(57)【要約】【課題】負荷の無効電力成分によって生じる電圧変動の他に、負荷の有効電力成分によって生じる電圧変動をも抑制できるようにする【解決手段】無効電力検出器１０、ゲイン設定回路１１および点弧角制御回路１２からなる無効電力補償系に対し、有効電力検出器１５、補償量演算器１６および加算器１７を付加することにより、負荷４の有効電力成分によって生じる電圧変動をも抑制し得るようにし、従来よりも補償効果が高く高性能のシステムを提供可能とする。【選択図】図１
2006074854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に連系され、電力系統の電圧変動を抑制する無効電力補償装置の制御装置において、
負荷の有効電力を検出する検出手段と、負荷の有効電力と系統インピーダンスのインダクタンス成分および抵抗成分とから電圧降下量を演算し、この電圧降下量による電圧変動分を補償するための無効電力量を演算する演算手段とを設け、負荷の無効電力によって生じる電圧変動に加えて、負荷の有効電力によって生じる電圧変動を抑制することを特徴とする無効電力補償装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力系統に連系され、電力系統の電圧変動を抑制する無効電力補償装置の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４に、無効電力補償系統の一般的な例を示す。
無効電力補償装置１は、電力系統２から系統インピーダンス３を介して負荷４が接続された系統の、系統インピーダンス３と負荷４の間に設置され、負荷４によって発生する電圧変動を補償する。無効電力補償装置１は図示のように、例えばサイリスタ５，リアクトル６，コンデンサ７および制御装置１３等より構成される。
【０００３】
無効電力補償装置の動作は、負荷４が発生する無効電力をＱｆ、無効電力補償装置１の無効電力をＱｔ、系統２の無効電力をＱｓとするとき、Ｑｔ＝Ｑｆとなるように無効電力補償装置１を制御することにより、系統の無効電力Ｑｓ＝０とし、系統の電圧変動を抑制するものである。
つまり、図６のように、電力系統２の電圧をＶ０とし、負荷４の無効電流をＩＦＱとすると、このＩＦＱとインピーダンスＸとの積からΔＶ＝ＩＦＱ・Ｘとなり、負荷４の設置点電圧ＶｓはＶ０−ＩＦＱ・Ｘとなる。ここで、無効電力補償装置１からの補償電流ＩＣをＩＦＱと同じ向きにすれば、負荷４の設置点電圧Ｖｓ＝Ｖ０となり、電圧変動を抑制できることになる。なお、図６（ａ）は補償なしの場合、同（ｂ）は補償ありの場合をそれぞれ示す。
【０００４】
図５は、例えば特許文献１に記載されているこの種の無効電力補償装置の従来例を示すブロック図である。
図示のように、制御装置１３を無効電力検出回路１０、ゲイン設定回路１１および点弧角制御回路１２等より構成する。そして、系統電圧（Ｖｓ）と負荷電流（ＩＦ）を変圧器（ＰＴ）８と変流器（ＣＴ）９で検出し、無効電力検出回路１０で負荷４の無効電力Ｑを演算する。しかる後、ゲイン設定回路１１で或る値Ｋを乗じてＫ×Ｑとし、点弧角制御回路１２で点弧角αを演算してサイリスタ５を導通させることにより、無効電力を補償するものである。
【０００５】
【特許文献１】特公平０７−１０４７３９号公報（第２頁、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、負荷４を流れる電流には無効電流だけでなく有効電流もあり、また、系統インピーダンスにはインダクタンス成分Ｘだけでなく抵抗成分Ｒもある。つまり、上記のような従来技術は無効成分に着目するのみであるため、有効電流と系統インピーダンスのインダクタンス成分，抵抗成分によって生じる電圧変動を抑制できないと言う問題がある。
したがって、この発明の課題は、有効電流と系統インピーダンスによって生じる電圧変動を抑制できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するため、請求項１の発明では、電力系統に連系され、電力系統の電圧変動を抑制する無効電力補償装置の制御装置において、
