(57)【要約】【課題】風力母線電圧を許容電圧範囲内に制御し、電圧変動を抑制した品質を向上した電力を負荷系統に供給することにある。【解決手段】本発明では、系統母線１から検出した検出電圧を電圧逸脱防止制御装置１５に入力し、この検出電圧が許容電圧範囲から逸脱した場合、検出電圧値を加算・減算することにより、無効電力制御回路１０の分路リアクトル１２及びコンデンサ１３を制御し、無効電力補償装置ＳＶＣにおける風力の系統母線１の電圧を所定値に制御する。【選択図】  図１
2004320859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に接続された電圧検出器からの電圧検出及び電流検出器からの検出電流を無効電力に演算する無効電力検出手段と、該無効電力検出手段からの無効電力検出値及び無効電力指令値とが入力され、両者の差を求める比較器と、該比較器で求められた無効電力検出値と無効電力指令値の差分を入力される無効電力制御部と、該無効電力制御部からの差分無効電力に相当する点弧制御角信号に基き半導体制御素子のゲートを点弧し、遅れ無効電力が多い時には無効電力を吸収し、且つ遅れ無効電力が少ない時には無効電力を放出して前記電力系統における無効電力を所定値に制御する無効電力制御回とを備えた無効電力補償装置において、
前記電圧検出器における電圧検出が許容電圧範囲以上に逸脱する時には、前記電圧検出が遅れ無効電力を吸収する方向に加算し、且つ電圧検出が許容電圧範囲以下に逸脱する時には、前記検出電圧が遅れ無効電力を放出する方向に減算することで、前記検出電圧を許容電圧範囲内に制御する電圧逸脱防止制御装置を更に備えていることを特徴とする無効電力補償装置。
【請求項２】
電力系統に接続された電圧検出器からの電圧検出及び電流検出器からの検出電流を無効電力に演算する無効電力検出手段と、該無効電力検出手段からの無効電力検出値及び無効電力指令値とが入力され、両者の差を求める比較器と、該比較器で求めた無効電力検出値と無効電力指令値の差分を入力される無効電力制御部と、該無効電力制御部からの電流指令値と検出電流が入力される電流制限器と、該電流制限器からの一定電圧指令値をパルス電圧に変換するゲートパルス発生器と、該ゲートパルス発生器からのパルス値に応じてトランジスタのべースとエミッタ間電圧を制御し、遅れ無効電力が多い時には無効電力を吸収し、且つ遅れ無効電力が少ない時には無効電力を放出して前記電力系統における無効電力を所定値に制御する自己消弧型装置とを備えた無効電力補償装置において、
前記電圧検出器における電圧検出が許容電圧範囲以上に逸脱する時には、前記電圧検出が遅れ無効電力を吸収する方向に加算し、且つ電圧検出が許容電圧範囲以下に逸脱する時には、前記検出電圧が遅れ無効電力を放出する方向に減算することで、前記検出電圧を許容電圧範囲内に制御する電圧逸脱防止制御装置を更に備えていることを特徴とする無効電力補償装置。
【請求項３】
電気所に設置され、無効電力に検出する無効電力検出手段と、該無効電力検出手段によって検出された無効電圧値を無効電圧出力指令値から減算する減算器と、該減算器から出力された信号をもとに無効電力を制御する制御信号を演算出力する無効電力制御器とを備えた無効電力補償装置において、
前記電気所の母線電圧を検出して得た母線電圧検出値と、予め定めたれた電圧上限閾値及び電圧下限閾値とを比較して、前記母線電圧検出値が前記電圧上限閾値を上回った場合若しくわ電圧下限閾値を下回った場合に無効電力指令値に補正値を加算若しくわ減算することによって、前記母線電圧が定められた許容電圧範囲を免脱しまいように無効電力を制御する電圧逸脱防止制御装置を更に備えていることを無効電力補償装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無効電力補償装置（ＳＶＣ）に係わり、例えば風力発電所の如く、各地点における有効・無効電力変動が多く、特に無効電力のバランスが変わり、系統電圧が変動するものに使用するに好適な無効電力補償装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無効電力補償装置を備えた変電所及び発電所においては、送電損失を低減することを目的として無効電力を一定制御（ＡＱＲ）して維持しながら、無効電力補償装置が設置される母線等の電圧を許容電圧範囲内に制御することが行われている。
