(57)【要約】【課題】  変電所脱落時、変電所の単巻変圧器吸い上げ電流から単相インバータに対する無効電力補償指令値を決定し、き電電圧降下を補償することにある。【解決手段】  変電所に設置される電気鉄道用三相／二相変換変圧器１の二次側Ｍ座側及びＴ座側に接続されるＭ座側単相インバータ１６及びＴ座側単相インバータ１８をゲート制御する電気鉄道用電圧補償装置ＲＰＣの制御装置において、変電所脱落時、ＲＰＣが設置される脱落変電所直下で突合せき電となった場合、脱落変電所のＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器１１で検出される単巻変圧器吸い上げ電流に基づいて、Ｍ座側単相インバータ１６に対するＭ座無効電力出力指令値を決定し、またＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器１２で検出される単巻変圧器吸い上げ電流に基づいて、Ｔ座側単相インバータ１８に対するＴ座無効電力出力指令値を決定する前記ＲＰＣの制御装置である。【選択図】図１
2007189863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電変電所に設置されるスコット結線変圧器や変形ウッドブリッジ結線変圧器等の電気鉄道用三相／二相変換変圧器の二次側Ｍ座及びＴ座（結線方式によりＡ座及びＢ座を含む）から電車線路に単巻変圧器き電方式により給電すると共に、前記電気鉄道用三相／二相変換変圧器の二次側Ｍ座側及びＴ座側に、それぞれ交流リアクトル又は変圧器を介して接続され、かつ、直流出力側が互いに接続されたＭ座側単相インバータ及びＴ座側単相インバータをゲート制御する電気鉄道用電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置において、
前記Ｍ座側単巻変圧器の吸い上げ電流を検出するＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器と、前記Ｔ座側単巻変圧器吸い上げ電流を検出するＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器とを設け、
前記給電変電所の脱落によって前記電気鉄道用三相／二相変換変圧器からの給電が不可能となり、Ｍ座側き電系及びＴ座側き電系に接続される隣接変電所から応援給電を受け、前記ＲＰＣが設置される脱落変電所直下で突合せき電となった場合、
前記脱落変電所のＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出される前記Ｍ座側単巻変圧器吸い上げ電流に基づいて、前記Ｍ座側単相インバータに対するＭ座無効電力出力指令値を決定し、前記脱落変電所のＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出される前記Ｔ座側単巻変圧器吸い上げ電流に基づいて、前記Ｔ座側単相インバータに対するＴ座無効電力出力指令値を決定することを特徴とする電気鉄道用電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置。
【請求項２】
給電変電所に設置されるスコット結線変圧器や変形ウッドブリッジ結線変圧器等の電気鉄道用三相／二相変換変圧器の二次側Ｍ座及びＴ座（結線方式によりＡ座及びＢ座を含む）から電車線路に単巻変圧器き電方式により給電すると共に、前記電気鉄道用三相／二相変換変圧器の二次側Ｍ座側及びＴ座側に、それぞれ交流リアクトル又は変圧器を介して接続され、かつ、直流出力側が互いに接続されたＭ座側単相インバータ及びＴ座側単相インバータをゲート制御する電気鉄道用電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置において、
前記Ｍ座側単巻変圧器の吸い上げ電流を検出するＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器と、前記Ｔ座側単巻変圧器吸い上げ電流を検出するＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器と、Ｍ座側き電系のき電圧を検出するＭ座側き電電圧検出器と、Ｔ座側き電系のき電圧を検出するＴ座側き電電圧検出器とを設け、
前記給電変電所の脱落によって前記電気鉄道用三相／二相変換変圧器からの給電が不可能となり、前記Ｍ座側き電系及び前記Ｔ座側き電系に接続される隣接変電所から応援給電を受け、前記ＲＰＣが設置される脱落変電所直下で突合せき電となった場合、
前記脱落変電所のＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出されるＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流と前記脱落変電所のＭ座側き電電圧検出器で検出されるＭ座側き電系のき電圧とに基づいて、前記Ｍ座側単相インバータに対するＭ座無効電力出力指令値を決定し、前記脱落変電所のＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出されるＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流と前記脱落変電所のＴ座側き電電圧検出器で検出されるＴ座側き電系のき電圧とに基づいて、前記Ｔ座側単相インバータに対するＴ座無効電力出力指令値を決定することを特徴とする電気鉄道用電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置。
【請求項３】
給電変電所に設置されるスコット結線変圧器や変形ウッドブリッジ結線変圧器等の電気鉄道用三相／二相変換変圧器の二次側Ｍ座及びＴ座（結線方式によりＡ座及びＢ座を含む）から電車線路に単巻変圧器き電方式により給電すると共に、前記電気鉄道用三相／二相変換変圧器の二次側Ｍ座側及びＴ座側に、それぞれ交流リアクトル又は変圧器を介して接続され、かつ、直流出力側が互いに接続されたＭ座側単相インバータ及びＴ座側単相インバータをゲート制御する電気鉄道用電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置において、
前記Ｍ座側単巻変圧器の吸い上げ電流を検出するＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器と、前記Ｔ座側単巻変圧器吸い上げ電流を検出するＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器と、Ｍ座側き電系のき電圧を検出するＭ座側き電電圧検出器と、Ｔ座側き電系のき電圧を検出するＴ座側き電電圧検出器とを設け、
前記給電変電所の脱落によって前記電気鉄道用三相／二相変換変圧器からの給電が不可能となり、前記Ｍ座側き電系及び前記Ｔ座側き電系に接続される隣接変電所から応援給電を受け、前記ＲＰＣが設置される脱落変電所直下で突合せき電となった場合、
