(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統切替えが行われる配電系統に設置され、系統の高調波を抑制するアクティブフィルタの運転／制御方法であって、
系統電圧検出手段により系統電圧を検出するとともに、系統電流検出手段により系統電流を検出し、該系統電圧と系統電流をアクティブフィルタに取り込み、
アクティブフィルタに設けた潮流監視手段によりアクティブフィルタ接続点の電力の潮流方向を監視し、
潮流方向に応じて、上記系統電圧検出手段または系統電流検出手段のいずれかの出力を選択し、系統の高調波電圧もしくは高調波電流を抑制制御する
ことを特徴とするアクティブフィルタの運転／制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配電系統に適用されるアクティブフィルタの運転／制御方法に関し、特に、系統切替えによる高調波抑制特性の影響を改善することができるアクティブフィルタの運転／制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アクティブフィルタを配電系統に適用する場合、通常、次の２つの方法が用いられる。
▲１▼  電圧検出方式
系統電圧を検出して系統電圧に含まれる高調波電圧に応じて制御する。
▲２▼  電流検出方式
系統電流を検出し、系統電流に含まれる高調波電流に応じて制御する。
上記▲１▼電圧検出方式のアクティブフィルタは、系統の高調波拡大により生じる電圧ひずみを抑制する目的で高調波電圧の大きい系統の末端に設置すると大きな効果があることが知られている。
【０００３】
一方、上記▲２▼の電流検出方式のアクティブフィルタは、系統内で発生する高調波電流や電圧ひずみに起因して系統内の進相コンデンサに流入する高調波電流を抑制する目的で高調波電流が大きくなる系統の上位に設置するほうが効果が大きいことが知られている。
しかし実際の配電系統では、負荷の移行や地絡事故などにより系統切替えがなされる機会が多い。この場合、例えばその系統の上位で地絡事故が発生した場合には系統の末端の需要家の停電を避けるため、地絡点の区分開閉器を切り離し系統下位側の区分開閉器を投入してその配電系統に接続されている需要家に健全な系統より電力を供給することが成され、系統の末端側の需要家は上位に接続されることがある。また同様に、系統の上位に接続される需要家が系統の末端側に接続されることがある。
【０００４】
このような配電系統にアクティブフィルタを適用する際、上記▲１▼の電圧検出方式を用いた場合には、下位に設置した電圧検出方式のアクティブフィルタは、配電線の切り換え後、電圧ひずみの小さい上位側に設置されることになり十分高調波の抑制効果を発揮できない。
また、上記▲２▼の電流検出方式を用いた場合、系統の上位に設置した電流検出方式のアクティブフィルタは、配電線の切り換え後、下位側の系統より給電されることになり高調波電流の少ない系統の末端に配置されることになるので、アクティブフィルタの効果を十分発揮できない。
【０００５】
図３は、従来のこの種のアクティブフィルタを系統の下位側に適用した場合の正規の潮流モードにおける系統の構成を示す。
同図において、１は配電変電所の受電点、２はその変圧器、１０ａ，１０ｂおよび１０ｃは変電所内の引出し線である。同図では、引出し線１０ｂから１１ａ〜１１ｃまでの第１の配電線に電力を供給し、引出し線１０ｃから１２ａ〜１２ｇまでの第２の配電線の２回路に給電している場合を示す。
これらの配電線の要所に設置されている３１，３５および４１，４７はそれぞれの点で配電系統を切り離したり、切替える真空スイッチなどを用いた区分開閉器であり、区分開閉器の投入状態を裏塗りで、開放状態を裏塗りなしで示している。同図では区分開閉器３５を開放し、他の開閉器をすべて投入した状態を示しており、この例の場合、前記電圧検出方式のアクティブフィルタ５０が第２の配電線１２ｆに接続されている。
【０００６】
図４は、この時のアクティブフィルタの設置されている配電系統の部分を拡大して示したものである。
７ａ〜７ｇは各需要家に供給するための分岐点で、需要家は一般には配電線内に分布して多数設置されている。同図では、一例としてアクティブフィルタ５０の設置点の上位、下位に需要家を各１軒分まとめて示した。アクティブフィルタ５０は分岐点７ｅで配電線１２ｆに接続し、配電線の電流を計器用変流器６ａで検出し、また配電線の電圧を計器用変圧器６ｂで検出しアクティブフィルタ５０の制御回路内に取り込んでいる。なお、この図では区分開閉器３５は開放してあるので、この地点の電力は区分開閉器４６側から供給され、アクティブフィルタ５０は第２の配電線の末端に接続した状態となってる。
【０００７】
需要家の受電設備９０ａ，９０ｂは分岐点７ｄおよび７ｇより手動の開閉器４８ａ，４８ｂを介して給電されている。需要家の受電設備９０ａ，９０ｂ内は、力率改善用の進相コンデンサ９１ａ，９１ｂと受電変圧器９２ａ，９２ｂで構成され、受電変圧器９２ａ，９２ｂにより所要の電圧に降圧後、その２次側から高調波を発生する電子機器などを含む負荷機器に供給している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような配電線系統において、図５の配電線１２ｄの７ｈの地点で地絡事故が発生した場合、それより下位側に接続されている需要家での停電を避けるため、開閉器３５を投入し開閉器４４，４５を開放し、地絡点７ｈより下位側の配電線には第１の配電線より電力を供給する方法がとられる。なお、図５は、地絡事故発生時の地絡電流の発生箇所１４と開閉器３５および４４、４５の開閉状態を変更した点を除き、前記図３と全く同じである。
