記第２上限値に従って作られる誘導性のインピーダンスを示す制御装置（ＣＥ）を備える調整装置を制御する装置。
【請求項１１】
前記制御装置により前記調整装置は、前記第１上限値と前記位相偏差の変化速度の絶対値との積に従って作られる容量性のインピーダンスと、前記上限値と前記位相偏差の変化速度の絶対値との積に従って作られる誘導性のインピーダンスをそれぞれ示すことを特徴とする請求項１０記載の調整装置を制御する装置。
【請求項１２】
前記第１上限値は、選択されたリアクタンス値（ＸFC）と第１増幅係数（Ｋc）との積であり、前記第２上限値は、前記選択されたリアクタンス値と第２増幅係数（Ｋi）との積であることを特徴とする請求項１０−１１記載の調整装置を制御する装置。
【請求項１３】
交流電力網内の電力線（Ｌ）の第１接続点（Ｎi）と第２接続点（Ｎj）の間に直列に接続する調整装置（ＦＤＶ）のインピーダンスを変えることにより前記電力線内の電力振動を減衰させるために前記調整装置を制御する装置であって、前記調整装置は、それぞれ切替え部（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、．．）に並列に接続する多数の相互に直列に接続するコンデンサ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、．．）を備え、与えられる制御命令（ＳＯ、ＳＯ’）に従って、前記切替え部により前記コンデンサを前記電力線に接続しまたバイパスすることにより、前記調整装置のインピーダンス（Ｘc）は、選択されたリアクタンス値（ＸFC）と増幅係数（Ｋc）との積である上限値（Ｘcmaxc）と、ゼロに等しい下限値を取り、その特徴は、前記電力網内で検知された量（Ｙｎ）に従って、第１接続点の電圧
0003693679.tif 000111
の位相角（θi）と第２接続点の電圧
0003693679.tif 000112
の位相角（θj）との差（θi−θj）として位相偏差（θi−θj）を作り、また前記位相偏差の変化速度
0003693679.tif 000113
の絶対値が、選択された変化限度値（Ｄ）を超える場合は、前記制御命令により前記調整装置は、前記位相偏差の余弦関数の変化速度
0003693679.tif 000114
がゼロより小さいときは、前記第１上限値に従って作られるインピーダンスを示し、また前記位相偏差の余弦関数の変化速度がゼロより大きいときは、前記下限値に等しいインピーダンスを示すことである調整装置を制御する装置。
【請求項１４】
前記制御装置は、制御命令を作り、これにより前記調整装置は、前記上限値と前記位相偏差の変化速度の絶対値との積に従って作られるインピーダンスを示すことを特徴とする請求項１３記載の調整装置を制御する装置。
【請求項１５】
前記制御装置により、前記調整装置が示すインピーダンスと、前記上限値と前記位相偏差の変化速度の絶対値との積に従って作られるインピーダンスとの差が最小になることを特徴とする請求項１４記載の調整装置を制御する装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、交流電力網内の電力線の第１接続点と第２接続点の間に直列に接続する調整装置を制御する装置に関するもので、前記調整装置は、内部の電力振動を減衰させるために、与えられる制御命令に従って電力線内に電圧を直列に生成する。この装置は、制御命令を生成する制御部を制御装置内に備える。
背景技術
２つの節点を持ち、しばしば長い線で相互接続された電力線では、電力線で送られる電力は、各節点の電圧の間の位相角の差に従って変わる。この角差は、電圧網が平衡状態にあるときは一定であるが、電力線の一時的な故障や２つの節点の一方の電力条件の変化などの外乱が生じたときは、その後で新しい平衡状態を再び作らなければならない。１つの平衡状態から別の平衡状態への変化は、上述の角差が低周波数で過渡的に振動することにより起こり、これに対応して電力線で送られる電力は振動する。通常は、電力振動は減衰が弱く、その周波数は１Ｈｚ程度であって、電力線と電力網と、これに接続する回転機から成る電気機械システム内の動的特性により決まる。
電力網内の検出された電力振動を減衰させるため、種々の調整装置や制御法則が提案されている。電力線に直列に接続する調整装置の例としては、いわゆる統一電力潮流制御器（ＵＰＦＣ）、位相角調整器（ＰＡＲ）、制御可能な、例えばサイリスタ接続の直列コンデンサ（ＣＳＣ）などがある。電力線に並列に接続する調整装置としては、例えば無効電力の静的バール補償器（ＳＶＣ）や、制御可能なコンバータを備える静的コンデンサ（ＳＴＡＴＣＯＮ）などがある。
上述の調整装置を少なくともいくつか備える電力網を示すのにＦＡＣＴＳ（柔軟な交流伝送システム）という用語が一般に用いられている。
0003693679.tif 000002
他の「サイリスタ制御の無効電力による伝送容量の改善」［IEEE Trans. on Power App. and Systems, Vol. PAS-100, No.8, August 1981, pp 3930-3939］は、並列および直列接続のサイリスタ接続のコンデンサバンクを用いて、電力線で接続する電力システム間の電力振動を減衰させる方法について述べている。直列接続のコンデンサバンクについて、電力線上の伝送された有効電力を検知して行う制御法則が提案されている。原理的に、この制御法則は、伝送電力の変化速度が正であって或レベルを超えたとき、全コンデンサバンクを電力線に接続することである。電力が最大値に達すると、コンデンサバンクの切替え部をバイパスし、電力が最小値に達すると、全コンデンサバンクを再び電力線に接続する。提案されたこの制御法則には欠点がある。すなわち、複数の電力線とサイリスタ接続の直列コンデンサを備えるシステムでは、これらは互いに干渉すると指摘されている。したがって、全ての直列コンデンサに共通の制御法則があるのが好ましいが、この制御法則を各直列コンデンサに適用することは、技術的に困難なので、これは実現できないと考えられる。