前記脱落変電所のＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出されるＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流と前記脱落変電所のＭ座側き電電圧検出器で検出されるＭ座側き電系のき電圧と前記脱落変電所のＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出されるＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流とに基づいて、前記Ｍ座側単相インバータに対するＭ座無効電力出力指令値を決定し、前記脱落変電所のＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出されるＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流と前記脱落変電所のＴ座側き電電圧検出器で検出されるＴ座側き電系のき電圧と前記脱落変電所のＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出されるＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流とに基づいて、前記Ｔ座側単相インバータに対するＴ座無効電力出力指令値を決定することを特徴とすることを特徴とする電気鉄道用電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置。
【請求項４】
給電変電所に設置されるスコット結線変圧器や変形ウッドブリッジ結線変圧器等の電気鉄道用三相／二相変換変圧器の二次側Ｍ座及びＴ座（結線方式によりＡ座及びＢ座を含む）から電車線路に単巻変圧器き電方式により給電すると共に、前記電気鉄道用三相／二相変換変圧器の二次側Ｍ座側及びＴ座側に、それぞれ交流リアクトル又は変圧器を介して接続され、かつ、直流出力側が互いに接続されたＭ座側単相インバータ及びＴ座側単相インバータをゲート制御する電気鉄道用電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置において、
前記Ｍ座側単巻変圧器の吸い上げ電流を検出するＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器と、前記Ｔ座側単巻変圧器吸い上げ電流を検出するＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器とを設け、
前記給電変電所の脱落によって前記電気鉄道用三相／二相変換変圧器からの給電が不可能となり、Ｍ座側き電系及びＴ座側き電系に接続される隣接変電所から応援給電を受け、前記ＲＰＣが設置される脱落変電所直下で突合せき電となった場合、
前記脱落変電所のＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出される前記Ｍ座側単巻変圧器吸い上げ電流と前記脱落変電所のＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出される前記Ｔ座側単巻変圧器吸い上げ電流とに基づいて、前記Ｍ座側単相インバータに対するＭ座無効電力出力指令値を決定し、前記脱落変電所のＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出される前記Ｔ座側単巻変圧器吸い上げ電流と前記脱落変電所のＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出される前記Ｍ座側単巻変圧器吸い上げ電流とに基づいて、前記Ｔ座側単相インバータに対するＴ座無効電力出力指令値を決定することを特徴とする電気鉄道用電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置。
【請求項５】
給電変電所に設置されるスコット結線変圧器や変形ウッドブリッジ結線変圧器等の電気鉄道用三相／二相変換変圧器の二次側Ｍ座及びＴ座（結線方式によりＡ座及びＢ座を含む）から電車線路に単巻変圧器き電方式により給電すると共に、前記電気鉄道用三相／二相変換変圧器の二次側Ｍ座側及びＴ座側に、それぞれ交流リアクトル又は変圧器を介して接続され、かつ、直流出力側が互いに接続されたＭ座側単相インバータ及びＴ座側単相インバータをゲート制御する電気鉄道用電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置において、
前記Ｍ座側単巻変圧器の吸い上げ電流を検出するＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器又は前記Ｔ座側単巻変圧器吸い上げ電流を検出するＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器を設け、
前記給電変電所の脱落によって前記電気鉄道用三相／二相変換変圧器からの給電が不可能となり、前記Ｍ座側き電系及び前記Ｔ座側き電系に接続される隣接変電所から応援給電を受け、前記ＲＰＣが設置される脱落変電所直下で延長き電となった場合、
前記脱落変電所のＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出される前記Ｍ座側単巻変圧器吸い上げ電流又は前記脱落変電所のＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出される前記Ｔ座側単巻変圧器吸い上げ電流に基づいて、前記Ｍ座側単相インバータ及びＴ座側単相インバータに対するＭ座無効電力出力指令値及びＴ座無効電力指令値を決定することを特徴とする電気鉄道用電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置。
【請求項６】
給電変電所に設置されるスコット結線変圧器や変形ウッドブリッジ結線変圧器等の電気鉄道用三相／二相変換変圧器の二次側Ｍ座及びＴ座（結線方式によりＡ座及びＢ座を含む）から電車線路に単巻変圧器き電方式により給電すると共に、前記電気鉄道用三相／二相変換変圧器の二次側Ｍ座側及びＴ座側に、それぞれ交流リアクトル又は変圧器を介して接続され、かつ、直流出力側を互いに接続したＭ座側単相インバータ及びＴ座側単相インバータをゲート制御する電気鉄道用電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置において、
前記Ｍ座側単巻変圧器の吸い上げ電流を検出するＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器と、前記Ｔ座側単巻変圧器吸い上げ電流を検出するＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器と、Ｍ座側き電系のき電圧を検出するＭ座側き電電圧検出器と、Ｔ座側き電系のき電圧を検出するＴ座側き電電圧検出器とを設け、
前記給電変電所の脱落によって前記電気鉄道用三相／二相変換変圧器からの給電が不可能となり、前記Ｍ座側き電系及び前記Ｔ座側き電系に接続される隣接変電所から応援給電を受け、前記ＲＰＣが設置される脱落変電所直下で延長き電となった場合、
前記脱落変電所のＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出される前記Ｍ座側単巻変圧器吸い上げ電流又は前記脱落変電所のＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出される前記Ｔ座側単巻変圧器吸い上げ電流と、前記脱落変電所のＭ座側き電電圧検出器で検出されるＭ座側き電系のき電圧又は前記脱落変電所のＴ座側き電電圧検出器で検出されるＴ座側き電系のき電圧とに基づいて、前記Ｍ座側単相インバータ及び前記Ｔ座側単相インバータに対する無効電力出力指令値を決定することを特徴とする電気鉄道用電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変電所に設置するスコット結線変圧器や変形ウッドブリッジ結線変圧器等の電気鉄道用三相／二相変換変圧器（以下、スコット変圧器と総称する）を用いて、電車線路に電力を供給する電気鉄道用電圧変動補償装置ＲＰＣ（Railway  Static  Power  Conditioner）の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気鉄道用電圧変動補償装置ＲＰＣにおいては、通常、変電所用スコット変圧器の２次側のＴ座及びＭ座からそれぞれ所要とするき電圧を取り出し、き電線を介して交流電気鉄道に給電する一方、各き電線間にＴ座インバータとＭ座インバータとからなるインバータ装置を接続すると共に、各き電線から変成器ＰＴ及び変流器ＣＴを介してき電線の電流及び電圧を取り出して各き電線の負荷の有効電力及び無効電力を検出し、各インバータに対して電圧・周波数制御を実行し、Ｔ座とＭ座の有効電力平衡化と、スコット変圧器の出力が力率1となるように無効電力補償を行っている。
