(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの交流系統を連系する交流連系装置において、
連続的に潮流制御の行える非同期連系装置と、階段的に潮流制御の行えるタップ調整器をもつ位相調整器を並列に接続し、
前記位相調整器による追従遅れの分を前記非同期連系装置で潮流制御する構成とすることを特徴とする交流連系装置。
【請求項２】
請求項１記載の交流連系装置において、
前記非同期連系装置は、その連続的な潮流制御容量として前記位相調整器の１タップの調整容量以上を有していることを特徴とする交流連系装置。
【請求項３】
２つの交流系統を連系する請求項１記載の交流連系装置の制御方法において、
前記位相調整器の潮流調整量を前もって解析または測定した位相角に対する潮流から求めた位相角−潮流図に基づいて決定することを特徴とする交流連系装置の制御方法。
【請求項４】
２つの交流系統を連系する請求項１記載の交流連系装置の制御方法において、
連系線の潮流制御量と前記位相調整器で調整される潮流量との差の潮流を前記非同期連系装置で制御することを特徴とする交流連系装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は２つの交流系統の連系に係わり、特に潮流制御応答を改善し且つコストの安い交流連系装置とその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
同じ周波数の交流系統を連系する場合、位相調整器による連系やＢＴＢ（Ｂａｃｋ  Ｔｏ  Ｂａｃｋ）等の直流を介した非同期連系装置による連系方法がある。位相調整器による連系では電圧安定性や発電機の軸ねじれ現象といった無効電力や有効電力制御に基づく問題はなく、交流系統事故時の運転停止といった問題も少ない。また、設置場所も比較的小さくて良く、コストが安いといったメリットがある。しかし、連系点の潮流制御量が系統の位相角の状態によって異なるために任意の潮流制御が難しい。また系統故障時に短絡電流が増大する問題がある。一方、非同期連系装置では潮流制御が容易で、系統事故時の短絡電流を増大せず、不要なループ潮流を防止できるメリットがある。しかしコストや設置面積の面で位相調整器に劣る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来技術の問題点を克服し、任意に且つ高速に潮流制御が行え、系統安定度でも好適なコストの安い交流連系装置とその制御方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、２つの交流系統を連系する交流連系装置において、連続的に潮流制御の行える非同期連系装置（ＢＴＢ等）と、階段的に潮流制御の行える位相調整器を並列に接続して構成することを特徴とする。
【０００５】
前記位相調整器としてタップ調整器を持った位相調整器（機械式位相調整器）を使用する。前記非同期連系装置は、その連続的な潮流制御容量として前記位相調整器の１タップの調整容量以上を有していることを特徴とする。
【０００６】
本発明は、２つの交流系統を連系する請求項１記載の交流連系装置の制御方法において、前記位相調整器の潮流調整量を前もって解析または測定した位相角に対する潮流から求めた位相角−潮流図に基づいて決定することを特徴とする。
【０００７】
また、連系線の潮流制御量と前記位相調整器で調整される潮流量との差の潮流を前記非同期連系装置で制御することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の交流連系装置を適用した一実施例を示す。１、２、３は異なる３つの交流系統を示す。１１、１２は交流を直流または直流を交流に変換する交直変換装置で、交直変換装置１１、１２をペアとしてＢＴＢ等の非同期連系装置１０を構成する。２０はタップ調整器を持った機械式位相調整器、３１、３２はＢＴＢ等の非同期連系装置により２つの交流系統１、２を連系するための連系線、４１、４２は位相調整器２０により２つの交流系統１、２を連系するための連系線、１００は連系線潮流制御装置で、２つの連系線の潮流を検出する潮流検出器１３０からの検出信号を受けて非同期連系装置１０の制御装置１１１、１１２と位相調整器２０の制御装置１２０に潮流の指令値を出す。
【０００９】
今、連系線の潮流Ｐａｃを交流系統１から交流系統２に流す場合を考える。連系線潮流制御装置１００は潮流Ｐａｃを、非同期連系装置１０に潮流指令値Ｐｄｃ、位相調整器２０に潮流指令値Ｐｈｓとして割り振る。勿論、指令値の間には数１の関係が成立する。
【００１０】
【数１】
Ｐａｃ＝Ｐｄｃ＋Ｐｈｓ
連系線潮流制御装置１００からの指令に基づいて、非同期連系装置１０では２台の交直変換器１１、１２をそれぞれ順変換器、逆変換器として、指令値Ｐｄｃの潮流を流すように直流電流を制御する。
【００１１】
一方、位相調整器２０では前もって計算された位相角−潮流図に従って、潮流指令値Ｐｈｓに相当する位相角θを決定し、この位相角θに相当するタップ位置を調整して指定の潮流Ｐｈｓが流れるようにする。
【００１２】
図２に位相角−潮流図を示す。横軸に潮流指令値と位相調整器の位相角、縦軸に非同期連系装置１０の潮流と位相調整器２０の潮流を示す。太い実線が連系線潮流指令値に対する潮流Ｐａｃ、破線が非同期連系装置１０の潮流Ｐｄｃ、階段上の細い実線が位相調整器の位相角に対する潮流Ｐｈｓを示す。潮流量の正値は交流系統１から交流系統２への潮流、潮流量の負値は逆を表す。
【００１３】
上述のように、連系潮流指令値をＰａｃとすると、連系潮流制御装置１００では図２に示した位相角−潮流図に基づき、非同期連系装置１０の制御装置１１１、１１２にＰｄｃ、位相調整器２０の制御装置１２０にＰｈｓの電力指令値を出す。この場合の位相調整器２０の潮流は位相角θ１に相当する潮流となる。タップ位置がθ１に切り替わった段階では位相調整器２０はＰｈｓ１の潮流を流し、非同期連系装置１０は残りの潮流Ｐｄｃ１を流すように設定される。定常的には数２の関係となる。