また並列の電力線により相互接続された２台の機械のシステムの研究から分かったことであるが、有効電力を制御法則の出発点とすることには欠点がある。
James F. Gronquist他の「局所的に測定可能な量を用いたＦＡＣＴＳ装置用の電力振動減衰制御方式」［IEEE Trans. on Power App. and Systems, Vol. 10, No.3, August 1995, pp 1598-1605］は、電力網内および相互間の電力振動を減衰させるため、エネルギー関数を用いてサイリスタ制御の直列コンデンサ（ＴＣＳＣ）、無効電力の静的補償器（ＳＶＣ）、静的コンデンサ（ＳＴＡＴＣＯＮ）、サイリスタ制御の移相変圧器（ＴＣＰＳ）用の制御法則を得ることを述べている。電力線に直列に接続された、いわゆる統一電力潮流制御器（ＵＰＦＣ）については述べられていないし、また時間に関するエネルギー関数の誘導から得られる制御法則についての記述は抽象的である。
0003693679.tif 000003
他の「制御された無効電力補償を用いた電力振動の減衰−直列方式と並列方式の比較［Trans. on Power App. and Systems, Vol.8, No.2, May 1993, pp 687-700］は、上に述べた種類の電力振動の減衰を扱っており、無効電力については制御された直列コンデンサ（ＣＳＣ）の方が静的な並列接続の補償器より減衰効果が大きいことを示している。特に２台の機械のシステムでは、電力振動により２台の機械の角差に正弦的偏差を生じ、これがその定常値より大きいことが分かった。制御法則に関しては、角差の変化の速度に関して逆符号の追加のトルクを生成するような有効電力を調整装置から供給することが、一般的な表現で述べられている。シミュレーションを行った例では、これらの場合の角は、機械の回転の機械的角を意味する。すなわち、この場合は、角差の変化速度は、２台の機械の速度差と同じである。速度差の測定に基づくこの制御法則を３台以上の機械を有する電力網に単純に拡張することはできない。
M. Noroozian他の「制御素子を用いた電力システム振動の減衰」［IEEE Trans. on Power Delivery. Vol.9, No.4, October 1994, pp 2046-2054］は、電力システムの線形モデルに基づく電力振動の減衰について述べており、無効電力については、制御された直列コンデンサ（ＣＳＣ）の方が静的な並列接続の補償器より減衰効果が大きく、同じ減衰特性を得るには制御された直列コンデンサの寸法をいわゆる位相角調整器（ＰＡＲ）に比べて低い電力用にした方がよいことを示している。
したがって、電力線に直列に調整装置を接続して、上述の電力振動を迅速にかつ優れた費用効果で減衰させる具体的で適切な制御法則を得る必要がある。
発明の概要
この発明の目的は、電力網内の電力振動を迅速かつ優れた費用効果で減衰させる、この明細書の導入部に述べたような装置を得ることである。
この発明の制御法則は、調整装置で検知された電力網内の量に基づいている。
この発明の装置の特徴は、添付の特許請求の範囲から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
この発明について、以下の図面を参照して、いくつかの実施の形態について詳細に説明する。
図１は、この発明の調整装置を備える電力網の単線図を示す。
図２は、図１の電力網内のいくつかの異なる電力量の間の関係をベクトル図の形で示す。
図３は、図１の電力網の１つのモデルを示す。
図４は、図１の調整装置の第１の実施の形態を単線図で示す。
図５は、図１の調整装置の第２の実施の形態を単線図で示す。
図６Ａは、図１の調整装置の第３の実施の形態を単線図で示す。
図６Ｂは、図１の調整装置の第４の実施の形態を単線図で示す。
図７は、図４の調整装置の或実施の形態における調整装置の或実施の形態を流れ図の形で示す。
図８は、図５の調整装置の或実施の形態における調整装置の或実施の形態を流れ図の形で示す。
図９Ａは、図６Ａの調整装置の或実施の形態における調整装置の或実施の形態を流れ図の形で示す。
図９Ｂは、図６Ｂの調整装置の或実施の形態における調整装置の或実施の形態を流れ図の形で示す。
図１０は、図１のこの発明の或実施の形態における電力網内の量を検知する一例を示す。
好ましい実施の形態の説明
以下の説明では、複素量（ベクトル量）は、記号の上に短線を付けて示し、対応する量の大きさ（振幅）は、記号の上に短線を付けずに示す。例えば、振幅と位相角を含めた電圧は、
0003693679.tif 000004
で示し、対応する電圧の大きさは、Ｖiで示す。