【０００３】
ところで、このような電気鉄道用電圧変動補償装置ＲＰＣを備えた変電所が脱落し、当該変電所のスコット変圧器からの給電が不可能となった場合、交流電気鉄道は、隣接変電所からの応援給電を受けることになる。この隣接変電所に設置される電気鉄道用電圧変動補償装置ＲＰＣは、き電系統の途中あるいは末端に位置することから、き電線に無効電力を供給して、き電線の電圧降下を補償する制御を行う必要がある。
【０００４】
従来、変電所が脱落した場合の電気鉄道用電圧変動補償装置ＲＰＣにおけるき電線電圧補償の制御装置としては、図７に示すように構成されている（特許文献１）。
【０００５】
このき電線電圧補償の制御装置は、Ｔ座き電線電圧ＶTと設定電圧Ｖsetとの偏差がマイナスのときの偏差電圧信号，つまり設定電圧Ｖset以下の電圧信号を設定値として出力するダイオードＤ１と、このダイオードＤ１から出力する設定値とＴ座き電線無効電力ＱLTとを切り換えて出力するスイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ１から取り出される設定値とＴ座インバータ無効電力ＱSTとの差信号を増幅し出力する無効電力制御系１０１と、Ｍ座に関する同様の構成を持つダイオードＤ２、スイッチＳＷ２及び無効電力制御系１０２と、これら無効電力制御系１０１，１０２から出力される差信号に応じてＴ座インバータ及びＭ座インバータの出力電圧を制御するＴ座及びＭ座出力電圧制御系１０３及び１０４と、Ｔ座及びＭ座インバータゲート制御手段１０５及び１０６とが設けられている。１０７はＰＴ，ＣＴ等の有効電力検出手段、ＳＷ３はスイッチ、１０８は有効電力融通制御系、１０９及び１１０はＴ座及びＭ座周波数制御系である。
【０００６】
すなわち、前述した電気鉄道用電圧変動補償装置ＲＰＣによる電線電圧補償の制御装置は、Ｔ座き電線電圧ＶT及びＭ座き電線電圧ＶMを検出し、これらき電線検出電圧ＶT，ＶMが所定値以下にならないようにＴ座及びＭ座インバータを制御し、無効電力を供給するものである。
【特許文献１】特許第３５０８３４７号公報（図１１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、以上のような電気鉄道用電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置では、次のような問題が指摘されている。  
今、電力を供給している変電所と負荷である電気鉄道列車との距離を横軸とし、き電線電圧を縦軸とすると、図８のように表すことができる。但し、同図の左端は変電所位置、右端はき電端末となる。
【０００８】
その結果、例えば電圧変動補償装置ＲＰＣが設置されている変電所が脱落し、隣接変電所からの応援給電を受けている状況を想定すると、図示左端が隣接変電所位置、右端が電圧変動補償装置ＲＰＣ設置位置と見なせる。このことは、右端の電圧変動補償装置ＲＰＣが無効電力を供給し、き電線電圧補償を行っている場合、隣接変電所から遠い列車位置ではき電線電圧が大きく降下するパターン（イ）となる。
【０００９】
また、列車負荷が軽くなったとき、き電線電圧降下が小さくなるパターン（ロ）や列車位置が隣接変電所に近くなったとき、き電線電圧降下が小さくなるパターン（ハ）となるが、電圧変動補償装置ＲＰＣの設置位置によって、２つのパターン（ロ），（ハ）のき電線電圧値が図示するように同じ値となる場合もある。
【００１０】
ところで、前述した複数のバターンのうち、パターン（ロ）やパターン（ハ）のようなき電線電圧降下の場合、当該き電線電圧降下が小さいことから、電圧変動補償装置ＲＰＣによる無効電力の補償は不要であるにも拘らず、現状ではき電線電圧に基づいて無効電力の供給を行っている。
【００１１】
その結果、電圧変動補償装置ＲＰＣの設置位置のき電線電圧を検出しているだけでは、無効電力の供給を必要とするパターン（イ）とそれ以外のパターン（ロ），（ハ）との峻別が難しい問題がある。よって、パターン（ロ）や（ハ）でも、パターン（イ）と同様に無効電力の補償を行う必要があり、その分だけ複雑、かつ、最適な補償制御ができない問題がある。なお、図示点線（ニ）は無効電力補償を必要とするパターン（イ）に対して電圧変動補償装置ＲＰＣによる無効電力の補償を実施しなかった場合のき電電圧降下の状態を示している。
【００１２】
また、何れのパターンにおいても無効電力の補償を行う場合、電流流通による無駄な電力消費が発生し、極端なケースでは、送り出し側の電圧が定格値以上に上昇させてしまう送り出し側過電圧の危険性の問題も発生する。
【００１３】
さらに、応援給電を行っている隣接変電所にも、き電電圧を制御する装置（例えばＳＶＣ装置や直列コンデンサなど）が設置され動作していると、これらの装置と従来制御装置によるＲＰＣが干渉しあい、運転が不安定になるケースがある。このような場合には、干渉を防止するため、従来制御だけでは、ＲＰＣの制御応答速度を下げて、制御性能を落とすしかなかった。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、変電所の脱落時、少なくとも変電所の単巻変圧器吸い上げ電流を用いて、吸い上げ電流から単相インバータに対する無効電力補償指令値を決定し、無駄な補償や危険を未然に回避しつつ、また制御性能を劣化させずに、き電電圧降下を補償する電気鉄道用電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
（１）  上記課題を解決するために、本発明は、給電変電所に設置されるスコット結線変圧器や変形ウッドブリッジ結線変圧器等の電気鉄道用三相／二相変換変圧器の二次側Ｍ座及びＴ座（結線方式によりＡ座及びＢ座を含む）から電車線路に単巻変圧器き電方式により給電すると共に、前記電気鉄道用三相／二相変換変圧器の二次側Ｍ座側及びＴ座側に、それぞれ交流リアクトル又は変圧器を介して接続され、かつ、直流出力側が互いに接続されたＭ座側単相インバータ及びＴ座側単相インバータをゲート制御する電気鉄道用電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置において、
前記Ｍ座側単巻変圧器の吸い上げ電流を検出するＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器と、前記Ｔ座側単巻変圧器吸い上げ電流を検出するＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器とを設け、前記給電変電所の脱落によって前記電気鉄道用三相／二相変換変圧器からの給電が不可能となり、Ｍ座側き電系及びＴ座側き電系に接続される隣接変電所から応援給電を受け、前記ＲＰＣが設置される脱落変電所直下で突合せき電となった場合、
前記脱落変電所のＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出される前記Ｍ座側単巻変圧器吸い上げ電流に基づいて、前記Ｍ座側単相インバータに対するＭ座無効電力出力指令値を決定し、前記脱落変電所のＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出される前記Ｔ座側単巻変圧器吸い上げ電流に基づいて、前記Ｔ座側単相インバータに対するＴ座無効電力出力指令値を決定する電気鉄道用電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置である。