負荷の有効電力を検出する検出手段と、負荷の有効電力と系統インピーダンスのインダクタンス成分および抵抗成分とから電圧降下量を演算し、この電圧降下量による電圧変動分を補償するための無効電力量を演算する演算手段とを設け、負荷の無効電力によって生じる電圧変動に加えて、負荷の有効電力によって生じる電圧変動を抑制することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、負荷の無効電力成分によって生じる電圧変動の他に、負荷の有効電力成分によって生じる電圧変動をも抑制できるようにし、従来よりも補償効果が高く高性能のシステムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１はこの発明の実施の形態を示すブロック構成図である。
すなわち、無効電力検出器１０、ゲイン設定回路１１および点弧角制御回路１２からなる従来の無効電力補償回路に、負荷４の有効電力を検出する有効電力検出器１５と、この有効電力検出器１５で得られた有効電流（有効電力と有効電流とは比例関係にあるものとする）ＩＦＰと系統インピーダンスとから電圧降下量を演算し、この図の電圧降下量を無効電流によって補償するための補償量演算器１６と、加算器１７とを付加して構成される。
【００１０】
ここで、図２に示すように系統インピーダンスをインダクタンスＸだけでなく抵抗成分Ｒがあるとして、負荷の有効電流ＩＦＰを考えた場合の電圧，電流ベクトルを図３（ａ）に示す。ここでは、無効電流は無いものとする。
図３（ａ）は補償なしの場合を示すが、この場合は負荷４の有効電流ＩＦＰにより、電力系統２の電圧はＶ０からＲ・ＩＦＰ＋ｊＸ・ＩＦＰだけ降下する。このときのＶ０に対するＶｓの大きさの比率は、
｜Ｖｓ｜／｜Ｖ０｜＝Ｖｓ／[（Ｖｓ＋Ｒ・ＩＦＰ）2＋（Ｘ・ＩＦＰ）2]1/2
のように表わされる。
【００１１】
ここで、｜Ｖｓ｜＝｜Ｖ０｜、つまりＶｓとＶ０の大きさが同じになるように無効電流により補償することにすると、図３（ｂ）に示すようなベクトル図となり、数式的には次の（１）式で表わすことができる。
Ｖ０＝（Ｖｓ＋Ｒ・ＩＦＰ−Ｘ・ＩＣＱ）＋ｊ（Ｒ・ＩＣＱ＋Ｘ・ＩＦＰ）…（１）
この（１）式から、｜Ｖｓ｜＝｜Ｖ０｜にするためには、次の（２）式が成立すればよいことが分かる。
｜Ｖ０｜＝[（Ｖｓ＋Ｒ・ＩＦＰ−Ｘ・ＩＣＱ）2＋（Ｒ・ＩＣＱ＋Ｘ・ＩＦＰ）2]1/2
＝Ｖｓ                                                      …（２）
【００１２】
図１の補償量演算器１６は、上記（２）式をＩＣＱで整理した演算、すなわち次の（３）式の演算をする。なお、（２）式をＩＣＱで整理すると次のようになる。
（Ｒ2＋Ｘ2）ＩＣＱ2−２Ｖｓ・Ｘ・ＩＣＱ＋（Ｒ2＋Ｘ2）ＩＦＰ2
＋２Ｖｓ・Ｒ・ＩＦＰ                                              …（２’）
この（２’）式をＩＣＱについて解くと、（３）式となる。
ＩＣＱ＝Ｖｓ・Ｘ／（Ｒ2＋Ｘ2）−[｛Ｖｓ・Ｘ／（Ｒ2＋Ｘ2）｝2
−｛ＩＦＰ2＋２Ｖｓ・Ｒ・ＩＦＰ／（Ｒ2＋Ｘ2）｝]1/2            …（３）
つまり、負荷４の有効電流ＩＦＰを上記（３）式に入力することで、無効電流ＩＦＱで補償する量ＩＣＱが演算できることになる。
【００１３】
このようにして、負荷４の有効電流と系統インピーダンスによって生じる電圧降下量を演算し、この電圧降下量を無効電流で補償することにより、有効電流と系統インピーダンスによって生じる電圧変動を抑制でき、その結果、従来よりも補償効果が高く高性能のシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施の形態を示すブロック構成図
【図２】図１の制御装置が適用されるシステムを示す全体構成図
【図３】この発明の作用を説明するためのベクトル図
【図４】一般的な無効電力補償系統を示す構成図
【図５】従来例を示すブロック図
【図６】図４の作用説明図
【符号の説明】
【００１５】
１…無効電力補償装置、２…電力系統、３…インダクタンス、４…負荷、５…サイリスタ、６…リアクトル、７…コンデンサ、８…変圧器（ＰＴ）、９…変流器（ＣＴ）、１０…無効電力検出器、１１…ゲイン設定回路、１２…点弧角制御回路、１３…制御装置、１４…抵抗、１５…有効電力検出器、１６…補償量演算器、１７…加算器。
【図１】
2006074854.tif 000003
【図２】
2006074854.tif 000004
【図３】
2006074854.tif 000005
【図４】
2006074854.tif 000006
【図５】
2006074854.tif 000007
【図６】
2006074854.tif 000008