図１は、角周波数ωの三相交流電圧の電力網の一部を示す。電力網内の第１節点Ｎ１と第２節点Ｎ２の間を電力線Ｌで接続する。第１接続点Ｎiと第２接続点Ｎjの間の電力線Ｌ内に調整装置ＦＤＶ（いくつかの実施の形態を後で説明する）を直列に接続する。第１節点と第１接続点の間の電力線のインピーダンスをインピーダンス素子ＸＬ１で示し、第２節点と第２接続点の間の電力線のインピーダンスをインピーダンス素子ＸＬ２で示す。調整装置は、電力線上の接続点ＪＰで電力線Ｌに並列に接続する電流発生器ＣＧと、電力線の第１接続点Ｎiと第２接続点Ｎjの間に接続する制御可能な電圧発生器ＶＧを備える。電流発生器には電流
0003693679.tif 000005
が流れる。電圧発生器は、電圧
0003693679.tif 000006
を生成し、この電圧は、電力線内に直列に発生する。電力発生器のインピーダンスを
0003693679.tif 000007
で示し、図にインピーダンス素子Ｘｓで示す。
節点Ｎ１では電流
0003693679.tif 000008
が電力線に流れ込み、節点Ｎ２では電流
0003693679.tif 000009
が電力線に流れ込む。第１節点Ｎ１での電圧を
0003693679.tif 000010
その振幅をＶ1、その位相角をθ1で示す。第２節点での電圧Ｖ2の振幅を
0003693679.tif 000011
位相角をθ2で示す。第１接続点と第２接続点での電圧
0003693679.tif 000012
については、それぞれＶi、θi、Ｖj、θjで示す。電圧発生器とインピーダンス素子Ｘｓの間の電力線上の点での電力を
0003693679.tif 000013
で示す。
制御装置ＣＥは、制御命令ＳＯを生成する制御部ＣＴＲＬを備える。制御命令を電圧発生器に与えて電圧
0003693679.tif 000014
を制御する。更に制御装置は、入力部ＩＮＰを備える。入力部ＩＮＰには電力網内で検知された量の測定値Ｙｎが与えられる。この測定値については後で詳細に説明する。測定値は、図に示していない測定装置により、それ自体知られている或方法で作られる。制御部は、電力網で直接検知され、または計算された、入力部から与えられる量に従って制御命令を生成する。
図２は、電圧
0003693679.tif 000015
と電流
0003693679.tif 000016
のベクトル図を示す。電圧
0003693679.tif 000017
は、電圧
0003693679.tif 000018
と角γを形成し、電流
0003693679.tif 000019
と角βを形成する。電圧
0003693679.tif 000020
は、電圧
0003693679.tif 000021
と角Φを形成する。
図１に示す電力網の一部は、図３のモデルに対応する。図３では、図１の電流発生器ＣＧと電圧発生器ＶＧは、それぞれ接続点Ｎiに供給される制御可能な皮相電力Ｓsi＝Ｐsi＋ｊＱsiと、接続点Ｎjに供給される制御可能な皮相電力Ｓsj＝Ｐsj＋ｊＱsjに置き換えられている。ＰsiとＰsjは、ここでは、それぞれ各接続点での有効電力を、ＱsiとＱsjは、それぞれの無効電力を表す。後で示すように、これらの電力は、電圧
0003693679.tif 000022
とインピーダンス
0003693679.tif 000023
と角γの関数で表してよく、これらの関数は、調整装置を実現する実施の形態に従って異なる形を有する。
この発明の第１の実施の形態では、調整装置は、それ自体知られている、いわゆる統一電力潮流制御器（ＵＰＦＣ）を備えており、その１つの実施の形態を図４に示す。図１の電流発生器ＣＧは、変圧器Ｔ１に対応する。その一次巻線ＰＷ１は、接続点ＪＰで電力線Ｌに並列に接続し、その二次巻線ＳＷ１は、変換器ＣＯＮＶ１の交流端子に接続する。電圧発生器ＶＧは、変圧器Ｔ２に対応する。その一次巻線ＰＷ２は、変換器ＣＯＮＶ２の交流端子に接続し、その二次巻線ＳＷ２は、接続点ＮiとＮjの間に電力線に直列に接続する。変換器は、それ自体知られている設計であり、自己整流式電圧源型である。変換器ＣＯＮＶ１の直流端子は、コンデンサＤＣＬＣを備える直流電圧中間リンクＤＣＬを経て変換器ＣＯＮＶ２の対応する直流端子に接続する。変換器ＣＯＮＶ２の出力電圧の大きさと位相は電圧
0003693679.tif 000024
に対して、それ自体知られている或方法（例えばパルス幅変調）で、制御命令ＳＯ（図１を参照して説明した方法で生成する。これについては後で更に説明する）に従って制御する。変換器ＣＯＮＶ１は、それ自体知られている或方法で制御され、変換器ＣＯＮＶ２が消費する有効電力に等しい有効電力を直流電圧中間リンクに（そして変圧器Ｔ２に）送る。この発明の目的では、その無効電力を制御してゼロの値にしてよい。変換器ＣＯＮＶ２の出力電圧は、変圧器Ｔ２を経て電力線Ｌに電圧
0003693679.tif 000025
として与えられる。
この発明の第１の実施の形態では、電力Ｐsi、Ｐsj、Ｑsi、Ｑsjに関するそれ自体知られている次式が得られる。
0003693679.tif 000026
ただし、ｂsは電圧発生器のサセプタンス、すなわち
ｂs＝１／Ｘs      （2a）
である。ｒは、第１接続点の電圧に対する電圧
0003693679.tif 000027
の振幅を示し、
0003693679.tif 000028
の振幅の絶対値と
0003693679.tif 000029
の振幅の絶対値の比で表す。すなわち、
ｒ＝Ｖs/Ｖi       （2b）
調整装置に含まれる素子の寸法を選んで、相対的振幅ｒを第１上限値ｒmax（一般に０．１の大きさ）に制限する。電圧
0003693679.tif 000030
の電圧の第１上限値Ｖsmaxは、値ｒmaxに対応する。したがって、
0003693679.tif 000031