【００１６】
また、本発明に係る電気鉄道用電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置は、当該ＲＰＣが設置される脱落変電所直下で突合せき電となった場合、次の何れか１つの手段により、Ｍ座側単相インバータに対するＭ座無効電力出力指令値を決定し、また、Ｔ座側単相インバータに対するＴ座無効電力出力指令値を決定することが可能である。
【００１７】
（イ）  すなわち、本発明は、脱落変電所のＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出されるＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流と前記脱落変電所のＭ座側き電電圧検出器で検出されるＭ座側き電系のき電圧とを用いて、Ｍ座無効電力出力指令値を決定し、また、脱落変電所のＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出されるＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流と脱落変電所のＴ座側き電電圧検出器で検出されるＴ座側き電系のき電圧とを用いて、Ｔ座無効電力出力指令値を決定する構成でもよい。
【００１８】
（ロ）  また、本発明は、脱落変電所のＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出されるＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流と前記脱落変電所のＭ座側き電電圧検出器で検出されるＭ座側き電系のき電圧と脱落変電所のＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出されるＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流とを用いて、Ｍ座無効電力出力指令値を決定し、また、脱落変電所のＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出されるＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流と脱落変電所のＴ座側き電電圧検出器で検出されるＴ座側き電系のき電圧と脱落変電所のＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出されるＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流とを用いて、Ｔ座無効電力出力指令値を決定する構成であってもよい。
【００１９】
（ハ）  さらに、本発明は、脱落変電所のＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出されるＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流と脱落変電所のＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出されるＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流とを用いて、Ｍ座無効電力出力指令値を決定し、脱落変電所のＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出されるＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流と脱落変電所のＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出されるＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流とを用いて、Ｔ座無効電力出力指令値を決定する構成であってもよい。
【００２０】
（２）  上記課題を解決するために、本発明は、給電変電所に設置されるスコット結線変圧器や変形ウッドブリッジ結線変圧器等の電気鉄道用三相／二相変換変圧器の二次側Ｍ座及びＴ座（結線方式によりＡ座及びＢ座を含む）から電車線路に単巻変圧器き電方式により給電すると共に、前記電気鉄道用三相／二相変換変圧器の二次側Ｍ座側及びＴ座側に、それぞれ交流リアクトル又は変圧器を介して接続され、かつ、直流出力側が互いに接続されたＭ座側単相インバータ及びＴ座側単相インバータをゲート制御する電気鉄道用電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置において、
前記Ｍ座側単巻変圧器の吸い上げ電流を検出するＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器又は前記Ｔ座側単巻変圧器吸い上げ電流を検出するＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器を設け、前記給電変電所の脱落によって前記電気鉄道用三相／二相変換変圧器からの給電が不可能となり、前記Ｍ座側き電系及び前記Ｔ座側き電系に接続される隣接変電所から応援給電を受け、前記ＲＰＣが設置される脱落変電所直下で延長き電となった場合、
前記脱落変電所のＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出される前記Ｍ座側単巻変圧器吸い上げ電流又は前記脱落変電所のＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出される前記Ｔ座側単巻変圧器吸い上げ電流に基づいて、前記Ｍ座側単相インバータ及びＴ座側単相インバータに対するＭ座無効電力出力指令値及びＴ座無効電力指令値を決定する構成である。
【００２１】
また、本発明は、ＲＰＣが設置される脱落変電所直下で延長き電となった場合、脱落変電所のＭ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出される前記Ｍ座側単巻変圧器吸い上げ電流又は前記脱落変電所のＴ座側単巻変圧器吸い上げ電流検出器で検出される前記Ｔ座側単巻変圧器吸い上げ電流と、前記脱落変電所のＭ座側き電電圧検出器で検出されるＭ座側き電系のき電圧又は前記脱落変電所のＴ座側き電電圧検出器で検出されるＴ座側き電系のき電圧とに基づいて、前記Ｍ座側単相インバータ及び前記Ｔ座側単相インバータに対する無効電力出力指令値を決定する構成であってもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、変電所の脱落時、列車等負荷の位置や負荷の大きさに応じて変化する変電所の単巻変圧器吸い上げ電流を少なくとも用いることにより、当該吸い上げ電流から単相インバータに対する無効電力補償指令値を決定でき、無駄な補償や危険を未然に回避しつつ、き電電圧降下を補償する電気鉄道用電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。  
（実施の形態１）
図１は本発明に係る電気鉄道用電圧変動補償装置の制御装置の実施の形態１を説明する図であって、同図（ａ）は電気鉄道用電圧変動補償装置ＲＰＣ（以下、電圧変動補償装置ＲＰＣと呼ぶ）を備えた変電所脱落後の電気鉄道用電力給電システムの構成図、同図（ｂ）は電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置を示す構成図である。
