(57)【要約】【課題】大型補機始動時の電圧降下を招く始動電流を適正に補償できる始動電流抑制装置を提供することである。【解決手段】所内電源系の大型補機始動時の受電電流を検出する電流検出器８ａ、８ｂを所内母線３ａ、３ｂ毎に設け、大型補機始動時の始動電流を抑制する静止形無効電力補償装置５ａ、５ｂを所内各母線３ａ、３ｂに接続する。制御装置６ａ、６ｂは、電流検出器８ａ、８ｂで検出された始動電流の有効成分および無効成分に基づいて、始動電流の無効成分及び直流成分を補償するように静止形無効電力補償装置５ａ、５ｂを制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所内母線毎に設けられ所内電源系の大型補機始動時の受電電流を検出する電流検出器と、前記所内各母線毎に接続され前記大型補機始動時の始動電流を抑制する静止形無効電力補償装置と、前記電流検出器で検出された始動電流の有効成分および無効成分に基づいて始動電流の無効成分及び直流成分を補償するように前記静止形無効電力補償装置を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする始動電流抑制装置。
【請求項２】
所内母線毎に設けられ所内電源系の大型補機始動時の受電電流を検出する電流検出器と、前記大型補機始動時の始動電流を抑制する１台の静止形無効電力補償装置と、前記電流検出器で検出された電流値が規定値を超過した所内母線に前記静止型無効電力補償装置を接続するための切替器と、前記静止型無効電力補償装置が接続された所内母線の始動電流の有効成分および無効成分に基づいて始動電流の無効成分及び直流成分を補償するように前記静止形無効電力補償装置を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする始動電流抑制装置。
【請求項３】
前記制御装置は、大型補機の始動信号により予め最適化された制御パターンにて前記静止形無効電力補償装置の制御を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載の始動電流抑制装置。
【請求項４】
前記電流検出器が規定値以上の電流を検出したとき、所内母線に接続される静止形無効電力補償装置を所内母線から切り離す過電流検出器を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の始動電流抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大容量発電所の大型補機始動時の所内電源系の電圧低下の低減を補償する始動電流抑制装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大容量発電所の所内電源系においては、大型補機始動による電圧降下に対しては、所内母線上流部の所内変圧器のインピーダンスを低減することで対応している。これは、所内電源系の大型補機の容量増加による始動電流が増大した場合の電圧降下を避けるためである。一方、電気事故時の事故電流の増大抑制のためには所内母線上流部の所内変圧器のインピーダンスを増大させる必要がある。
【０００３】
このように、大型補機始動時の電圧降下の防止のためには、所内母線上流部の所内変圧器のインピーダンスを低減する必要があり、事故電流の増大抑制のためには所内母線上流部の所内変圧器のインピーダンスを増大させる必要がある。このような相反する要求を満たさなければならないことから、所内母線上流部の所内変圧器が適切に設計できなくなることがある。
【０００４】
そこで、大型補機始動による電圧降下を緩和するために、静止形無効電力補償装置ＳＶＣ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｖａｒ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ）を所内母線毎に接続し、大型補機始動時の電圧によりＳＶＣを制御することにより始動電流を補償し、電圧低下の抑制を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１９１５７６号公報（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の技術においては、大型補機始動時の電圧降下を招く始動電流の補償制御を所内母線電圧にて行っている。図５は、発電所の所内電源系に適用した従来の始動電流抑制装置の主回路構成図である。