の振幅は、第１上限値Ｖsmaxに対して制御することができる。
この発明の第２の実施の形態では、調整装置は、それ自体知られている、いわゆる位相角調整器（ＰＡＲ）を備えており、その１つの実施の形態を図５に示す。図１の電流発生器ＣＧは、電圧変圧器Ｔ３に対応する。その一次巻線ＰＷ３は、接続点ＪＰで電力線Ｌに並列に接続し、その二次巻線ＳＷ３は、図に矢印で示しているだけの制御可能なタップ点ＴＰ３を備え、切替え部ＳＷＮに接続する。電圧発生器ＶＧは、変圧器Ｔ４に対応し、その二次巻線ＳＷ２は、接続点ＮiとＮjの間に電力線Ｌに直列に接続する。切替え部ＳＷＮは、それ自体知られている方法で、制御命令ＳＯ（図１を参照して説明した方法で生成する。これについては後で更に説明する）に従って変圧器Ｔ３の二次電圧を変圧器Ｔ４の一次巻線ＰＷ４に接続し、変圧器Ｔ３とＴ４を通して交流網の１つの相の線間電圧の一部を交流網の別の相の電圧
0003693679.tif 000032
として電力線Ｌに与える。制御命令ＳＯは、また、それ自体知られている或方法で、二次巻線ＳＷ３からの可変二次電圧をタップするタップ点に影響を与える。このように電圧
0003693679.tif 000033
の大きさは、制御命令に従って第１接続点の電圧
0003693679.tif 000034
に対して制御され、またその位相角γは、この電圧に対して制御されて値＋−π／２のどちらかを取る（図２）。
この発明の第２の実施の形態では、それ自体知られている電力Ｐsi、Ｐsj、Ｑsi、Ｑsjに関する次式が得られる。
0003693679.tif 000035
この発明の第３の実施の形態では、調整装置は、それ自体知られている制御可能な直列コンデンサＣＳＣを備えており、その１つの実施の形態を図６Ａに示す。この実施の形態では、図１の電流発生器ＣＧは、無限インピーダンス（すなわち電流
0003693679.tif 000036
がゼロ）に対応し、電圧発生器ＶＧは、直列コンデンサ装置ＣＳＣに対応して電力線Ｌ内で直列に電圧
0003693679.tif 000037
を生成する。ただし
0003693679.tif 000038
は、電力線を流れる電流であり、
0003693679.tif 000039
は、直列コンデンサ装置のインピーダンスである。
直列コンデンサ装置は、多数の相互に直列に接続されたコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３を備え、これらは全て電力線Ｌの接続点ＮiとＮjの間に接続する。各コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３に並列に切替え部ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３がそれ自体知られている方法でそれぞれ接続し、各切替え部は、逆並列接続の２個のトランジスタを備える。
コンデンサ装置のインピーダンスの大きさＸcは、それ自体知られている方法で最小値Ｘcminc＝０と最大値Ｘcmaxc＝Ｋc ＊ＸFCの間に制御される。ただし、ＸFCは、選択されたインピーダンス値であって、例えば電力線ＣＦに永久に接続されている直列コンデンサＣＦ（図に示していない）のインピーダンスに対応する。制御は、制御命令ＳＯ（図１を参照して説明した方法で生成する。これについては後で更に説明する）に従って行い、切替え部の制御回路（図に示していない）に点火命令を与える。また係数Ｋcは、比例係数であって、増幅係数と見なしてよい。Ｘcmincは、全てのコンデンサをバイパスしたときの値であり、Ｘcmaxcは、全てのコンデンサを電力線に接続したときの値である。
電力線Ｌ内の電圧
0003693679.tif 000040
の大きさは、所定の電流
0003693679.tif 000041
においてコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３を接続および切断することにより制御することができる。この接続と切断は、制御命令ＳＯに従って行う。したがって、所定の電流
0003693679.tif 000042
において、その相対的振幅ｒは、ｒ＝Ｉij＊Ｘc/Ｖiであり、また所定の電流において、その上限値は、ｒmaxc＝Ｉij＊Ｋc ＊ＸFC/Ｖiである。また、この実施の形態では、所定の電流において相対的振幅ｒの自然下限値は、ｒminc＝０である。これは全てのコンデンサＣ１−Ｃ３をバイパスした状態に対応する。電圧
0003693679.tif 000043
は、電流
0003693679.tif 000044
と角β＝−π／２を形成する（図２）。したがって電圧
0003693679.tif 000045
は、所定の電流
0003693679.tif 000046
において第１制御値を取り、その位相角βは、電流に対して値−π／２であり、その振幅Ｖsは、第１上限値Ｖsmaxc＝Ｉij＊Ｋc ＊ＸFCに対して制御可能である。電圧の第１上限値Ｖsmaxcは、容量性インピーダンスの第１上限値Ｘcmaxc＝Ｋc ＊ＸFCに対応し、調整装置のインピーダンスＸcは、第１上限値Ｘcmaxcに対して制御可能である。
この発明の第３の実施の形態では、電力Ｐsi、Ｐsj、Ｑsi、Ｑsjに関するそれ自体知られている次式が得られる。
0003693679.tif 000047