【０００３】
ところで、電力需要の変動のみならず、近年増加しつつある自然エネルギーを利用した風力発電所は、風の影響により計画的に電力を供給するのが難しく、各地点での有効・無効電力変動が多くなる傾向にある。また、分散電源など、個々のユーザが個別に電力を供給する傾向にあり、この場合も需要バランスを計画するのが困難である。特に、無効電力のバランスが変わると系統電圧が変動して、許容電圧範囲を超えることがあり、許容電圧範囲を超えると系統全体が不安定となる。
【０００４】
そこで、無効電力を補償する無効電力補償装置が必要となる。この無効電力補償装置は、分路リアクトル（ＳＨＲ）及び並列コンデンサ（ＳＣ）で概略構成される。他励式無効電力補償装置の場合には、サイリスタバルブを直列に接続し、分路リアクトルに流れる電流をサイリスタバルブの制御角を連続制御することで無効電力を制御している。
【０００５】
無効電力補償装置の制御方式としては、系統電圧の安定を目的とした電圧一定制御（ＡＶＲ）と、送電損失低減を目的とした無効電力一定制御（ＡＱＲ）が広く知られている。
【０００６】
電圧一定制御（ＡＶＲ）は、電圧検出点の電圧を一定に保つように無効電力補償装置の出力を制御する方式である。
【０００７】
無効電力一定制御（ＡＱＲ）は、無効電力検出点を一定に保つよう、無効電力補償装置の出力を制御する方式である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、無効電力一定制御（ＡＱＲ）は無効電力検出点を一定に保つが、負荷変動等により有効電力が大きく変動すると、有効電力と無効電力のバランスが崩れるため、系統電圧が変動する。また、電圧による制御をしていないため、無効電力補償装置のＬ分出力が大きくなり、これにより系統電圧は下がり、また無効電力補償装置のＬ分出力が小さくなり、これにより系統電圧は上がってしまう。
【０００９】
このように、無効電力一定制御（ＡＱＲ）のみでは、無効電力補償装置の設置母線の電圧が許容電圧範囲を超えてしまい、無効電力を一定に保ようにする制御が働き、無効電力補償装置の設置母線の電圧が許容電圧範囲を更に逸脱していくことがある。
【００１０】
尚、この種の技術として特開平１０−３２００６３号公報を挙げることができる。
【００１１】
本発明の目的は、母線電圧を許容電圧範囲内に保ち、電圧変動を抑えた品質の向上した電力を負荷に供給することができる無効電力補償装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、電圧検出器における検出電圧が許容電圧範囲以上に逸脱する時には、前記検出電圧が遅れ無効電力を吸収する方向に加算し、且つ前記検出電圧が許容電圧範囲以下に逸脱する時には、前記検出電圧が遅れ無効電力を放出する方向に減算する補正信号を比較器に入力することで、前記検出電圧を許容電圧範囲内に制御する電圧逸脱防止制御装置を備えていることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の無効電力補償装置の一実施例を図面に基づいて説明する。
【００１４】
本発明の無効電力補償装置の一実施例を図１に示す。
【００１５】
該図に示す如く、風力発電機Ｇからの発生電力は系統母線１に供給される。系統母線１から負荷の系統母線つまり送電線に接続されている。系統母線１には計器用変成器２及び変流器３が接続され、計器用変成器２により計測された検出電圧を電圧検出器４に、変流器３により計測された検出電流を電流検出器５に入力する。電圧検出器４からの検出電圧及び電流検出器５からの検出電流を無効電力検出手段６に入力し、無効電力検出手段６は検出電圧及び検出電流とを演算して無効電力検出値を出力して比較器７に入力する。
