(57)【要約】【課題】簡単な装置を外部に追加設置するだけでＳＶＲあるいはＯＬＴＣと既存の電圧一定制御型ＳＶＣの協調を図りつつ電圧変動の補償ができる送配電系統の電圧制御方法を提供する。【解決手段】送配電系統中にＳＶＲあるいはＯＬＴＣと電圧一定制御方式のＳＶＣとを設置して前記送配電系統の電圧変動を補償する送配電系統の電圧制御方法において、前記送配電系統中に該送配電系統の電圧変動を検出および処理する電圧信号検出処理装置をさらに設置し、この電圧信号検出処理装置の出力信号に基づいて前記ＳＶＣを動作させる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電系統中にステップ式電圧調整器と電圧一定制御方式の高速機器とを設置して前記配電系統の電圧変動を補償する配電系統の電圧制御方法において、前記配電系統中に該配電系統の電圧変動を検出および処理する電圧信号検出処理装置をさらに設置し、この電圧信号検出処理装置の出力信号に基づいて前記高速機器を動作させることを特徴とする、配電系統の電圧制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の配電系統の電圧制御方法において、前記電圧信号検出処理装置が、高域通過フィルタと、低域通過フィルタと、リミッタと、重ね合わせ回路とを具えることを特徴とする、配電系統の電圧制御方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の配電系統の電圧制御方法において、前記高速機器の高速応答と低速応答の割合を前記リミッタの設定レベルによって任意に設定することを特徴とする、配電系統の電圧制御方法。
【請求項４】
配電系統中にステップ式電圧調整器と電圧一定制御方式の静止型無効電力補償装置とを設置して前記配電系統の電圧変動を補償する配電系統の電圧制御方法において、前記配電系統中に該配電系統の電圧変動を検出および処理する電圧信号検出処理装置をさらに設置し、この電圧信号検出処理装置の出力信号に基づいて前記静止型無効電力補償装置を動作させることを特徴とする、配電系統の電圧制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載の配電系統の電圧制御方法において、前記電圧信号検出処理装置が、高域通過フィルタと、低域通過フィルタと、リミッタと、重ね合わせ回路とを具えることを特徴とする、配電系統の電圧制御方法。
【請求項６】
請求項３または４に記載の配電系統の電圧制御方法において、前記静止型無効電力補償装置の高速応答と低速応答の割合を前記リミッタの設定レベルによって任意に設定することを特徴とする、配電系統の電圧制御方法。
【請求項７】
送電系統中に負荷時タップ切換装置と電圧一定制御方式の高速機器とを設置して送電系統の電圧変動を補償する送電系統の電圧制御方法において、前記送電系統中に該送電系統の電圧変動を検出および処理する電圧信号検出処理装置をさらに設置し、この電圧信号検出処理装置の出力に基づいて前記高速機器を動作させることを特徴とする、送電系統の電圧補償方法。
【請求項８】
請求項７に記載の送電系統の電圧制御方法において、前記電圧信号検出処理装置が、高域通過フィルタと、低域通過フィルタと、リミッタと、重ね合わせ回路とを具えることを特徴とする、送電系統の電圧制御方法。
【請求項９】
請求項７または８に記載の送電系統の電圧制御方法において、前記高速機器の高速応答と低速応答の割合を前記リミッタの設定レベルによって任意に設定することを特徴とする、送電系統の電圧制御方法。
【請求項１０】
送電系統中に負荷時タップ切換装置と電圧一定制御方式の静止型無効電力補償装置とを設置して送電系統の電圧変動を補償する送電系統の電圧制御方法において、前記送電系統中に該送電系統の電圧変動を検出および処理する電圧信号検出処理装置をさらに設置し、この電圧信号検出処理装置の出力に基づいて前記静止型無効電力補償装置を動作させることを特徴とする、送電系統の電圧補償方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の送電系統の電圧制御方法において、前記電圧信号検出処理装置が、高域通過フィルタと、低域通過フィルタと、リミッタと、重ね合わせ回路とを具えることを特徴とする、送電系統の電圧制御方法。