ただし、ＫCSは、比例係数（ＫCS＝Ｘc/Ｘs）、Ｘcは、直列コンデンサ装置のインピーダンスである。この場合のインピーダンスＸSは、直列コンデンサ装置のインピーダンスと、接続点ＮiとコンデンサＣ１の間と、コンデンサＣ３と接続点Ｎjの間のインピーダンスから成る。
この発明の第４の実施の形態では、図６Ａの調整装置の代わりに、図６Ｂに示すそれ自体知られている連続制御の直列コンデンサ装置を用いる。この図には、図６Ａの調整装置と同様に電力線に接続する調整装置だけを示す。コンデンサＣ４は、サイリスタ切替え装置ＴＳＷとリアクタＴＣＬの直列接続に対して並列に接続する。サイリスタ切替え装置は、逆並列接続の２個のサイリスタを備え、サイリスタ切替え装置の位相角制御により調整装置のインピーダンス（したがって接続点ＮiとＮjの間の電圧Ｖs）は、連続的に制御され、また電流
0003693679.tif 000048
との角は、β＞０（調整装置のインピーダンスが誘導性であることに対応する）になる。この実施の形態では、Ｘcは、コンデンサＣ４とリアクタＴＣＬの並列接続のインピーダンスを示す。ここで、リアクタで表されるインピーダンスは、サイリスタ切替え装置ＴＳＷの制御角の関数である。調整装置のインピーダンスが容量性（β＞０）の場合は、図６Ａを参照して説明したように電圧
0003693679.tif 000049
の相対的振幅は、ｒ＝Ｉij＊Ｘc/Ｖiで、また、その上限値は、所定の電流においてｒmaxc＝Ｉij＊Ｋc ＊ＸFC/Ｖiで表すことができる。調整装置のインピーダンスが誘導性（β＞０）の場合は、電圧
0003693679.tif 000050
の相対的振幅は、同様にｒ＝Ｉij＊Ｘc/Ｖiで、また、その上限値は、所定の電流においてｒmaxi＝Ｉij＊Ｋi ＊ＸFC/Ｖiで表すことができる。ただし、係数Ｋiは、比例係数で、これは増幅係数と見なしてよい。係数Ｋiは、係数Ｋcと等しくてよいが、これは必ずしも必要ではない。この場合も下限値ｒmincとｒminiをそれぞれ電圧
0003693679.tif 000051
に適用して、調整装置の容量性インピーダンスと誘導性のインピーダンスが、それぞれ有限値ｒminc＝Ｉij＊ｍc ＊Ｋc ＊ＸFC/Ｖiとｒmini＝Ｉij＊ｍi ＊Ｋi ＊ＸFC/Ｖiより低くなってはならないという状態に対応させてよい。ただしｍcとｍiは、１より小さい係数である。
したがって、所定の電流
0003693679.tif 000052
において電圧
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は、第１制御値（その位相角βの値は、この電流に対して−π／２であり、その振幅Ｖsは、第１上限値Ｖsmaxc＝Ｉij＊Ｋc ＊ＸFCに対して制御可能である）と第２制御値（その位相角βの値は、この電流に対してπ／２であり、その振幅Ｖsは、第２上限値Ｖsmaxi＝Ｉij＊Ｋi ＊ＸFCに対して制御可能である）を取る。電圧の第１上限値Ｖsmaxcは、容量性インピーダンスの第１上限値Ｘcmaxc（Ｘcmaxc＝Ｋc ＊ＸFC）に対応し、電圧の第２上限値Ｖsmaxiは、誘導性のインピーダンスの第２上限値Ｘcmaxi（Ｘcmaxi＝Ｋi ＊ＸFC）に対応し、調整装置のインピーダンスＸcは、インピーダンスの第１および第２上限値に対して制御可能である。
それ自体知られている方法において、電気機械システムの全エネルギーδは、一般的に運動エネルギーと位置エネルギーの和で表すことができる。このシステムで電力振動が起こった場合は、これらの全ての振動を減衰させる基準として、対象とするシステムの全エネルギーが減衰過程で減少する。すなわち、エネルギーの変化の速度ｄ（δ）／ｄｔがｄ（δ）／ｄｔ＜０という条件を満たすと更に仮定する。
ここで、図３を参照して説明したモデルに基づいて、調整装置がシステムに加える無効電力の半分をシステムの位置エネルギーの表現に加えることにより調整装置からの貢献を考慮するとよいことが分かっている。このようにして、電力線内の調整装置の接続点における電力網内の量に基づいて、上述の調整装置の実施の形態のシステムの電力振動を減衰させる簡単で不変の制御法則が得られる。
これらの実施の形態のエネルギーの変化速度は、供給された皮相電力ＳsiとＳsjの上記から得られた表現に基づいて計算される。計算の結果全ての場合において、全エネルギーの変化速度の表現は、
0003693679.tif 000054
の形の項を含む。すなわち、ｄ（δ）／ｄｔは、この項と、この発明の実施の形態に従ってＰsjとＱsjの表現に含まれる他の変数との関数Ｆである。すなわち、
0003693679.tif 000055
電力システムのシミュレーションと上に述べた調整装置の実施の形態により、項
0003693679.tif 000056
は、エネルギーの変化速度の表現に最も大きな影響を持つことが分かる。したがって、この説明の導入部に並べた種類の調整装置を制御して、条件
0003693679.tif 000057
が満たされるようにするとよい。
物理的には、この条件は、制御命令に従って調整装置が電力線内に或電圧を生成して、電力システム内の電力振動に関連する電力線内の有効電力の変化に対抗する有効電力を与えることを意味する。
上述の調整装置の実施の形態において電力Ｐsjの上述の表現を用いて、またｄ（δ）／ｄｔの絶対値が最大になるようにして、これらの制御パラメータｒ、γ、ＫCS、βの値を計算すると、次の制御法則が得られる。この発明の第１の実施の形態において調整装置が統一電力潮流制御器を備えるとき、次の制御法則が定式化される。
0003693679.tif 000058