【００２４】
同図において、１は脱落した変電所に設置されるスコット変圧器である。スコット変圧器１としては、従来周知のスコット結線変圧器や変形ウッドブリッジ結線変圧器等の電気鉄道用三相／二相変換変圧器が使用される。２及び３は脱落変電所に隣接する隣接変電所に設置されるスコット変圧器であって、スコット変圧器１と同様な構成の電気鉄道用三相／二相変換変圧器が使用される。なお、以下の各実施の形態については、スコット変圧器１〜３に関する具体的な構成の説明を省略する。
【００２５】
４はスコット変圧器１，２間に接続されるＭ座側き電系（Ｍ座側き電線）、５はスコット変圧器１，３間に接続されるＴ座側き電系（Ｔ座側き電線）、６は当該変電所のＭ座側単巻変圧器（ＡＴ）、７は当該変電所のＴ座側単巻変圧器（ＡＴ）である。これらＭ座側及びＴ座側単巻変圧器６，７の中性点がレール８に接続されている。
【００２６】
また、同図において、９はＭ座側き電電圧検出器、１０はＴ座側き電電圧検出器、１１はＭ座側ＡＴ吸い上げ電流を検出するＭ座側吸い上げ電流検出器、１２はＴ座側ＡＴ吸い上げ電流を検出するＴ座側吸い上げ電流検出器である。１３は列車等の負荷である。
【００２７】
これらＭ座側とＴ座側との間には補償装置ＲＰＣが接続されている。補償装置ＲＰＣは、Ｍ座側に接続される単相変圧器１５と、この単相変圧器１５の２次側に接続される自己消弧素子（例えばＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）等のスイッチング素子）等の単相インバータ１６と、Ｔ座側に接続される単相変圧器１７と、この単相変圧器１７の２次側に接続される自己消弧素子等の単相インバータ１８とが設けられ、これら単相インバータ１６，１８のアノード側どうし及びカソード側どうしが接続されている。なお、単相変圧器１５，１７に代えて、交流リアクトルを用いてもよい。
【００２８】
前記電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置は、図１（ｂ）に示すように構成されている。すなわち、制御装置としては、Ｍ座側吸い上げ電流検出器１１によって検出されるＭ座側吸い上げ電流検出信号に基づいて必要とするＭ座無効電力出力指令値を決定するＭ座無効電力制御手段２１と、Ｔ座側吸い上げ電流検出器１２によって検出されるＴ座側吸い上げ電流検出信号に基づいて必要とするＴ座無効電力出力指令値を決定するＴ座無効電力制御手段２２とが設けられている。
【００２９】
これら無効電力制御手段２１，２２は、以下の根拠に基づいて無効電力出力指令値を決定するものである。すなわち、き電電圧低下は、列車の負荷電流の大きさと、給電変電所からの距離との二つの要因におよそ比例する。また、スコット変圧器１の離脱により、き電末端となったＭ座側単巻変圧器ＡＴ６及びＴ座側単巻変圧器ＡＴ７の吸い上げ電流は、負荷電流の大きさ及び給電変電所からの距離に依存して大きくなる性質を有している。よって、給電変電所からの距離及び列車の負荷電流の大きさに比例した吸い上げ電流からき電電圧低下を推測することが可能となる。
【００３０】
従って、無効電力制御手段２１，２２としては、予め実験結果に基づいて例えば所定の電流設定値を設定し、当該吸い上げ電流が電流設定値を超えたとき、その電流設定値を超えた電流値に応じたき電電圧降下に見合う無効電力出力指令値を決定することができる。
【００３１】
また、制御装置には、Ｍ座−Ｔ座間の有効電力差を減少させるような有効電力指令信号を出力する有効電力融通制御手段２３、Ｍ座無効電力制御手段２１から出力される無効電力出力指令値に基づき、Ｍ座側単相インバータ１６の無効電流を制御するＭ座無効電流制御手段２４及びＴ座無効電力制御手段２２から出力される無効電力出力指令値に基づき、Ｔ座側単相インバータ１８の無効電流を制御するＴ座無効電流制御手段２５が設けられている。
【００３２】
２６は有効電力融通制御手段２３からの有効電力指令に基づき、Ｍ座側単相インバータ１６の有効電流を制御するＭ座有効電流制御手段、２７は有効電力融通制御手段２３からの有効電力指令に基づき、Ｔ座側単相インバータ１８の有効電流を制御するＴ座有効電流制御手段、２８はＭ座無効電流制御手段２４の出力とＭ座有効電流制御手段２６の出力とに基づいて、Ｍ座側単相インバータ１６から発生する出力電圧を決定し、その出力電圧を発生するに必要なゲートパルスを生成し当該Ｍ座側単相インバータ１６のゲートを制御するＭ座インバータゲート制御手段、２９はＴ座無効電流制御手段２５の出力とＴ座有効電流制御手段２７の出力とに基づいて、Ｔ座側単相インバータ１８から発生する出力電圧を決定し、その出力電圧を発生するに必要なゲートパルスを生成し当該Ｔ座側単相インバータ１８のゲートを制御するＴ座インバータゲート制御手段である。
【００３３】
以上のように構成された電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置の動作について説明する。  
変電所が脱落し、スコット変圧器１からの給電が停止すると、隣接変電所のスコット変圧器２及び３から延長給電され、図１（ａ）に示すように脱落変電所直下にて突合せき電となる。このとき、Ｍ座側単相インバータ１６は、単相変圧器１５を介して隣接変電所のスコット変圧器２からのき電区間の末端に接続されることになる。一方、Ｔ座側単相インバータ１８は、単相変圧器１７を介して隣接変電所のスコット変圧器３からのき電区間の末端に接続されることになる。
【００３４】
その結果、隣接変電所からの延長き電により列車等負荷１３によるき電電圧降下が大きくなるので、き電末端に位置する単相インバータ１６、１８が当該き電電圧降下に見合う無効電力を供給して補償する必要がある。
【００３５】
しかし、Ｍ座側単相インバータ１６がＭ座側き電電圧検出器９からのき電電圧検出値のみで制御し、またＴ座側単相インバータ１８がＴ座側き電電圧検出器１０からのき電電圧検出値のみで制御しようとすると、前述した特許文献１の技術で指摘したような問題が発生する。
【００３６】
ところで、一般に、き電電圧低下は、前述したように列車の負荷電流の大きさと、給電変電所からの距離との二つの要因におよそ比例して決定されるものである。そして、負荷電流が大きく、かつ、給電変電所からの距離が長くなってきたとき、き電電圧の低下の影響が大きくなり、き電電圧補償が必要になる。
【００３７】
また、スコット変圧器１の離脱により、き電末端となったＭ座側単巻変圧器ＡＴ６及びＴ座側単巻変圧器ＡＴ７の吸い上げ電流は、負荷電流の大きさ及び給電変電所からの距離に依存し、大きくなる性質を有している。つまり、き電電圧と吸い上げ電流とは互いに相関関係をもっている。
【００３８】
そこで、各単巻変圧器６，７の中性点ラインにＭ座側吸い上げ電流検出器１１及びＴ座側吸い上げ電流検出器１２を設置し、負荷電流の大きさ及び給電変電所からの距離に応じたＭ座側単巻変圧器ＡＴ６及びＴ座側単巻変圧器ＡＴ７の吸い上げ電流を検出し、Ｍ座無効電力制御手段２１及びＴ座無効電力制御手段２２に入力する。
【００３９】
ここで、Ｍ座無効電力制御手段２１及びＴ座無効電力制御手段２２は、Ｍ座側単巻変圧器６及びＴ座側単巻変圧器７の吸い上げ電流に応じて、適切な無効電力出力指令値を決定し、対応するＭ座無効電流制御手段２４及びＴ座無効電流制御手段２５に供給すれば、確実に無効電力補償を実施することができる。
【００４０】
（実施の形態２）
図２は本発明に係る電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置の実施の形態２を説明する図であって、同図（ａ）は電圧変動補償装置ＲＰＣを備えた変電所脱落後の電気鉄道用電力給電システムの構成図、同図（ｂ）は電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置を示す構成図である。なお、図２（ａ）に示す電気鉄道用電力給電システムは、図１（ａ）と同様な構成であるので、ここではその説明を省略する。