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の送電系統の電圧制御方法において、前記静止型無効電力補償装置の高速応答と低速応答の割合を前記リミッタの設定レベルによって任意に設定することを特徴とする、送電系統の電圧制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送配電系統の電圧制御方法に関し、特に、送配電系統に静止型無効電力補償装置（Ｓｔａｔｉｃ  Ｖａｒ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ、以下ＳＶＣと略記する）のような高速機器を設置し、前記送配電系統の電圧変動を検出して瞬時に負荷変動量を打ち消す無効電力を供給して前記送配電系統の電圧を安定化させる電圧制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高度情報化社会の進展により電力の品質向上に対するニーズが高まっているが、送配電系統に連係された風力発電設備や大容量電動機負荷等の影響により、従来のステップ式電力調整器（Ｓｔｅｐ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ、以下ＳＶＲと略記する）や負荷時タップ切換装置（Ｏｎ−Ｌｏａｄ  Ｔａｐ−Ｃｈａｎｇｅｒｓ、以下ＯＬＴＣと略記する）では補償しきれない過渡的な電圧変動が発生するケースが増大している。そのため、電圧一定制御型ＳＶＣを送配電系に組み込み、その高速応答性を利用した電圧制御方法が実施されている。
【０００３】
しかしながら、電圧一定型ＳＶＣとＳＶＲ（配電系用）あるいはＯＬＴＣ（送電系用）が同一送配電系統中に設置されている場合、ＳＶＲあるいはＯＬＴＣで補償すべきゆっくりとした電圧変動も、ＳＶＣがその高速応答性のために先に補償してしまい、本来ＳＶＣが受け持つべき高速な電圧変動の補償容量を確保できないという問題が発生してしまう。図１は、このような問題を説明するＳＶＣでの電圧補償の一例を示すグラフである。例えば図１ａに示すようなゆっくりとした変動と高速な変動が重畳された電圧変動が発生した場合、ＳＶＣのみですべての電圧変動を補償するような動作となって図１ｂに示すような電圧補償が行われ、図１ｃに示すようにＳＶＣの補償容量を超えた部分が補償不能分として残ってしまう。
【０００４】
この問題を解決するため、従来から主としてＳＶＣに改良を施した種々の方法が提案、実用化されている。例えば、古川、吉武による「ＳＶＲ協調運転型ＳＶＣの開発」、電気学会全国大会、Ｎｏ．１５９３、平成１０年３月、に記載されている技術がある。従来の慣例的な電圧一定制御型ＳＶＣ本体の中に、ＳＶＣ本来の電圧一定制御部に加えて、無効電力検出部と、無効電力出力目標範囲指令部と、演算部とを設け、ＳＶＣの電圧補償機能を制限することによって、ＳＶＣあるいはＯＬＴＣとの協調運転を可能にすることを狙っている。従来の電圧一定制御型ＳＶＣの電圧補償機能を制限することにより、ＳＶＣが補償できなかった電圧変化分は、それがＳＶＲあるいはＯＬＴＣでの補償が可能な程度の速度のものであれば、ＳＶＲあるいはＯＬＴＣが受け持って補償することになり、ＳＶＣとの協調による送配電系の電圧制御が可能となる。しかしながらこの方法は、既存の電圧一定制御型ＳＶＣをそのまま利用することができず、改造されたＳＶＣに置き換える必要があるといった欠点があった。
【０００５】
ＳＶＣ以外の高速機器、すなわち、秒単位あるいは１０秒程度以下で応動する電圧制御機器、例えば、自励式ＳＶＣとも呼ばれるＳＶＧ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｖａｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）、ＵＰＦＣ（Ｕｎｉｆｉｅｄ  Ｐｏｗｅｒ  Ｆｌｏｗ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、フェーズシフタまたは静止型位相調整器とも呼ばれるＰＳ（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔｅｒ）、静止型直列コンデンサとも呼ばれるＴＣＳＣ（Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）などの、一般的にＦＡＣＴＳ機器と呼ばれるパワーエレクトロニクスを応用した電力機器も、ＳＶＲあるいはＯＬＴＣと協調して電圧制御に用いることが考えられる。