【０００７】
所内変圧器１からの電力はそれぞれ遮断器２ａ、２ｂを介して、所内母線３ａ、３ｂに供給される。所内母線３ａ、３ｂには開閉器４ａ、４ｂを介して静止形無効電力補償装置（ＳＶＣ）５ａ、５ｂがそれぞれ接続されている。制御装置６ａ、６ｂはそれぞれ自己の所内母線３ａ、３ｂの所内母線電圧を電圧検出器７ａ、７ｂで検出し、所内母線電圧が所定の電圧を維持するように静止形無効電力補償装置５ａ、５ｂを制御するようにしている。従って、補機始動電流の主成分である直流成分を補償することはできないので、十分な電圧降下抑制降下が得られない。
【０００８】
本発明の目的は、大型補機始動時の電圧降下を招く始動電流を適正に補償できる始動電流抑制装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の始動電流抑制装置は、所内母線毎に設けられ所内電源系の大型補機始動時の受電電流を検出する電流検出器と、前記所内各母線毎に接続され前記大型補機始動時の始動電流を抑制する静止形無効電力補償装置と、前記電流検出器で検出された始動電流の有効成分および無効成分に基づいて始動電流の無効成分及び直流成分を補償するように前記静止形無効電力補償装置を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、大型補機始動時の始動電流を抑制する１台の静止形無効電力補償装置を共用し、電流検出器で検出された電流値が規定値を超過した所内母線に対し、切替器で切り換えて静止型無効電力補償装置を接続するようにする。
【００１１】
また、必要に応じて、制御装置は、大型補機の始動信号により予め最適化された制御パターンにて静止形無効電力補償装置の制御を行う。また、所内母線に接続される静止形無効電力補償装置を所内母線から切り離す過電流検出器を設け、電流検出器が規定値以上の電流を検出したときは、静止形無効電力補償装置を所内母線から切り離す。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わる始動電流抑制装置の説明図であり、図１（ａ）は発電所の所内電源系に適用した主回路構成図、図１（ｂ）は制御装置のブロック構成図である。
【００１３】
この第１の実施の形態は、図５に示した従来例に対し、所内母線３ａ、３ｂの所内母線電圧を電圧検出器７ａ、７ｂに代えて、それぞれの所内母線所内母線３ａ、３ｂに流れ込む受電電流Ｉａ、Ｉｂを検出する電流検出器８ａ、８ｂを設け、制御装置６ａ、６ｂは、電流検出器８ａ、８ｂで検出された始動電流Ｉａ、Ｉｂの有効成分および無効成分に基づいて、始動電流Ｉａ、Ｉｂの無効成分及び直流成分を補償するように静止形無効電力補償装置５ａ、５ｂを制御するようにしたものである。図５に示した従来例と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００１４】
図１（ａ）に示すように、第１の実施の形態による始動電流抑制装置は、送電系統から所内変圧器１および遮断器２ａ、２ｂを介して所内母線３ａ、３ｂに電力を供給するように構成され、各々の所内母線３ａ、３ｂにそれぞれ１台の静止形無効電力補償装置５ａ、５ｂを接続して構成される。さらに、電流検出器８ａ、８ｂを、所内変圧器１および遮断器２ａ、２ｂを介した所内母線３ａ、３ｂの受電部に設ける。
【００１５】
また、静止形無効電力補償装置５ａ、５ｂは、制御装置６ａ、６ｂにて、電流検出器８ａ、８ｂで検出された始動電流Ｉａ、Ｉｂの無効成分及び直流成分を補償するように、電流検出器８ａ、８ｂで検出された始動電流Ｉａ、Ｉｂの有効成分および無効成分に基づいて制御される。
【００１６】
図１（ｂ）は制御装置６ａ、６ｂのブロック構成図である。電流検出器８ａ、８ｂより入力された始動電流Ｉａ、Ｉｂは、有効分無効分変換器９により有効成分Ｉｑと無効成分Ｉｄに分けられ、それぞれ有効分ＰＩ制御器（有効分比例積分制御器）１０および無効分ＰＩ制御器（無効分比例積分制御器）１１により比例積分演算が施され、座標変換器１２およびゲート回路１３を介して、静止形無効電力補償装置５ａ、５ｂのサイリスタにゲート信号が出力される。これにより、有効分および無効分の各々の成分量に応じて電流を補償する。
【００１７】
すなわち、所内電源系の大型補機始動時の始動電流Ｉａ、Ｉｂが無効成分と直流成分にて支配されていることから、始動電流Ｉａ、Ｉｂの有効成分Ｉｑおよび無効成分Ｉｄにより静止形無効電力補償装置５ａ、５ｂを制御し、無効成分および直流成分を静止形無効電力補償装置５ａ、５ｂより給電する。