【００４１】
この実施の形態２における電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置は、図２（ｂ）に示すようにＭ座側単巻変圧器６のＭ座側吸い上げ電流だけでなく、Ｍ座側き電電圧検出器９で検出されるＭ座側き電電圧も取り込み、これらＭ座側吸い上げ電流及びＭ座側き電電圧を用いて、Ｍ座無効電力出力指令値を決定するＭ座無効電力制御手段３１と、Ｔ座側単巻変圧器７のＴ座側吸い上げ電流とＴ座側き電電圧検出器１０で検出されるＴ座側き電電圧とを取り込み、Ｔ座側無効電力出力指令値を決定するＴ座無効電力制御手段３２とを設けたものである。
【００４２】
制御装置におけるその他の構成は図１（ｂ）と同様である。すなわち、制御装置には、有効電力融通制御手段２３、Ｍ座無効電力制御手段３１から出力される無効電力出力指令値に基づき、Ｍ座側単相インバータ１６の無効電流を制御するＭ座無効電流制御手段２４、Ｔ座無効電力制御手段３２から出力される無効電力出力指令値に基づき、Ｔ座側単相インバータ１８の無効電流を制御するＴ座無効電流制御手段２５、Ｍ座有効電流制御手段２６、Ｔ座有効電流制御手段２７、Ｍ座インバータゲート制御手段２８及びＴ座インバータゲート制御手段２９が設けられている。
【００４３】
以上のように構成された電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置の動作について説明する。  
変電所が脱落し、スコット変圧器１からの給電が停止すると、隣接変電所のスコット変圧器２及び３から延長給電され、実施の形態１と同様に脱落変電所直下にて突合せき電となる。
【００４４】
このとき、図１と同様に、Ｍ座側単相インバータ１６は、単相変圧器１５を介して隣接変電所のスコット変圧器２からのき電区間の末端に接続され、また、Ｔ座側単相インバータ１８は、単相変圧器１７を介して隣接変電所のスコット変圧器３からのき電区間の末端に接続されることになる。その結果、隣接変電所からの延長き電により列車等負荷１３によるき電電圧降下が大きくなるので、き電端末に位置する各単相インバータ１６，１８は当該き電電圧低下分に見合う無効電力を供給して補償する必要がある。
【００４５】
そこで、この実施形態における制御装置は、Ｍ座無効電力制御手段３１がＭ座側吸い上げ電流検出器１１で検出されるＭ座側単巻変圧器６の吸い上げ電流から必要とするＭ座無効電力出力量を決定するだけでなく、Ｍ座側き電電圧検出器９で検出されるＭ座側き電電圧信号も取り込み、Ｍ座側ＡＴ吸い上げ電流信号とＭ座側き電電圧信号とを用いて、Ｍ座無効電力出力指令値を決定する。つまり、Ｍ座無効電力制御手段３１は、Ｍ座側吸い上げ電流からＭ座無効電力出力指令値を決定するだけでなく、Ｍ座側き電電圧検出器９からのＭ座き電電圧信号も用いて、実際のき電電圧低下を直接フィードバックし、Ｍ座無効電力出力指令値を決定する。これにより、より広範囲にわたってＭ座側き電電圧低下分に見合う精度の高い無効電力の補償制御を実現できる。
【００４６】
また、Ｔ座側系統においても、Ｔ座無効電力制御手段３２は、Ｔ座側吸い上げ電流検出器１２で検出されるＴ座側単巻変圧器７の吸い上げ電流検出信号とＴ座側き電電圧検出器１０からフィードバックされるＴ座側き電電圧検出信号とを用いて、実際のＴ座側き電電圧低下を考慮し、Ｔ座無効電力出力指令値を決定する。これにより、より広範囲にわたって精度の高いＴ座側き電電圧低下分に見合う無効電力の補償制御を実現できる。
【００４７】
（実施の形態３）
図３は本発明に係る電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置の実施の形態３を説明する図であって、同図（ａ）は電圧変動補償装置ＲＰＣを備えた変電所脱落後の電気鉄道用電力給電システムの構成図、同図（ｂ）は電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置を示す構成図である。なお、図３（ａ）に示す電気鉄道用電力給電システムは、図１（ａ）と同様な構成であるので、ここではその説明を省略する。
【００４８】
この実施の形態３における電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置は、図３（ｂ）に示すようにＭ座側単巻変圧器６の吸い上げ電流だけでなく、Ｍ座側き電電圧検出器９で検出されるＭ座側き電電圧信号及びＴ座側単巻変圧器ＡＴ７の吸い上げ電流を用いて、必要とするＭ座無効電力出力指令値を決定するＭ座無効電力制御手段３３と、Ｔ座側単巻変圧器７の吸い上げ電流、Ｔ座側き電電圧検出器１０で検出されるＴ座側き電電圧信号及びＭ座側単巻変圧器６の吸い上げ電流信号を用いて、必要とするＴ座無効電力出力指令値を決定するＴ座無効電力制御手段３４とを設けた構成である。その他の構成は、図１（ｂ）と同様であるので、同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４９】
次に、以上のように構成された電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置の動作について説明する。  
変電所が脱落し、スコット変圧器１からの給電が停止すると、隣接変電所のスコット変圧器２及び３から延長給電され、脱落変電所直下にて突合せき電となる。
【００５０】
この実施の形態においても、図１と同様に、Ｍ座側単相インバータ１６は、単相変圧器１５を介して隣接変電所のスコット変圧器２からのき電区間の末端に接続され、Ｔ座側単相インバータ１８は、単相変圧器１７を介して隣接変電所のスコット変圧器３からのき電区間の末端に接続されることになる。その結果、隣接変電所からの延長き電により列車等負荷１３によるき電電圧降下が大きくなるので、前述同様にき電端末に位置する単相インバータ１６，１８にて当該き電電圧低下分に見合う無効電力を供給して補償する必要がある。
【００５１】
そこで、Ｍ座側系統においては、Ｍ座側単巻変圧器６の吸い上げ電流をＭ座側吸い上げ電流検出器１１で検出し、Ｍ座側き電電圧をＭ座き電電圧検出器９で検出し、さらにＴ座側単巻変圧器７の吸い上げ電流をＴ座側吸い上げ電流検出器１２で検出する。そして、これら各検出器１１，９及び１２で検出されるＭ座側ＡＴ吸い上げ電流信号、Ｍ座側き電電圧信号及びＴ座側ＡＴ吸い上げ電流信号をＭ座無効電力制御手段３３に入力する。
【００５２】
ここで、Ｍ座無効電力制御手段３３は、前述する検出器１１，９及び１２で検出されるＭ座側ＡＴ吸い上げ電流検出信号、Ｍ座き電電圧検出信号及びＴ座側ＡＴ吸い上げ電流検出信号を用いて、必要とするＭ座無効電力出力指令値を決定する。
【００５３】
なお、Ｍ座側だけでなく、Ｔ座側単巻変圧器７のＴ座側吸い上げ電流信号を用いる理由は、当該Ｔ座側吸い上げ電流検出器１２によるＴ座側ＡＴ吸い上げ電流信号により、Ｔ座側走行中の列車等負荷１３がやがてＭ座側に進入してくるか否かを予測する為である。つまり、列車等負荷１３がＴ座側からＭ座側に進入してくると、Ｍ座側で大きな電圧降下が生じるのも拘らず、制御応答の遅れが生じた場合には所定値（例えば鉄道会社等において許容する最低電圧値を意味する）を越えてＭ座側き電電圧が低下してしまうことがある。
【００５４】