この場合も、上述したようなＳＶＣと同様の問題が生じる。また、現在、電力自由化により電力事業者以外の分散型電源が増加しており、これらの電源に関しては電圧制御をどのように行うか決まっていないが、これらの分散型電源は能力的には高速な電圧制御が可能であり、ＳＶＲあるいはＯＬＴＣと協調して電圧制御に用いることができる。この場合も分散型電源の調整容量的に限界があるので、上述したようなＳＶＣと同様の問題が生じる。さらに、既存の大容量発電所においても電圧制御を行うと電力（有効電力）の出力をその代償として制限しなければならないという問題がある。現在はこの問題に関して特に顕在化していないが、将来電力の自由化により調整容量を制限する可能性があり、この場合は上述したようなＳＶＣと同様の問題が生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述したような従来の送配電系統電圧変動補償方法の問題を解決し、簡単な装置を外部に追加設置するだけでＳＶＲあるいはＯＬＴＣと、既存の電圧一定制御方式の高速機器、特にＳＶＣとの協調を図りつつ電圧変動の補償ができる配電系統の電圧制御方法および送電系統の電圧制御方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による配電系統の電圧制御方法は、配電系統中にステップ式電圧調整器と電圧一定制御方式の静止型無効電力補償装置とを設置して前記配電系統の電圧変動を補償する配電系統の電圧制御方法において、前記配電系統中に該配電系統の電圧変動を検出および処理する電圧信号検出処理装置をさらに設置し、この電圧信号検出処理装置の出力信号に基づいて前記静止型無効電力補償装置を動作させることを特徴とする。このようにすれば、簡単な電圧信号検出処理装置の追加とその簡便な設定、調整によって、効率的なＳＶＲとＳＶＣとの協調運転による配電系の電圧変動補償制御が可能になる。
【０００８】
本発明による配電系統の電圧制御方法の一実施形態は、前記電圧信号検出処理装置が、高域通過フィルタと、低域通過フィルタと、リミッタと、重ね合わせ回路とを具えることを特徴とする。このようにすれば、電圧信号検出処理装置を簡単に実現することができる。
【０００９】
本発明による配電系統の電圧制御方法の他の実施形態は、前記静止型無効電力補償装置の高速応答と低速応答の割合を前記リミッタの設定レベルによって任意に設定することを特徴とする。このようにすれば、電圧制御対象機器の要求電圧安定度、配電系統の電圧変動レベル等に応じて簡単な設定で効率的なＳＶＲとＳＶＣとの協調運転による配電系の電圧変動補償制御が可能になる。
【００１０】
本発明による送電系統の電圧制御方法は、送電系統中に負荷時タップ切換装置と電圧一定制御方式の静止型無効電力補償装置とを設置して送電系統の電圧変動を補償する送電系統の電圧制御方法において、前記送電系統中に該送電系統の電圧変動を検出および処理する電圧信号検出処理装置をさらに設置し、この電圧信号検出処理装置の出力に基づいて前記静止型無効電力補償装置を動作させることを特徴とする。このようにすれば、簡単な電圧信号検出処理装置の追加とその簡便な設定、調整によって、効率的なＯＬＴＣとＳＶＣとの協調運転による送電系の電圧変動補償制御が可能になる。
【００１１】
本発明による送電系統の電圧制御方法の一実施形態は、前記電圧信号検出処理装置が、高域通過フィルタと、低域通過フィルタと、リミッタと、重ね合わせ回路とを具えることを特徴とする。このようにすれば、電圧信号検出処理装置を簡単に実現することができる。
【００１２】
本発明による送電系統の電圧制御方法の他の実施形態は、前記静止型無効電力補償装置の高速応答と低速応答の割合を前記リミッタの設定レベルによって任意に設定することを特徴とする。このようにすれば、電圧制御対象機器の要求電圧安定度、送電系統の電圧変動レベル等に応じて簡単な設定で効率的なＯＬＴＣとＳＶＣとの協調運転による送電系の電圧変動補償制御が可能になる。