これは、電力
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の大きさを制御命令ＳＯにより制御して上限値にし、また第１接続点の電圧
0003693679.tif 000060
に対する角を制御して、角π／２または角−π／２と、第１接続点の電圧と第２接続点の電圧に対する、それぞれの位相角の差（θi−θj）とで形成することを意味する。
この発明の第２の実施の形態において調整装置が位相角制御器（ＰＡＲ）を備えるとき、次の制御法則が定式化される。
0003693679.tif 000061
これは、電力
0003693679.tif 000062
の大きさを制御命令ＳＯにより制御して上限値にし、また第１接続点の電圧
0003693679.tif 000063
に対する角を制御して、電圧
0003693679.tif 000064
に対して角π／２または角−π／２を形成することを意味する。
この発明の第３の実施の形態において、調整装置が図６Ａに示す制御可能な直列コンデンサＣＳＣを備えるとき、次の制御法則が定式化される。
0003693679.tif 000065
上の関係と定義から、この制御法則は、所定の電流
0003693679.tif 000066
と所定の電圧
0003693679.tif 000067
において、次のように定式化される。
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これは、直列コンデンサ装置を制御命令ＳＯにより制御して電力線と完全に接続するか、または完全に切り離すことと、コンデンサを通る電流
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と常に角β＝−π／２を作る接続点の間の電圧
0003693679.tif 000070
（図２）が下限値と上限値の間で変化することを意味する。ただし、上の説明から下限値は、ゼロであり、上限値は、
0003693679.tif 000071
である。
この発明の第４の実施の形態において、調整装置が図６Ｂに示す制御された直列コンデンサＣＳＣを備えるとき、同様にして、次の制御法則が定式化される。
0003693679.tif 000072
これは、直列コンデンサ装置は、制御命令ＳＯとサイリスタ切替え装置の位相角制御により、容量性の選択された最大インピーダンス値または誘導性の選択された最大インピーダンス値を示すことを意味する。接続点ＮiとＮjの間の電圧
0003693679.tif 000073
は、制御命令ＳＯにより、その第１上限値または第２上限値に等しい大きさを取り、また電流
0003693679.tif 000074
とそれぞれ角−π／２または角π／２を形成する。
図６Ａの第３の実施の形態では、係数Ｋcは離散値であってよいが、図６Ｂの第４の実施の形態では、係数ＫcとＫiは調整装置に含まれる素子のインピーダンスの値によって決まる区間内で連続値を取ってよい。
上述の全ての実施の形態において、制御命令は、第１接続点の電圧の位相角と第２接続点の電圧の位相角の差（θi−θj）の関数の変化速度に従って形成される。この関数は、１（式６ａ、６ｂ）か、正弦関数（式７ａ、７ｂ）か、余弦関数（式８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂ）である。
また式６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂに従う制御法則を安定基準により修正するとよいことが分かった。つまり、第１接続点の電圧の位相角と第２接続点の電圧の位相角の差（θi−θj）の変化速度
0003693679.tif 000075
の絶対値が減少するに従って、電圧
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の振幅を減少させ、更に、選択された変化速度の限界値（Ｄ）をこの絶対値が超える
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場合だけ調整装置から介入する。この場合は制御命令を修正して、調整装置は、その上限値と差（θi−θj）の変化速度の絶対値の積に従って形成される振幅を持つ電圧を生成する。
この発明の第１の実施の形態において、調整装置が統一電力潮流調整器（ＵＰＦＣ）を備えるとき、次の制御法則を定式化することができる。すなわち、
0003693679.tif 000078
ただし、ＴＤは値１と、差（θi−θj）の変化速度の絶対値の値の大きい方の値
0003693679.tif 000079
を取る。
この発明の第２の実施の形態において、調整装置が位相角調整器（ＰＡＲ）を備えるとき、次の制御法則が定式化される。
0003693679.tif 000080
ただし、ＴＤは上記と同様に定義される。
この発明の第３の実施の形態において、調整装置が図６Ａの実施の形態の直列コンデンサ装置を備えるとき、次の制御法則が定式化される。
0003693679.tif 000081
ただし、ＴＤは上記と同様に定義される。
この発明の第４の実施の形態において、図６Ｂのコンデンサ装置を備えるとき、次の制御法則が定式化される。
0003693679.tif 000082
ただし、ＴＤは上記と同様に定義される。
図７は、調整装置が統一電力潮流調整器（ＵＰＦＣ）を備えるときの、この発明の第１の実施の形態の式６Ａと６Ｂの制御法則を実現する流れ図を示す。