この場合、電圧検出方式のアクティブフィルタ５０は、電圧ひずみの低い系統の上位側に接続されるので、抑制対象が変わりその抑制効果も低下する。
【０００９】
すなわち、地絡事故が発生する前の正規の潮流モードでは、アクティブフィルタの設置されている系統１２ｆの下位側では高調波電流は少ないが系統の下位になるほど高調波電流による電圧降下が加算され電圧ひずみは大きくなり、この高調波電圧をアクティブフィルタ５０により抑制している。
しかし、地絡事故が発生後の潮流が反転するモードでは、電圧検出方式のアクティブフィルタ５０が、電圧ひずみは低いが系統内で発生する各部の高調波電流が集まる系統上位側に接続されることになり、電圧検出方式のアクティブフィルタでは、上記高調波電流を効果的に抑制することができない。すなわち、この場合には、電流検出方式のアクティブフィルタを用いて高調波電流を抑制する方が有効である。
【００１０】
以上のように、系統切替えが行われる配電系統においては、系統切替えによりアクティブフィルタの設置点が変わるが、従来においては高調波の抑制目的に応じて電流検出方式もしくは電圧検出方式のアクティブフィルタを系統の上位もしくは下位に設置していたため、系統切替えに対応することができず、系統切替え後、効果的に高調波を抑制することができなくなるという問題があった。
本発明は上記した事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、系統状態に応じた最適な検出法でアクティブフィルタを運転することができ、配電系統の高調波を目的に応じて効果的に抑制することができるアクティブフィルタの運転／制御方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記したように、系統の切替え前後では系統におけるアクティブフィルタの設置点が変わる。系統の上位および下位では高調波の抑制目的も変わるので、系統の切替え時には高調波の検出方法を切替えて、アクティブフィルタの設置点に応じた検出信号で制御することが望ましい。
そこで、本発明においては、系統電圧を検出する系統電圧検出手段と、系統電流を検出する系統電流検出手段と、潮流方向監視手段とを設け、アクティブフィルタに設けた潮流方向監視手段によりアクティブフィルタ接続点の電力の潮流方向を監視し、潮流方向に応じて、上記系統電圧検出手段、系統電流検出手段のいずれかの出力を選択し、系統の高調波電圧もしくは高調波電流を抑制する。
本発明においては、上記のように潮流方向に応じて、系統の高調波電圧もしくは高調波電流を抑制するようにしているので、系統切替えがあっても配電系統の高調波を効果的に抑制することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面にもとずいて詳細に説明をする。
図１は、本発明の実施例のアクティブフィルタ内部の主要構成と、アクティブフィルタの配電系統への接続態様を示す図である。
同図において、アクティブフィルタ５０は、配電線１２ｆの接続点７ｅに変圧器５６を介して接続されるアクティブフィルタ主回路部５５を備えており、インバータ等から構成されるアクティブフィルタ主回路部５５は、電圧検出信号もしくは電流検出信号に基づき、高調波を打ち消す逆位相の出力を発生し配電系統の高調波を抑制する。
【００１３】
また、アクティブフィルタ５０は、計器用変流器６ａで検出した配電線電流を取り込み、電流信号変換器５１により計器用変流器６ａの出力を配電線に流れる電流に比例する電圧に変換する。さらに、計器用変圧器６ｂで検出した配電線電圧を取り込み、電圧信号変換器５２により計器用変圧器６ｂの出力を配電線電圧に比例する信号レベルの電圧信号に変換する。
上記電流信号変換器５１が出力する配電線電流に比例した電圧信号または電圧信号変換器５２が出力する配電線電圧に比例した電圧信号は、シーケンス切替え回路５３を介して制御回路５４に取り込まれる。制御回路５４は、上記配電線電流に比例した電圧信号または配電線電圧に比例した電圧信号に基づき、アクティブフィルタ主回路部５５への補償指令値を演算する。なお、上記アクティブフィルタ主回路部５５および制御回路５４としては、例えば特願平８−２１５５０４号、（社）電気学会編、1987年３月３１日電気学会発行「半導体電力変換回路」P223〜P235等に記載される周知の回路を用いることができる。
【００１４】
また、前記計器用変圧器６ｂで検出した電圧信号と、計器用変流器６ａの出力ラインに取り付けられた補助変流器６ｃにより検出される配電線電流に比例した信号は潮流監視装置８０に入力される。
潮流監視装置８０は、図２に示すように、電力トランデューサ８１と信号発生器８２から構成され、前記電圧信号と電流信号の両検出信号より電力トランデューサ８１にて３相の電力を演算する。図２では簡単化するため単線接続で示したが、電圧、電流を３相分検出すれば、演算した３相電力は直流量となり、その正・負で潮流方向を判定することができる。
すなわち、電力トランデューサ８１で演算した３相電力は正潮流時には正の、逆潮流時には負のそれぞれ演算電力に比例する信号を出力し、それに応じて信号発生器８２は正の信号を受けた場合にはＨ端子より、負の信号を受けた場合にはＬ端子より潮流信号をシーケンス切替え回路５３に送出する。
【００１５】
シーケンス切替え回路５３は、リレーの励磁コイル５３１および５３２およびその接点５３３および５３４で構成される。