【００１３】
上記のような本発明による送電系統の電圧制御方法および配電系統の電圧制御方法では、電圧一定制御方式の静止型無効電力補償装置すなわちＳＶＣの代わりに、他の電圧一定制御方式の高速機器を用いても同様の構成で実施することができ、同様の効果が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明による送配電系統の電圧制御方法は、送配電系統中にＳＶＲ（配電系統用）あるいはＯＬＴＣ（送電系統用）と電圧一定制御型ＳＶＣとを設置し、さらに、高域通過フィルタと、低域通過フィルタと、リミッタと、重ね合わせ回路とを具える電圧信号検出処理装置を設置し、供給電圧対象機器の要求電圧安定度、送配電系統の電圧変動レベル等に応じて前記高域通過フィルタと、低域通過フィルタと、リミッタの各々のレベルを設定し、前記電圧信号検出処理装置からの出力信号に基づいて前記ＳＶＣを動作させる。
【００１５】
図２は、本発明による送配電系統の電圧制御方法において用いる電圧信号検出処理装置の基本構成を示すブロック図である。電圧信号検出処理装置１は、入力信号を受けるように配置された高域通過フィルタ２および低域通過フィルタ４と、高域通過フィルタ２の出力信号を受けるように配置されたリミッタ６と、低域通過フィルタ４およびリミッタ６の出力信号を受けるように配置された重ね合わせ回路８とを具える。
【００１６】
図３は、図２に示したａないしｅの各部における信号の一例を示すグラフである。各々のグラフにおける横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。図３ａは図２のａ部における信号を示す。この信号は、制御を行おうとする母線電圧信号であり、高周波変動分と低周波変動分とを含んでいて、変動範囲が前記ＳＶＣでの電圧補償可能範囲より大きい。この信号は電圧信号検出処理装置１への入力信号であり、電圧信号検出処理装置１における高域通過フィルタ２および低域通過フィルタ４に入力される。図３ｂは図２のｂ部における信号を示し、この信号は低域通過フィルタ４の出力信号であり、リミッタ６に入力される。図３ｃは図２のｃ部における信号を示し、この信号はリミッタ６の出力信号であり、重ね合わせ回路８に入力される。図３ｄは図２のｄ部における信号を示し、この信号は高域通過フィルタ２の出力信号であり、重ね合わせ回路８に入力される。図３ｅは図２のｅ部における信号を示し、この信号は重ね合わせ回路８の出力信号であると共に電圧信号検出処理装置１の出力信号であり、前記ＳＶＣ（図示せず）に供給される。ここで、このｅ部での信号の変動範囲が前記ＳＶＣの電圧補償可能範囲に収まるように高域通過フィルタ２および低域通過フィルタ４のフィルタ係数と、リミッタ６のリミッタ範囲とを設定する。このようにすれば、ｅ部での信号の電圧変動分はすべて前記ＳＶＣで補償される。図４は、前記ＳＶＣが補償しきれない低周波変動分を示すグラフである。この低周波変動分は、ＳＶＲあるいはＯＬＴＣによって補償されることになる。なお、ＳＶＲの二次側（配電線の末端側）に電源が設置された配電系統で上記の低周波成分を補償するためには逆潮流防止リレーを取り外しておく等の処置が必要であるが、ＳＶＲでの電圧補償手順は既知であるためここでは詳しくは説明しない。ＯＬＴＣに関しても電圧補償手順は既知であるためここでは詳しくは説明しない。以上のように、送配電系統に設置されているＳＶＣの電圧補償可能範囲（すなわちＳＶＣ容量）に応じて図３のリミッタ６の設定範囲を調節することによって、前記ＳＶＣを適切な条件下で動作させることが可能になる。ちなみにリミッタの設定範囲をゼロにした場合、ＳＶＣ容量極小状態（ＳＶＣでは高周波電圧変動分のみを補償し、低周波電圧変動分はすべてＳＶＲあるいはＯＬＴＣで補償する状態）での運転となる。
【００１７】
