(57)【要約】【目的】無効電力補償装置における無効電力の演算を簡素化し、装置の小形，低コスト化を図る。【構成】従来、無効電力の演算に当っては９０°位相遅れの電圧を検出するための系統電圧検出用トランスを設けたり、オールパスフィルタを設けたりして装置が複雑になっていたが、この発明では６０°前の無効電力瞬時値と、３０°前の無効電力瞬時値の反転値を加算することで、簡単かつ安価に無効電力の演算ができるようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に連系し電力系統の電圧変動を抑制する無効電力補償装置において、
系統電圧と負荷電流との積によって演算される無効電力瞬時値と、
この無効電力瞬時値の６０°前の値と、
この無効電力瞬時値の３０°前の値の反転値と、
を加算することにより、無効電力量を演算することを特徴とする無効電力演算方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統に連系し電力系統の電圧変動を抑制する無効電力補償装置、特に無効電力量の演算方式の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３に無効電力補償装置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が接続された電力系統の、系統インピーダンス３と負荷４との間に接続され、負荷４から発生する無効電力を補償する。この無効電力補償装置１は、サイリスタ５、リアクトル６およびコンデンサ７などから構成される。１３は、無効電力補償装置１の制御装置を示す。
【０００３】
無効電力補償装置１の動作としては、負荷４が発生する無効電力を補償する。ここで、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、系統の無効電力をＱｓとすると、Ｑｔ＝Ｑｆとなるように無効電力補償装置１を制御することで、系統の無効電力はＱｓ＝０となり、系統電圧の電圧変動を抑制することができる。
無効電力補償装置の制御装置の例を図４に示す。
【０００４】
これは、検出された系統電圧Ｖｓと負荷電流Ｉｆとから、無効電力検出器１０において無効電力Ｑを検出し、この無効電力Ｑに係数器または乗算器１１でゲインを乗じた結果を点弧角調節器１２に入力し、ここでサイリスタを点弧するための点弧角指令αを演算するものである。
無効電力検出器１０として、例えば特許文献１に開示されている例を図５に示す。
【０００５】
これは、乗算器１５，１６、加算器１７、ゲイン要素１８およびオールパスフィルタ２１などから構成され、検出された系統電圧Ｖ１と、これに対し９０°遅れの電圧Ｖ２および負荷電流ｉｆなどから、最終的には無効電力Ｑを演算するものである。なお、オールパスフィルタは図６のように、主としてオペアンプＯｐから構成されるが、これは一般的に周波数−振幅特性には変化が無く、周波数−位相特性だけ変化するフィルタとして定義されている。
【０００６】
まず、オールパスフィルタ２１は負荷電流ｉｆを９０°進めた電流を演算するが、ｉｆ，Ｖ１およびＶ２は次式のように定義される。
Ｖ１＝√２Ｅｃｏｓθ…（１）
Ｖ２＝√２Ｅｓｉｎθ…（２）
ｉｆ＝√２Ｉｃｏｓ（θ−φ）…（３）
Ｖ２とｉｆを乗算することで、無効電力瞬時値ｑが演算される。
【０００７】
ｑ＝Ｖ２×ｉｆ＝Ｅ・Ｉ｛ｓｉｎφ＋ｓｉｎ（２θ−φ）｝…（４）
Ｖ１とｉｆを９０°進めた電流ｉｆ’とを乗算することで、仮想無効電力瞬時値ｑ’が演算される。
ｑ’＝Ｖ１×ｉｆ’＝Ｅ・Ｉ｛ｓｉｎφ−ｓｉｎ（２θ−φ）｝…（５）
無効電力瞬時値ｑと仮想無効電力瞬時値ｑ’とを加算すると、
ｑ＋ｑ’＝２Ｅ・Ｉｓｉｎφ…（６）
となり、（６）式にゲイン１／２を乗算することで、無効電力Ｑが演算される。
【０００８】
Ｑ＝（ｑ＋ｑ’）／２…（７）
【特許文献１】特開平８−１４０２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上のように、無効電力Ｑを演算するために、系統電圧に対して９０°遅れの電圧を検出するＰＴ（変圧器：図４の８，１４）やオールパスフィルタ（図５の２１）が必要になると言う問題がある。また、オールパスフィルタはオペアンプ（Ｏｐ）等を用いて作るので、９０°位相を進めるための調整が必要となり、その結果回路が複雑で規模が大きくなる上にフィルタの調整に時間が掛かり、コストアップすることになる。
【００１０】
したがって、この発明の課題は、オールパスフィルタを不要として回路の簡単化，低コスト化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような課題を解決するため、請求項１の発明では、電力系統に連系し電力系統の電圧変動を抑制する無効電力補償装置において、