以下に示す図７、図８、図９Ａ、図９Ｂでは、電力網で発生する量を表すのにθi、θj、γ、ｒ、Ｘc、ＸFCなどを用いる。更に、制御命令ＳＯは、電力網に関する量で表す。しかし制御装置ＣＥは、もちろん、これらの量に対応する測定値と信号で動作する。また表現を簡単にするために、これらの図では対応する量と同じ記号で、これらの測定値と信号を示している。
制御装置ＣＥは、入力部ＩＮＰを備え、電力網内で検知された量の測定値Ｙｎに従って、それ自体知られている或方法により、位相偏差（θi−θj）、すなわち第１節点の電圧
0003693679.tif 000083
の位相角と第２節点の電圧
0003693679.tif 000084
の位相角との差（θi−θj）と、この位相偏差の変化速度
0003693679.tif 000085
と、この変化速度の絶対値
0003693679.tif 000086
を計算する。制御部ＣＴＲＬにおいて変化速度の絶対値と、選択された変化速度限界値Ｄとを比較し、変化速度の絶対値がこの変化速度限界値以下の場合は、制御命令を変えない。しかし、変化速度の絶対値がこの変化速度限界値より大きい場合は、制御部は、変化速度の符号をチェックする。この場合は、図のスイッチＳ１は閉じて、符号を決定するために、この変化速度を２個の比較回路に与える。変化速度がゼロより大きい場合は、１つの制御命令ＳＯが生成される。これにより、それ自体知られている或方法で調整装置（この実施の形態では変圧器Ｔ２を経た変換器ＣＯＮＶ２（図４））は、相対的振幅ｒ＝ＴＤ＊ｒmaxと、電圧
0003693679.tif 000087
との角γ＝π／２−（θi−θj）とを持つ、
0003693679.tif 000088
を電力線Ｌ内に生成する。振幅ｒは、相対的振幅の上限値ｒmaxと位相偏差の変化速度の絶対値との積で決まる。この図で相対的振幅ｒを作るには、値１に制限される制限回路内で作られる変化速度の絶対値を値ＴＤの形で乗算器Ｍ１に与えて、同じく、この乗算器に与えられるｒmaxの値に乗算する。変化速度がゼロより小さい場合は、別の制御命ＳＯにより調整装置は、相対的振幅ｒ＝ＴＤ＊ｒmaxと、電圧
0003693679.tif 000089
との角γ＝−π／２−（θi−θj）とを持つ
0003693679.tif 000090
を電力線内に生成する。
スイッチＳ２は、図の位置では振幅が制限された変化速度の絶対値を乗算器Ｍ１に接続するが、逆の位置では値１を接続する。これは安定基準を考慮せずに制御法則を生成する場合であって、相対的振幅は、常に値rmaxが与えられる。
図８は、調整装置が位相角調整器（ＰＡＲ）を備えるときの、この発明の第２の実施の形態の式７Ａ、７Ｂに従う制御法則を実現する流れ図を示す。この実施の形態では、制御装置と、この制御装置が動作する流れ図は、図７を参照して説明したものと同様である。しかし、この実施の形態の入力部ＩＮＰは、測定値Ｙｎに従って、それ自体知られている或方法で位相偏差と位相偏差の変化速度の絶対値に加えて、位相偏差の正弦関数ｓｉｎ（θi−θj）と、この正弦関数の変化速度
0003693679.tif 000091
も得る。位相偏差の変化速度の絶対値が変化速度の限界値Ｄより大きい場合は、位相偏差の正弦関数の変化速度の符号に従って制御命令を作る。更に、変圧器Ｔ４（図５）を経て電力線Ｌ内で生成され、相対的振幅ｒ＝ＴＤ＊ｒmaxを有する電圧
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をその位相角に関して制御して、
0003693679.tif 000093
に対して角γ＝π／２またはγ＝−π／２にする。
図９Ａは、調整装置が図６Ａの実施の形態の直列コンデンサ装置を備えるときの、この発明の第３の実施の形態の式８Ａ、８Ｂに従う制御法則を実現するを流れ図を示す。この実施の形態では、制御装置とこの制御装置が動作する流れ図は、図８を参照して説明したものと同様である。しかし、異なるところは、位相偏差の正弦関数ではなく、余弦関数ｃｏｓｉｎｅ（θi−θj）と、その変化速度を用いることである。この場合は、そのインピーダンスＸcに影響を与えることにより調整装置を制御することができるので、図では生成する制御命令は、このインピーダンスの或値Ｘcを得る命令として示している。位相偏差の変化速度の絶対値が変化速度限界値Ｄ以下の場合は、調整装置のインピーダンスを最小値（この場合はゼロ）に設定する。位相偏差の変化速度の絶対値が変化速度限界値Ｄより大きい場合は、位相偏差の余弦関数の変化速度の符号に従って、調整装置のインピーダンスを最小値ゼロか、または値Ｘc＝ＴＤ＊Ｋc ＊ＸFCに設定する。ただし、増幅係数Ｋcは、図７、図８の値ｒmaxを持つアナログ関数を有する。電力振動の小さい振幅での係数ＴＤが１より小さい値を取るときは、つまり位相偏差の余弦関数の変化速度がゼロより小さい場合は、調整装置の制御可能な部分の一部だけを電力線に接続する。この実施の形態では、制御部は、配電ユニットＤＩＳＴを備え、それ自体知られている方法で、またインピーダンスＸcの所要の値に従って、制御命令ＳＯを修正して離散的制御命令ＳＯ’を用いる。これは切替え部ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３に影響を与えて所要の値Ｘcに最も近いインターフェース値になるようにコンデンサＣ１−Ｃ３の組合わせを接続し、調整装置が表すインピーダンスと制御装置が要求するインピーダンスの値との差を最小にする。図に、これをステップ関数として関係ＳＯ−ＳＯ’で示す。