【００１８】
第１の実施の形態によれば、所内電源系の大型補機始動時の始動電流の検出を所内母線３ａ、３ｂ毎の受電電流Ｉａ、Ｉｂにて行い、所内各母線３ａ、３ｂに静止形無効電力補償装置５ａ、５ｂを接続し、始動電流抑制装置の制御装置６ａ、６ｂでの制御は、所内変圧器１の受電電流の有効成分Ｉｑおよび無効成分Ｉｄにて行われるため、所内母線３ａ、３ｂの電圧による制御に対し、大型補機始動電流の主成分である直流成分を補償することができる。
【００１９】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図２は本発明の第２の実施の形態に係わる始動電流抑制装置の説明図であり、図２（ａ）は発電所の所内電源系に適用した主回路構成図、図２（ｂ）は制御装置のブロック構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、所内母線３ａ、３ｂに共用の１台の静止形無効電力補償装置５を設け、大型補機が始動となり始動電流Ｉａ、Ｉｂの発生した方の所内母線３ａ、３ｂに切替器１４により切り替えるようにしたものである。図１に示した第１の実施の形態と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００２０】
図２（ａ）に示すように、第２の実施の形態による始動電流抑制装置は、送電系統から所内変圧器１および遮断器２ａ、２ｂを介して所内母線３ａ、３ｂに電力を供給するように構成され、双方の所内母線３ａ、３ｂに対して、１台の静止形無効電力補償装置５を共用できるように設け、切替器１４により切り替えて所内母線３ａ、３ｂに接続する。各々の所内母線３ａ、３ｂに流れ込む受電電流Ｉａ、Ｉｂを検出する電流検出器８ａ、８ｂは、所内変圧器１を介した所内母線の受電部に設けられる。
【００２１】
切替器１４は、電流検出器Ｉａ、Ｉｂより入力された電流値が規定値を超過したか否かを判定し、既定値を超過した方の開閉器４ａ、４ｂを投入し、その所内母線３ａ、３ｂに静止型無効電力補償装置５を接続する。
【００２２】
図２（ｂ）は第２の実施の形態における制御装置６ａ、６ｂのブロック構成図である。図１（ｂ）に示した第１の実施の形態における制御装置６ａ、６ｂと同様な構成であり、有効分無効分変換器９は、切替器１４で切り替えられた方の始動電流Ｉａ、Ｉｂを入力して、その始動電流に対して、有効成分Ｉｑと無効成分Ｉｄに分け、それぞれ有効分ＰＩ制御器（有効分比例積分制御器）１０および無効分ＰＩ制御器（無効分比例積分制御器）１１により比例積分演算を施し、座標変換器１２およびゲート回路１３を介して、静止形無効電力補償装置５ａ、５ｂのサイリスタにゲート信号を出力する。これにより、有効分および無効分の各々の成分量に応じて電流を補償する。
【００２３】
以上の説明では２個の所内母線３ａ、３ｂで静止形無効電力補償装置５を共用する場合について説明したが、２個以上の複数個の所内母線で静止形無効電力補償装置５を共用するようにしても良い。また、静止形無効電力補償装置５を接続する所内母線の切替は、切替器１４により自動で切り替えるようにしたが、手動または予め決められた大型補機の始動信号により切り替えるようにしても良い。
【００２４】
第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、１台の静止形無効電力補償装置５を双方の所内母線３ａ、３ｂで共用できるので、静止形無効電力補償装置５を節約することができる。
【００２５】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。図３は本発明の第３の実施の形態に係わる始動電流抑制装置の説明図であり、図３（ａ）は発電所の所内電源系に適用した主回路構成図、図３（ｂ）は制御装置のブロック構成図である。この第３の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、制御装置６ａ、６ｂは、大型補機の始動信号により予め最適化された制御パターンにて静止形無効電力補償装置５ａ、５ｂの制御を行うようにしたものである。図１に示した第１の実施の形態と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００２６】