そこで、Ｍ座無効電力制御手段３３としては、Ｍ座側吸い上げ電流検出器１１によるＭ座側ＡＴ吸い上げ電流信号とＭ座側き電電圧検出器９によってフィードバックされてくる実際のＭ座側き電電圧信号とを用いて、Ｍ座無効電力出力指令値を決定するが、このとき、Ｔ座吸い上げ電流検出器１２からＴ座側ＡＴ吸い上げ電流検出信号を取り込み、列車等負荷１３のＭ座への進入及びその進入に伴う電圧低下を予想し、前記Ｍ座無効電力出力指令値にＭ座側への負荷１３の進入に対するき予想電圧低下分に相当するＭ座無効電力を先行予測的に補償し、Ｍ座無効電力出力指令値を決定する。このように負荷１３の進入に伴う予想電圧低下分に相当するＭ座無効電力を先行予測的に補償し、Ｍ座側単相インバータ１６をゲート制御することによりＭ座側き電電圧を高めるように制御すれば、負荷進入に対するＭ座側き電電圧を所定値以下まで低下することを未然に防止できる。
【００５５】
また、Ｔ座側系統においても、Ｔ座無効電力制御手段３４は、Ｔ座側吸い上げ電流検出器１２で検出されるＴ座側ＡＴ吸い上げ電流信号とＴ座側き電電圧検出器１０からフィードバックされる実際のＴ座き電電圧検出信号とを用いて、Ｔ座側の無効電力出力指令値を決定するが、このＴ座側無効電力出力指令値に対し、列車等負荷１３がＭ座側からＴ座側に進入する際にＴ座側に大きな電圧降下に見合う無効電力出力指令値を予測先行的に補償し、Ｔ座側単相インバータ１８をゲート制御することによりＴ座側き電電圧を高めるように制御する。これにより、Ｔ座側への負荷進入に対するＴ座側き電電圧を所定値以下に低下させることを未然に防止できる。  
随って、以上のような実施の形態によれば、列車等負荷１３のＭ座側又はＴ座側進入時、Ｍ座側又はＴ座側のき電電圧が大きく低下するが、互いに負荷進入に伴うき電電圧低下に見合うＭ座又はＴ座無効電力を予測先行的に補償し、単相インバータ１６，１８を制御することにより、制御応答の遅れを改善でき、Ｍ座側又はＴ座側き電電圧を所定値以下に低下させずに安定、かつ、高精度にＭ座側及びＴ座側き電電圧低下分に見合う無効電力の補償制御を実現できる。
【００５６】
（実施の形態４）
図４は本発明に係る電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置の実施の形態４を説明する図であって、同図（ａ）は電圧変動補償装置ＲＰＣを備えた変電所脱落後の電気鉄道用電力給電システムの構成図、同図（ｂ）は電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置を示す構成図である。なお、図４（ａ）に示す電気鉄道用電力給電システムは、図１（ａ）と同様な構成であるので、ここではその説明を省略する。
【００５７】
この実施の形態４における電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置は、Ｍ座側ＡＴ吸い上げ電流検出器１１で検出されるＭ座側ＡＴ吸い上げ電流信号とＴ座側ＡＴ吸い上げ電流検出器１２で検出されるＴ座側ＡＴ吸い上げ電流信号とに基づいて、Ｍ座側で必要とするＭ座無効電力出力指令値を決定するＭ座無効電力制御手段３５と、Ｔ座側ＡＴ吸い上げ電流検出器１２で検出されるＴ座側ＡＴ吸い上げ電流信号とＭ座側ＡＴ吸い上げ電流検出器１１で検出されるＭ座側ＡＴ吸い上げ電流信号とに基づいて、Ｔ座側で必要とするＴ座無効電力出力指令値を決定するＴ座無効電力制御手段３６とを設けた構成である。その他の構成は、図１（ｂ）と同様であるので、同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５８】
次に、以上のように構成された電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置の動作について説明する。  
脱落を想定した変電所が脱落し、スコット変圧器１からの給電が停止すると、隣接変電所のスコット変圧器２及び３から延長給電され、脱落変電所直下にて突合せき電となる。
【００５９】
この実施の形態４においても、図１と同様に、Ｍ座側単相インバータ１６は単相変圧器１５を介して隣接変電所のスコット変圧器２からのき電区間の末端に接続され、Ｔ座側単相インバータ１８は単相変圧器１７を介して隣接変電所のスコット変圧器３からのき電区間の末端に接続されることになる。その結果、隣接変電所からの延長き電により列車等負荷１３によるき電電圧降下が大きくなるので、前述同様にき電端末に位置する単相インバータ１６，１８にて当該き電電圧低下分に見合う無効電力を供給して補償する。
【００６０】
そこで、Ｍ座側系統において、Ｍ座無効電力制御手段３５は、Ｍ座側ＡＴ吸い上げ電流検出器１１で検出されるＭ座側ＡＴ吸い上げ電流信号と、Ｔ座側ＡＴ吸い上げ電流検出器１２で検出されるＴ座側ＡＴ吸い上げ電流信号とを用いて、Ｍ座の無効電力出力指令値を決定する。ここで、Ｔ座側ＡＴ吸い上げ電流検出器１２のＴ座側ＡＴ吸い上げ電流信号を用いる理由は、実施の形態３で説明したように、列車等負荷１３がＴ座側からＭ座側に進入してきたとき、Ｍ座側で大きな電圧降下が生じ、制御応答の遅れが生じた場合にはＭ座側き電電圧が所定値以下となるので、Ｔ座側走行中の列車等負荷１３がＭ座側に進入してくるのを予測するためである。
【００６１】
すなわち、Ｍ座無効電力制御手段３５は、実施の形態１と同様の理由に基づき、Ｍ座側吸い上げ電流検出器１１によるＭ座側ＡＴ吸い上げ電流信号に応じて一義的にＭ座無効電力出力指令値を決定するが、このとき、Ｔ座側からＭ座側に列車等負荷１３が進入移行してくると、Ｍ座側で大きな電圧の低下要因となり、制御応答の遅れが生じた場合には所定値にまでＭ座側き電電圧が低下してしまうことがある。
【００６２】
そこで、Ｍ座無効電力制御手段３５は、Ｍ座側吸い上げ電流検出器１１によるＭ座側ＡＴ吸い上げ電流信号に応じてＭ座無効電力出力指令値を決定するが、同時にＴ座吸い上げ電流検出器１２からＴ座側ＡＴ吸い上げ電流検出信号を取り込み、列車等負荷１３のＭ座への進入及びその進入に伴う電圧低下を予想し、前述したＭ座無効電力出力指令値にＭ座側への列車等負荷１３の進入による予想き電電圧低下分に相当するＭ座無効電力を先行予測的に補償し、最終的なＭ座無効電力出力指令値を決定する。
【００６３】
また、Ｔ座側系統においても、Ｔ座無効電力制御手段３６は、Ｔ座吸い上げ電流検出器１２で検出されるＴ座側ＡＴ吸い上げ電流検出信号とＭ座吸い上げ電流検出器１１で検出されるＭ座側ＡＴ吸い上げ電流検出信号とを用いて、Ｔ座の無効電力出力指令値を決定する。なお、Ｔ座側系統において、Ｍ座側ＡＴ吸い上げ電流検出信号を用いる理由はＭ座側系統の場合と同様である。よって、Ｍ座側からＴ座側に列車等負荷１３が進入移行すると、Ｔ座側にとって大きな電圧低下要因となり、制御応答の遅れによっては、所定値以下にまでＴ座き電電圧が低下してしまうことがある。
【００６４】
そこで、Ｔ座無効電力制御手段３６によるＴ座の無効電力出力指令値の決定に際し、
Ｔ座側吸い上げ電流検出器１２で検出されるＴ座側ＡＴ吸い上げ電流信号に基づいて、Ｔ座側の無効電力出力指令値を決定するが、このＴ座側無効電力出力指令値に対し、列車等負荷１３がＭ座側からＴ座側に進入する際にＴ座側に大きな電圧降下に見合う無効電力出力指令値を予測先行的に補償し、Ｔ座側単相インバータ１８をゲート制御することによりＴ座側き電電圧を高めるように制御する。これにより、Ｔ座側への負荷進入に対するＴ座側き電電圧を所定値以下に低下させることを未然に防止できる。  
従って、以上のような実施の形態によれば、列車等負荷１３のＭ座側又はＴ座側進入時、Ｍ座側又はＴ座側のき電電圧が大きく低下するが、互いに負荷進入に伴うき電電圧低下に見合うＭ座又はＴ座無効電力を予測先行的に補償し、単相インバータ１６，１８を制御することにより、制御応答の遅れを改善でき、Ｍ座側又はＴ座側き電電圧を所定値以下に低下させずに安定、かつ、高精度にＭ座側及びＴ座側き電電圧低下分に見合う無効電力の補償制御を実現できる。
【００６５】
（実施の形態５）