【００１６】
比較器７には無効電力検出値の他に無効電力指令値７Ａが入力され、ここで両者の差を求め、比較器７で求められた無効電力検出値と無効電力指令値７Ａとの差分を無効電力制御部８に入力する。無効電力制御部８からの差分無効電力に相当する点弧制御角信号α０をパルス位相器９に入力し、パルス位相器９では点弧制御角信号α０を無効電力制御回路１０に入力する。
【００１７】
無効電力制御回路１０の半導体制御素子１１のゲート１１Ｇは、点弧制御角信号α０に基づき点弧し、半導体制御素子１１では遅れ無効電力が多い時には分路リアクトル１２により無効電力を吸収し、遅れ無効電力が少ない時にはコンデンサ１３により無効電力に相当する無効電力を放出で、電力系統における無効電力を所定値に制御することができる。半導体制御素子１１としては位相制御半導素子であるサイリスタを使用した。尚。１４はリアクトル、Ｅは接地である。
【００１８】
ところで、無効電力一定制御を行っている無効電力補償装置では、上述した如く、電力系統における検出電圧を所定値内に制御することができない場合がある。そこで、本実施例では、検出電圧が許容電圧範囲内を逸脱した場合に、検出電圧を許容電圧範囲内に制御する電圧逸脱防止制御装置１５を備えている。
【００１９】
この電圧逸脱防止制御装置１５内からの補正信号ＲＳＩｇは、図２及び図３に示すアルゴリズムを格納し、このアルゴリズムにより演算されて比較器７に入力される。
【００２０】
図２おいて、系統電圧の許容電圧範囲Ｘ１の上限値がＶＭＡＸとなり、下限値がＶＭＩＮとなる。電圧逸脱防止制御装置１５は、その調整範囲内に制御するため、閾値の上限がＶＵＰ、下限がＶＬＯＷである。
【００２１】
電圧逸脱防止制御装置１５内のアルゴリズムを図３にす。
【００２２】
ここで、ＱＢＵＳは系統母線で計測した無効電力、ＶＢＵＳは系統母線１で計測した検出電圧、α０は半導体制御素子１１のゲートを点弧する点弧制御角信号、ＬＡＱＲ及びＵＡＱＲは点弧制御角信号α０の上限及び下限値範囲である。そして、ＲＳＩｇは電圧逸脱防止制御装置１５の補正信号、ｋは補償値、ｔは時間、Δｔは無効電力・電圧のサンプリング時間を示す。補正信号ＲＳＩｇの初期値は０である。
１）ｓｔａｒｔ時には、ＲＳＩｇは０である。
２）ｉｎｐｕｔ時には、検出電圧（ＶＢＵＳ）とα０を入力する。
３）点弧制御角信号α０が半導体制御素子を制御できる制御範囲、つまりＬＡＱＲ＜α０＜ＵＡＱＲの範囲内であるかを判断し、Ｎｏの場合には、ＲＳＩｇ＝ＲＳＩｇになり、何もしないで今までの値を保持する。またＬＡＱＲ＜α０＜ＵＡＱＲの範囲外になると点弧角が制御できない。Ｙｅｓの場合には、４）に進む。
４）検出電圧（ＶＢＵＳ）＞ＶＵＰの時
Ｙｅｓの場合には、ＲＳＩｇ＝ＲＳＩｇ＋ｋとなる。つまり、電圧逸脱防止制御装置１５から比較器７に入力される補正信号ＲＳＩｇは、検出電圧が許容電圧範囲以上に逸脱する時には、検出電圧が遅れ無効電力を吸収する分路リアク１２側方向に補償値ｋを加算して、検出電圧（ＶＢＵＳ）が下がるように風力系統母線１の母線電圧を制御する。またＮｏの場合には、５）に進む。
５）検出電圧（ＶＢＵＳ）＜ＶＬＯＷの時
Ｙｅｓの場合には、ＲＳＩｇ＝ＲＳＩｇ−ｋとなる。つまり、電圧逸脱防止制御装置１５から比較器７に入力される補正信号ＲＳＩｇは、検出電圧が許容電圧範囲以下に逸脱する時には、検出電圧が遅れ無効電力を放出するコンデンサ１３側方向に補償値ｋを減算し、検出電圧（ＶＢＵＳ）が上がるように系統母線１の母線電圧を制御する。またＮｏの場合には、６）に進む。
６）ＲＳＩｇ＝ＲＳＩｇとなり、許容電圧範囲Ｘ１内であるから、何もしないで今までの値を保持し、そのまま７）に進む。
７）ＯｕｔＰｕｔによりＥｎｄとなり、１）ｓｔａｒｔに戻る。
【００２３】