【００１４】
【数２】
Ｐａｃ＝Ｐｄｃ１＋Ｐｈｓ１＝Ｐａｃ１
過渡的な動きを見ると、非同期連系装置１０は潮流制御の応答が早いので、位相調整器２０のタップが切り替わり潮流がＰｈｓ１となるまでは、数３の関係に従って電力を送電する。
【００１５】
【数３】
Ｐｄｃ＝Ｐａｃ１
位相調整器のタップがθ１に切り変わると、非同期連系装置１０は数４の関係に従って送電電力を下げる。
【００１６】
【数４】
Ｐｄｃ＝Ｐａｃ１−Ｐｈｓ１
すなわち、潮流指令値Ｐａｃに応じた潮流Ｐａｃ１が２つの連系装置により流れることになる。
【００１７】
この場合、連系線潮流Ｐａｃに対して位相調整器２０のタップ位置をθ２とし、非同期連系装置１０を潮流反転して数５の関係に従った潮流制御動作も可能である。
【００１８】
【数５】
−Ｐｄｃ２＝Ｐｈｓ２−Ｐａｃ１
しかし、潮流が位相調整器２０と非同期連系装置１０で還流することになるので効率が悪く、このような運転は指令しないものとする。
【００１９】
潮流量を下げる場合や、潮流方向を変える場合も同様である。図２の位相角−潮流図に従って決められた位相角θに位相調整器２０のタップ位置が切り替わるまでの間、非同期連系装置１０により指令値に従った高速の潮流制御が行われる。位相調整器のタップ位置が切り変わると、非同期連系装置１０の潮流指令値が変更され潮流指令値に合った連系線潮流が定常的に流れることになる。
【００２０】
このように非同期連系装置１０が潮流量を指令値に高速に合わせる動作をするので、位相調整器２０の潮流制御は高速に行わなくても良く、機械式タップ調整器を持った位相調整器構成で十分である。このため、低コストな交流連系装置で実現できる。
【００２１】
このような構成とすれば、比較的ゆっくりした潮流を位相調整器２０で調整し、高速に変化する潮流を非同期連系装置１０で制御するように分担できるので、位相調整器２０は連続的に且つ高速に潮流制御できなくても、非同期連系装置１０で連続、且つ高速に潮流制御が行えるので、コストの安い交流連系装置が実現できる。
【００２２】
図３に連系潮流制御装置が備える非同期連系装置の潮流指令値作成回路のブロック図を示す。加算器１０１は連系潮流指令値Ｐａｃと連系線潮流検出器１３０からの連系線４１の潮流検出値Ｐｈｓｆとの差を求める。演算回路１０２は加算器１０１の出力を比例積分演算する。この演算結果が非同期連系装置１０の潮流指令値Ｐｄｃとなる。指令値Ｐｄｃは制御装置１１１、１１２の潮流指令値となり、これにより連系線の潮流を指令値にあわせることができる。
【００２３】
図４に位相調整器の構成例を示す。位相調整器２０は並列変圧器Ｔｒ１と直列変圧器Ｔｒ２から構成される。Ｔｒ１の一次側は直列変圧器のＴｒ２の直列巻線Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃの中間点から取り出される。二次側はタップ巻線ＴＰＷが備わっており、位相調整器制御装置１２０からの位相角指令値によりタップ位置が決定される。Ｔｒ１の二次側はＴｒ２の励磁巻線ＥＸａ，ＥＸｂ，ＥＸｃに接続され、直列巻線Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃにそれぞれ送電線電圧に直角方向成分の電圧を発生させる。
【００２４】
図５に位相調整器制御装置が備える潮流指令値からタップ位置を求めるブロック図を示す。前もって系統図から計算、または測定されて位相調整器２０によって調整される位相角θに対する潮流量Ｐｈｓが、例えば図２に示したように求められている。この特性を備えるタップ指令値作成回路１２１では、潮流量Ｐｈｓから逆にタップ位置Ｔａｐを求める。タップ位置Ｔａｐが決定されると、図示していないタップ駆動装置により並列変圧器Ｔｒ１のタップ位置が調整される。
【００２５】
なお、非同期連系装置１０の連続的な潮流制御容量は、少なくとも機械式位相調整器２０の１タップ相当の調整容量以上とすれば、位相調整器２０の追従遅れの分を非同期連系装置１０の潮流制御で補うことができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、コストの安い交流連系装置で連続、且つ高速に潮流制御が実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による交流連系装置の構成図。
【図２】位相角−潮流図。
【図３】一実施例による潮流指令値作成回路のブロック図。
【図４】一実施例による機械式位相調整器の構成図。
【図５】一実施例による位相調整器の制御ブロック図。
【符号の説明】
１，２，３…交流系統、１０…非同期連系装置、１１，１２…交直変換装置、２０…位相調整器、３１，３２，４１，４２…連系線、１００…連系線潮流制御装置、１０１…加算器、１０２…演算回路、１１１，１１２…非同期連系装置の制御装置、１２０…位相調整器の制御装置、１２１…タップ指令値作成回路、１３０…連系線潮流検出器、Ｐａｃ…連系潮流指令値、Ｐｄｃ…非同期連系装置の潮流指令値、Ｐｈｓ…位相調整器の潮流指令値、Ｐｈｓｆ…潮流検出値、Ｔｒ１…並列変圧器、ＴＰＷ…タップ巻線、Ｔｒ２…直列変圧器、ＥＸａ，ＥＸｂ，ＥＸｃ…励磁巻線、Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ…直列巻線。
【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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