以上は、送配電系統に電圧一定制御型ＳＶＣとＳＶＲあるいはＯＬＴＣがすでに設置されている場合に、本発明の電圧信号検出処理装置を追加設置して満足のいく変動電圧補償機能を発揮する方法に関する説明であるが、ＳＶＲあるいはＯＬＴＣのみが設置されている送配電系統に新たに電圧一定制御型ＳＶＣおよび本発明の電圧信号検出処理装置を追加設置して電圧の安定を図る場合には、ＳＶＣ容量とリミッタ範囲とを適切に調節することにより、種々の容量のＳＶＣに対応して柔軟に変動電圧の補償機能を実現することができる。
【００１８】
図５は、配電系の負荷曲線を示すグラフであり、横軸は時間、縦軸は電圧を表す。図６は、図５の負荷曲線に加わる外乱成分を示すグラフであり、横軸は時間、縦軸は電圧を表す。以下の３つのケースについてそれぞれシミュレーション解析を行った。
ケース１：ＳＶＲのみでの電圧変動補償制御
ケース２：ＳＶＲと電圧一定制御型ＳＶＣの協調運転制御
ケース３：本発明の方法によるＳＶＲとＳＶＣの協調運転制御
解析条件（配電系の諸設定条件）の詳細は本発明を説明する上で本質的なことではないため示さない。
【００１９】
図７は、ケース１における被制御母線電圧（電圧変動補償制御を行った後の電圧波形）を示すグラフである。横軸は時間、縦軸は電圧を表す。このグラフから、ＳＶＲのみでは十分な補償ができず、低周波変動成分と高周波変動成分が重なり合った波形になっているのがわかる。
【００２０】
図８ａは、ケース２における被制御母線電圧を示すグラフである。横軸は時間、縦軸は電圧を表す。このグラフから、図７に示すケース１のＳＶＲのみの制御に比べ、全体の電圧変動が改善されていることがわかるが、高周波変動成分に関しては、全時間帯にわたっての補償はされていないことがわかる。図８ｂは、このときのＳＶＣの制御量を示すグラフである。横軸は時間、縦軸は電圧を表す。このグラフから、ＳＶＣの制御可能範囲を超えた領域が直線波形となっており、この領域に対応する図８ａの部分に高周波変動成分が未補償で残っていることがわかる。
【００２１】
図９ａは、ケース３における被制御母線電圧を示すグラフである。横軸は時間、縦軸は電圧を表す。このグラフから、図８ａに示すケース２の従来のＳＶＲおよびＳＶＣの協調運転制御に比べ、電圧変動が改善されており、高周波変動成分に関しても、全時間帯にわたって補償されていることがわかる。図９ｂは、このときのＳＶＣの制御量を示すグラフである。横軸は時間、縦軸は電圧を表す。このグラフから、本発明の協調方法によってＳＶＣの制御可能範囲を超えることなく制御がなされていることがわかる。
【００２２】
上記の説明は、配電系統の電圧制御例（ＳＶＣとＳＶＲとの協調）について示したものであるが、送電系統の電圧制御（ＳＶＣとＯＬＴＣとの協調）に関しても同様の効果を得ることができる。また、ＳＶＣの代わりに、ＳＶＧ、ＵＰＦＣ、ＰＳ、ＴＣＳＣ等のパワーエレクトロニクスを応用した高速電圧制御機器や、分散型電源、発電機等を用いても同様の構成で実施することができ、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ａないしｃはＳＶＣでの電圧補償の一例を示すグラフである。
【図２】本発明による電圧信号検出処理装置の基本構成を示すブロック図である。
【図３】ａないしｅは図２に示したａないしｅの各部における信号の一例を示すグラフである。
【図４】ＳＶＣが補償しきれない低周波変動分を示すグラフである。
【図５】配電系の負荷曲線を示すグラフである。
【図６】図５の負荷曲線に加わる外乱成分を示すグラフである。
【図７】ケース１における被制御母線電圧を示すグラフである。
【図８】ａはケース２における被制御母線電圧を示すグラフであり、ｂはＳＶＣの制御量を示すグラフである。
【図９】ａはケース３における被制御母線電圧を示すグラフであり、ｂはＳＶＣの制御量を示すグラフである。
【符号の説明】
１  電圧信号検出処理装置
２  高域通過フィルタ
４  低域通過フィルタ
６  リミッタ
８  重ね合わせ回路
【図１】
2004266915.tif 000003
【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】
2004266915.tif 000008
【図７】
2004266915.tif 000009
【図８】
2004266915.tif 000010
【図９】
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