図３（ａ）に示すように、制御装置６ａ、６ｂには大型補機の始動信号が入力される。この大型補機の始動信号は、図３（ｂ）に示すように、制御装置６ａ、６ｂの有効分ＰＩ制御器１０および無効分ＰＩ制御器１１に入力される。有効分ＰＩ制御器１０や無効分ＰＩ制御器１１には、大型補機の種類に応じて予め比例積分定数が定められており、始動された大型補機に対する適切な比例積分定数が選択され制御される。
【００２７】
すなわち、始動電流抑制装置の制御装置６ａ、６ｂは、所内電源系の大型補機始動時の始動信号Ｉａ、Ｉｂに基づき制御を開始するので、始動電流Ｉａ、Ｉｂが変化する前に制御を開始することができる。また、所内母線３ａ、３ｂに接続する静止形無効電力補償装置５ａ、５ｂの制御は、起動された大型補機について予め決められたその大型補機の始動パターンに基づいて制御されるので、適切な制御を行うことができる。
【００２８】
第３実施形態によれば、始動電流抑制装置の制御を大型補機の始動信号により予め最適化された制御パターンにて制御を行うことができるので、制御応答遅れを最小限に留めることができ、第１の実施の形態や第２の実施の形態よりも、さらに大型補機の始動電流を抑制することができる。
【００２９】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。図４は本発明の第４の実施の形態に係わる始動電流抑制装置の説明図であり、図４（ａ）は発電所の所内電源系に適用した主回路構成図である。この第４の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、電流検出器８ａ、８ｂが規定値以上の電流を検出したとき、所内母線３ａ、３ｂに接続される静止形無効電力補償装置５ａ、５ｂを所内母線３ａ、３ｂから切り離す過電流検出器１５ａ、１５ｂを設けたものである。図１に示した第１の実施の形態と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００３０】
図４に示すように、過電流検出器１５ａ、１５ｂは、電流検出器８ａ、８ｂより入力された電流値が規定値を超えたか否かを判定し、規定値を超えたときは事故と判定し、所内母線３ａ、３ｂに接続している静止形無効電力補償装置５ａ、５ｂを所内母線３ａ、３ｂより切り離す制御を行う。これにより、所内母線３ａ、３ｂより下流での電気事故時の事故電流を増大させないようにしている。
【００３１】
第４の実施の形態によれば、所内電源系の大型補機始動時の始動電流の検出を所内母線毎の受電電流にて行い、受電電流が規定値以上である場合には、所内母線３ａ、３ｂに接続する静止形無効電力補償装置５ａ、５ｂを自動的で所内母線３ａ、３ｂから切り離すので、電気事故時の所内母線３ａ、３ｂより下流での事故電流の増大を防止できる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、大容量発電所の所内母線に静止形無効電力補償装置を設け、その制御を所内母線受電電流の有効成分と無効成分にて実施するので、大型補機始動時の電圧降下を招く始動電流を有効的に補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる始動電流抑制装置を示し、（ａ）はその主回路構成図、（ｂ）はブロック構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係わる始動電流抑制装置を示し、（ａ）はその主回路構成図、（ｂ）はブロック構成図。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係わる始動電流抑制装置を示し、（ａ）はその主回路構成図、（ｂ）はブロック構成図。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係わる始動電流抑制装置の主回路構成図。
【図５】発電所の所内電源系に適用した従来の始動電流抑制装置の主回路構成図。
【符号の説明】
１…所内変圧器、２…遮断器、３…所内母線、４…開閉器、５…静止形無効電力補償装置、６…制御装置、７…電圧検出器、８…電流検出器、９…有効分無効分変換器、１０…有効分ＰＩ制御器、１１…無効分ＰＩ制御器、１２…座標変換器、１３…ゲート回路、１４…切替器、１５…過電流検出器
【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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