このように本実施例の電圧逸脱防止制御装置１５によれば、検出電圧が許容電圧範囲外では、検出電圧が遅れ無効電力を吸収する分路リアク１２側方向に補償値ｋを加算し、或いは検出電圧が遅れ無効電力を放出するコンデンサ１３側方向に補償値ｋを減算する。この結果、検出電圧（ＶＢＵＳ）が許容電圧範囲に成るように母線電圧を制御することができるので、母線電圧が許容電圧範囲を逸脱しないように制御され、品質を向上した電力を系統の負荷に供給できる。つまり、風力発電所からの発生電力は、系統母線の母線電圧を許容電圧範囲内の制御され、電圧変動を抑えて負荷の系統母線に供給される。
【００２４】
特に、風力発電で発生した電力に本実施例の電圧逸脱防止制御装置１５を使用すれば、電圧変動を抑制して品質が向上した電力を負荷に供給できるので、需要家の電力品質に対する信頼性が向上する。
【００２５】
また、本実施例の電圧逸脱防止制御装置は、検出電圧を電子的なアルゴリズム中で加算・減算等の演算を行っているので、演算速度は、従来の負荷時タップ切換器、自動電圧調整器を使用した場合に比べて、著しく速くなり、系統母線１の電圧変動を早急に所定の範囲内に収めることができる。
【００２６】
更に、演算速度が速いことは、急激なパルス信号に対しても加算・減算できるので、母線電圧を許容電圧範囲に制御することができ、負荷の系統電圧の変動を安定化することができる。
【００２７】
前述の実施例は他励式無効電力補償装置について説明したが、図４に他の実施例である自励式無効電力補償装置を示す。図１の実施例と同一のものは同符号を付す。図４に示す実施例では、無効電力制御部８からの電流指令値２０Ａと電流検出器２５からの検出電流２０Ｂが電流制限器２２に入力され、電流制限器２２からの一定電圧指令値２３をパルス電圧に変換するゲートパルス発生器２４に入力する。このゲートパルス発生器２４からのパルス値に応じて、トランジスタＴ及びフリーホィ−ルダイオードＤと直列コンデンサＣとを備えている自己消弧型装置２６に入力する。
【００２８】
この実施例の自励式無効電力補償装置によれば、ゲートパルス発生器２４からのパルス値に応じて自己消弧型装置２６のトランジスタＴのべースＢとエミッタＥ間電圧を制御する。これにより、遅れ無効電力が多い時、或いは遅れ無効電力が少ない時には無効電力を吸収或いは放出する。本実施例の自己消弧型装置２６により無効電力の大小を系統母線１の母線電圧を所定の範囲内に収めた後、負荷の系統母線に電圧変動の少ない安定した電力を供給することができる。尚、電圧逸脱防止制御装置の作用は、前述の実施例と同じなので、ここでの説明は省略する。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の無効電力補償装置によれば、母線電圧を許容電圧範囲内に保つことができるので、電圧変動を抑えた品質の向上した電力を負荷に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である無効電力補償装置ＳＶＣの電圧逸脱防止制御装置を含む概略制御ブロック図。
【図２】図１の電圧逸脱防止制御装置内に格納された許容電圧範囲を示す図。
【図３】図１の電圧逸脱防止制御装置内に格納されたアルゴリズムを示す図。
【図４】本発明の他の実施例である自励式無効電力補償装置ＳＶＣを示す概略制御ブロック図。
【符号の説明】
１…系統母線、２…計器用変成器、３…変流器、４…電圧検出器、５，２５…電流検出器、６…無効電力検出手段、７…比較器、８…無効電力制御部、９…パルス位相器、１０…無効電力制御回路、１１…半導体制御素子、１２…分路リアクトル、１３…コンデンサ、１５…電圧逸脱防止制御装置、２２…電流制限器、２４…ゲートパルス発生器、２６…自己消弧型装置、ＳＶＣ…無効電力補償装置。
【図１】
2004320859.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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