系統電圧と負荷電流との積によって演算される無効電力瞬時値に、
のこの無効電力瞬時値の６０°前の値、及び３０°前の値の反転値とを加算することにより、無効電力量を演算する。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、メモリを設けるかまたは既存のメモリを利用するだけで、無効電力を求めることができるので、従来のような系統電圧に対し９０°位相遅れの電圧を検出するＰＴやオールパスフィルタが不要となり、その結果、回路の簡素化による小型化，低コスト化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
図示のように、無効電力検出器１０に無効電力瞬時値ｑを格納するメモリ２０、２２を追加した点が特徴である。その演算は、次のように行なわれる。
まず、移相器１９により、検出された系統電圧Ｖ１からこれに対し９０°遅れの電圧Ｖ２を得る。なお、系統電圧Ｖ１は上記（１）式と同じく、
Ｖ１＝√２Ｅｃｏｓθ…（８）
であり、従って、電圧Ｖ２は
Ｖ２＝√２Ｅｓｉｎθ…（９）
である。また、負荷電流ｉｆは上記（３）式と同じく、
ｉｆ＝√２Ｉｃｏｓ（θ−φ）…（１０）
となる。
【００１４】
乗算器１５では、Ｖ２とｉｆを乗算することで、無効電力瞬時値ｑが演算される。
ｑ＝Ｖ２×ｉｆ＝Ｅ・Ｉ｛ｓｉｎφ＋ｓｉｎ（２θ−φ）｝…（１１）
演算される無効電力瞬時値ｑは、ここではメモリ２０、２２に逐次格納される。このメモリ２０は、６０°前までの無効電力瞬時値ｑを格納できればよい。いま、無効電力瞬時値データを１°刻みでメモリ２０に格納するものとすると、６０°前までのデータを格納できれば良いので、６０ワードの容量で十分と言える。そして、この程度の容量のメモリは、計算機の内部メモリを利用できるので、新たにメモリを追加することによるコストアップはないことになる。
【００１５】
また、メモリ２２は３０°前までの無効電力瞬時値ｑを格納できれば良いので、例えば無効電力瞬時値データを１°刻みでメモリに格納するものとすると、３０ワードの容量で十分と言える。この程度の容量のメモリは、計算機の内部メモリを利用できるので、新たにメモリを追加することによるコストアップはないことになる。
次に、メモリ２０に格納された６０°前の無効電力瞬時値ｑ’とメモリ２２に格納された３０°前の無効電力瞬時値の反転値ｑ’’を読出し、このｑ’とｑ’’とを加算する。
【００１６】
ｑ’＝Ｖ１×ｉｆ’＝Ｅ・Ｉ｛ｓｉｎφ＋ｓｉｎ（２（θ−φ’−６０））｝
＝Ｅ・Ｉ｛ｓｉｎφ＋ｓｉｎ（２θ−φ’−１２０）｝…（１２）
ｑ’’＝−Ｖ１×ｉｆ’＝−Ｅ・Ｉ｛ｓｉｎφ＋ｓｉｎ（２（θ−φ’−３０））｝
＝−Ｅ・Ｉ｛ｓｉｎφ＋ｓｉｎ（２θ−φ−６０）｝…（１３）
Ｑ＝ｑ＋ｑ’＋ｑ’’＝Ｅ・Ｉｓｉｎφ…（１４）
図２に図１の各部波形を示す。
【００１７】
すなわち、図２（ａ）には検出電圧Ｖ１，検出電流Ｉｆの他に、検出電圧Ｖ１に対して９０度遅れとなる、位相器１９の出力Ｖ２が示され、また、図２（ｂ）には乗算器１５の出力ｑとメモリ２０の出力ｑ’、そしてメモリ２２の出力ｑ’’が、さらに、図２（ｃ）には無効電力Ｑなどがそれぞれ示されている。
なお、同出願人は、特願２００６−１３４５３号において、９０°前の無効電力瞬時値を利用して無効電力を演算する発明を出願しているが、本発明では６０°前の無効電力瞬時値を使用しているので、その３０°の位相分だけ誤差が小さくなる。
【００１８】
以上のように、メモリを設けるかまたは既存のメモリを利用するだけで、無効電力を求めることができるので、従来のような系統電圧に対し９０°位相遅れの電圧を検出するＰＴやオールパスフィルタが不要となり、その結果、回路の簡素化による小型化，低コスト化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施の形態を示すブロック図
【図２】図１の各部波形を示す波形図
【図３】一般的な電力系統を示す構成図
【図４】図３の制御装置の具体例を示すブロック図
【図５】図４の制御装置に設けられる無効電力検出器の具体例を示すブロック図
【図６】図５で用いられるオールパスフィルタの具体例を示す回路図
【符号の説明】
【００２０】
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、８，１４…ＰＴ（変圧器）、９…ＣＴ（８変流器）、１０…無効電力検出器、１１，１８…ゲイン要素、１２…点弧角制御回路、１３…制御装置、１５，１６…乗算器、１７…加算器、１９…移相器、２０，２２…メモリ、２１…オールパスフィルタ。
【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６】
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