図９Ｂは、調整装置が図６Ｂの直列コンデンサ装置を備えるときの、この発明の第４の実施の形態の式９Ａ、９Ｂに従う制御法則を実現する流れ図を示す。この実施の形態では、制御装置とこの装置が動作する流れ図は、図９Ａを参照して説明したものと同様である。しかし、異なるところは、位相偏差の変化速度の絶対値が変化速度限界値Ｄより大きい場合は、調整装置のインピーダンスを位相偏差の余弦関数の変化速度の符号に従って、角β＝−π／２を持つ値Ｘc＝ＴＤ＊Ｋc ＊ＸFCまたは角β＝ｐ／２を持つ値Ｘc＝ＴＤ＊Ｋi ＊ＸFCに設定する。積ＴＤ＊Ｋcは、乗算器Ｍ１で作り、積ＴＤ＊Ｋiは、乗算器Ｍ２で作る。この場合、配電ユニットＤＩＳＴ内の関係ＳＯ−ＳＯ’は、正または負の値を取る直線関数で示される。これは、調整装置が電力線内で生成する電圧の位相位置が−π／２からπ／２の値の間で変わってよいことを示す。
電力網内で検知された量Ｙｎ（その測定値は制御装置内の入力部ＩＮＰに入る）は、例えば電力値や、電流および電圧値や、位相角θiとθjの直接の測定値でよく、入力部は当業者に知られている或方法で、これらの量および既知の網データに従って、第１および第２接続点での
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の間の所望の位相偏差（θi−θj）と、位相偏差の変化速度
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およびこの変化速度の絶対値を計算する。
図１０は、電圧および有効電力の測定値から位相偏差を作る方法の例を示す。この図は、図１と同じであるが、異なるところは、図１０では第１節点Ｎ１から第１接続点Ｎiに向けて流れる有効電力Ｐijと、接続点ＪＰから電流発生器ＣＧを通って流れる有効電力Ｐsiと、接続点ＪＰから電圧発生器ＶＧを通って第２接続点Ｎjに向かって流れる有効電力Ｐiを示していることである。
次の式が成り立つ。  Ｐij＝Ｐsi＋Ｐi      （10a）
この発明の第１および第２の実施の形態では、式１ａと、電気工学で一般に知られている表現から、次の式が得られる。
Pij＝rbsViVjsin(θi−θj＋γ)＋bsViVjsin(θi−θj)      （10b）
電力網内で検知される量Ｙｎは、この場合は第１接続点での有効電力Ｐijと、第１および第２接続点でのそれぞれの電圧ＶiとＶjである。量ｒとγは、制御命令の最新の値から得られ、量ｂsは、調整装置の製造データから得られる。したがって入力部ＩＮＰは、それ自体知られている或方法で、式１０ｂから差（θi−θj）を計算することができる。
この発明の第３および第４の実施の形態では、次式が適用される。すなわち、Ｐsi＝０および
Pij＝ViVjsin(θi−θj)/(Xc−Xs)      （10c）
この場合、電力網内で検知される量Ｙｎは、この発明の第１および第２の実施の形態と同じである。量Ｘcは、制御命令の最新の値から得られ、量Ｘs＝１／ｂsは、調整装置の製造データまたは測定データから得られる。
この発明は、ここに示した実施の形態に限られるものではなく、この発明の概念の範囲内でいろいろの修正を行うことができる。例えば、入力部と制御部は、この特定の目的に従ってハード配線を行ったアナログまたはディジタル回路で全面的にまたは部分的に設計してよく、または図７−図９に示す原理に従ってプログラムされたマイクロプロセッサで設計してよい。またこれに関して、もちろん入力ユニットと制御部を全面的にまたは部分的に統合してよい。
特に、この発明の第１の実施の形態では、電流発生器ＣＧを制御して、無効電力の静的な補償設備（ＳＶＣ）に対応する方法で、変換器ＣＯＮＶ１が接続点ＪＰの電圧に影響を与えるようにしてよい。
調整装置の介入の方法として、特に、この発明の第２の実施の形態では、相対振幅ｒを電圧
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と電圧
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が作る角Φ（図２）で置き換えてよい。
図６Ａを参照して説明した第３の実施の形態において、もちろん直列コンデンサ装置は、より少数の、またはより多数のコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、．．．と、関連する切替え部ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、．．．を備えてよい。
また調整装置は、電力網の節点の１つ（例えば第１節点）に、またはその近くに設けてよい。この場合は、この節点とこの節点に面する第１接続点の間のインピーダンスは低い、または無視できる。実用上の観点から、場合によっては接続点の電圧の位相角の差（θi−θj）を第１節点と第２接続点の電圧の位相角の差（θi−θj）で置き換えてよい。
この発明の制御法則は、電力網内で検知された、調整装置で現在、発生している局所値に基づいている。このようにして、また制御法則を電力線内で直列に接続された調整装置の各部に適用することにより、上に述べたような電力振動を迅速にかつ優れた費用効果で減衰させることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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