そして、正潮流時、信号発生器８２のＨ端子側より受けた信号より励磁コイル５３２側が励磁され、その接点５３４がメイクする。すなわち、正潮流時には電圧検出信号が制御回路５４に与えられ、アクティブフィルタ５０のインバータ部から構成される主回路部５５は、電圧検出信号に応じて配電系統の高調波電圧を抑制するように動作する。
また、逆潮流時、信号発生器８２のＬ端子側より受けた信号より励磁コイル５３１側が励磁され、その接点５３３がメイクする。すなわち、逆潮流時には電流検出信号が制御回路５４に与えられ、アクティブフィルタ５０のインバータ部から構成される主回路部５５は、電流検出信号に応じて配電系統の高調波電流を抑制するように動作する。
【００１６】
次に、前記した図５により、系統切替え時の本実施例のアクティブフィルタの動作について説明する。同図は、系統切替え時の運転状態の例として、地絡発生により、アクティブフィルタの設置点の電力の流れが正規の潮流状態と逆の潮流となった場合の系統状態を示しており、同図では、第２の配電系統のほぼ中間の配電線１２ｄの７ｈ地点で地絡が発生した場合を示している。
配電系統で上記のような地絡が発生すると、前記したように系統内ではこの地絡電流を検出し、開閉器４４，４５を開放すると同時に開閉器３５を投入し、第２の配電系統の下位側に接続されていたアクティブフィルタ接続点近傍の負荷は、第１の配電系統側に移行する。その結果、潮流方向は開閉器３５より開閉器４５側に向かい、正規の潮流状態とは逆向きの逆潮流になる。
【００１７】
上記のように逆潮流になると、アクティブフィルタ５０に設けられた潮流監視装置８０の電力トランデューサ８１で演算出力される潮流の信号は負となり、信号発生器８２のＬ端子側より潮流信号は出力され、シーケンス切替え回路５３の励磁コイル５３１側が励磁され、その接点５３３がメイクされる。
したがって、アクティブフィルタ５０の制御回路５４は電流検出器６ａで検出した配電系統の電流に応じて配電系統から流出する高調波電流を抑制するように動作する。
ここで、地絡事故が開放されアクティブフィルタ５０が系統の下位側に接続されると、系統内の電力の潮流も正規の潮流に戻り、潮流監視装置８０で演算出力される潮流の信号も反転し、シーケンス切替え回路５３の接点は５３４側の電圧検出側にメイクされる。したがって、アクティブフィルタ５０の制御回路５４は電圧検出器６ｂで検出した配電系統の電圧に応じて、配電線の電圧ひずみを抑制するように、高調波抑制の望ましい運転状態で動作する。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、アクティブフィルタ接続点の潮流を監視し、アクティブフィルタ接続点の電力の潮流方向に応じて検出信号を電圧検出信号あるいは電流検出信号に切り換えて、系統の高調波を抑制しているので、系統状態に応じて最適な検出法でアクティブフィルタを運転でき、系統切替えがあっても、配電系統の高調波を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のアクティブフィルタの構成および配電系統への接続態様を示す図である。
【図２】本発明の実施例の潮流監視装置およびシーケンス切替え回路の構成を示す図である。
【図３】アクティブフィルタを系統の下位側に適用した場合の正規の潮流モードにおける系統状態を示す図である。
【図４】図３においてアクティブフィルタ設置点付近の配電系統を拡大した図である。
【図５】地絡発生時のアクティブフィルタの設置点の電力の流れが正規の潮流状態と逆の潮流となった場合の系統状態を示す図である。
【符号の説明】
１                      配電変電所の受電点
２                      配電変電所変圧器
３１〜３５              区分開閉器
４１〜４７              区分開閉器
４８ａ，４８ｂ          手動の開閉器
５０                    アクティブフィルタ
５１                    電流信号変換器
５２                    電圧信号変換器
５３                    シーケンス切替え回路
５３１，５３２          切替え回路励磁コイル
５３３，５３４          切替え回路接点
５４                    制御回路
５５                    アクティブフィルタ主回路部
５６                    変圧器
６ａ                    計器用変流器
６ｂ                    計器用変圧器
６ｃ                    補助変流器
７ａ〜７ｇ              分岐点
７ｈ                    地絡事故発生点
８０                    潮流監視装置
８１                    電力トランデューサ
８２                    信号発生器
９０ａ，９０ｂ          需要家の受電設備
９１ａ，９１ｂ          進相コンデンサ
９２ａ，９２ｂ          受電変圧器
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  変電所内の引出し線
１１ａ〜１１ｄ          第１の配電線
１２ａ〜１２ｇ          第２の配電線
【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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