図５は本発明に係る電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置の実施の形態５を説明する図であって、同図（ａ）は電圧変動補償装置ＲＰＣを用いた電気鉄道用電力給電システムの構成図、同図（ｂ）は電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置の構成図である。なお、図５（ａ）に示す電気鉄道用電力給電システムは、脱落変電所直下の延長き電を除けば、図１（ａ）と同様の構成であるので、同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６６】
この実施の形態５における電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置は、Ｍ座側ＡＴ吸い上げ電流検出器１１からのＭ座側ＡＴ吸い上げ電流信号、或いはＴ座側ＡＴ吸い上げ電流検出器１２からのＴ座側ＡＴ吸い上げ電流信号に基づいて、必要とするＭ座側及びＴ座側の無効電力出力指令値を決定する無効電力制御手段３７が設けられている。なお、当該無効電力制御手段３７は、前述した実施の形態１で説明したようにＡＴ吸い上げ電流信号とき電電圧低下との間に一定の関係を有することから、当該ＡＴ吸い上げ電流信号に基づいて、無効電力出力指令値を決定する。なお、その他の構成は図１（ｂ）と同様であるので、ここでは省略する。
【００６７】
以上のように構成された電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置の動作について説明する。変電所が脱落し、スコット変圧器１からの給電が停止すると、隣接変電所のスコット変圧器２から延長給電されるが、当該脱落変電所直下でも延長き電となり、隣接するき電区分所にて突合せき電となる。
【００６８】
このような隣接き電区分所にて突わせき電となった場合、Ｍ座側単相インバータ１６及びＴ座側単相インバータ１８は、単相変圧器１５或いは単相変圧器１７を介して隣接変電所のスコット変圧器２からのき電区間の途中に接続されることになる。その結果、隣接変電所のスコット変圧器２からの延長き電により、列車負荷１３によるき電電圧降下が大きくなるので、き電区間の途中に位置する単相インバータ１６又は１８が当該き電電圧降下に見合う無効電力を供給して補償することになる。
【００６９】
以上のように隣接き電区分所にて突わせき電となったとき、Ｍ座側単相インバータ１６、或いはＴ座側単相インバータ１８は、Ｍ座側き電電圧検出器９又はＴ座側き電電圧検出器１０で検出されるき電電圧信号のみを用いて、Ｍ座側単相インバータ１６やＴ座側単相インバータ１８に対する無効電力制御をしようとすると、従来技術で述べた場合と同様の問題が発生する。
【００７０】
しかし、前述したようにき電電圧の降下は、列車の負荷電流の大きさと、給電変電所からの距離との二つの要因におよそ比例して決定されること。また、Ｍ座側単巻変圧器ＡＴ６及びＴ座側単巻変圧器ＡＴ７の吸い上げ電流は、負荷電流の大きさ及び給電変電所からの距離に依存して大きくなる性質を有していること等に基づき、列車の負荷電流の大きさ及び給電変電所からの距離とにほぼ比例した吸い上げ電流からき電電圧低下を推測することが可能となる。
【００７１】
そこで、本発明に係る電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置は、以下の性質を利用するものである。すなわち、変電所の脱落に伴うスコット変圧器１の離脱により、き電区間の途中となったＭ座側単巻変圧器６やＴ座側単巻変圧器７のＡＴ吸い上げ電流は、まさに前述した負荷電流が大きくなり、給電変電所からの距離が長くなったとき、つまりき電区間の途中に位置する補償装置ＲＰＣが近づいてくると、大きくなる性質を有する。
【００７２】
よって、本実施の形態における無効電力制御手段３７は、負荷電流の大きさに比例するＭ座側単巻変圧器６、或いはＴ座側単巻変圧器７のＡＴ吸い上げ電流に応じた無効電力出力量を決定し、インバータ１６、或いはインバータ１８を制御するようにすれば、確実にき電電圧の低下を防止することができる。
【００７３】
従って、以上のような実施の形態によれば、無効電力制御手段３７がＭ座側ＡＴ吸い上げ電流検出器１１又はＴ座側ＡＴ吸い上げ電流検出器１２から、列車の負荷電流の大きさ及び給電変電所からの距離とにほぼ比例したき電電圧低下分に相当する吸い上げ電流を取り込み、当該吸い上げ電流が所定の設定値を超えたとき、その超えた吸い上げ電流に見合う無効電力に変換し、無効電力出力指令値を出力するので、必要とするき電電圧の低下時に適切な無効電力出力指令値を出して、単相インバータ１６，１８を制御し、確実に無効電力補償を実施することができる。
【００７４】
（実施の形態６）
図６は本発明に係る電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置の実施の形態５を説明する図であって、同図（ａ）は電圧変動補償装置ＲＰＣを用いた電気鉄道用電力給電システムの構成図、同図（ｂ）は電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置の構成図である。なお、図５（ａ）に示す電気鉄道用電力給電システムは、図１（ａ），図５（ａ）と同様なシステム構成であるので、同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００７５】
この実施の形態６における電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置は、Ｍ座側ＡＴ吸い上げ電流検出器１１によるＡＴ吸い上げ電流信号又はＴ座側ＡＴ吸い上げ電流検出器１２によるＡＴ吸い上げ電流信号と、Ｍ座側き電電圧検出器９又はＴ座側き電電圧検出器１０からの実際の電圧低下に基づくフィードバックされたき電電圧信号とを用いて、Ｍ座側又はＴ座側で必要とするＭ座無効電出力指令値又はＴ座無効電力出力指令値を決定する無効電力制御手段３８が設けられている。その他の構成は図１（ｂ）と同様であるので、ここでは省略する。
【００７６】
次に、以上のように構成された電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置の動作について説明する。変電所が脱落し、スコット変圧器１からの給電が停止すると、隣接変電所のスコット変圧器２から延長給電されるが、当該脱落変電所直下でも延長き電となり、隣接き電区分所にて突合せき電となる。
【００７７】
このような隣接き電区分所にて突わせき電となった場合、図５と同様に、Ｍ座側単相インバータ１６やＴ座側単相インバータ１８は、単相変圧器１５又は単相変圧器１７を介して隣接変電所のスコット変圧器２からのき電区間の途中に接続されることになる。その結果、隣接変電所のスコット変圧器２からの延長き電により、列車負荷１３によるき電電圧降下が大きくなるので、き電区間の途中に位置するＭ座側単相インバータ１６又はＴ座側単相インバータ１８が当該き電電圧降下に見合う無効電力を供給して補償する必要がある。
【００７８】
そこで、本実施の形態における無効電力制御手段３８は、Ｍ座側ＡＴ吸い上げ電流検出器１１によるＡＴ吸い上げ電流信号とＭ座側き電電圧検出器９による実際に電圧低下を伴ったフィードバックされるＭ座側き電電圧信号、又はＴ座側ＡＴ吸い上げ電流検出器１２によるＡＴ吸い上げ電流検出信号とＴ座側き電電圧検出器１０による実際に電圧低下を伴ったフィードバックされるＴ座き電電圧検出信号とを選択的に取り込み、Ｍ座側又はＴ座側で必要とするＭ座無効電出力量又はＴ座無効電力出力指令値を決定する。これにより、より広範囲にわたってき電電圧低下分に見合う無効電力の補償制御を実現できる。
【００７９】
なお、上記各実施の形態では、変電所に設置されるスコット結線変圧器や変形ウッドブリッジ結線変圧器等の電気鉄道用三相／二相変換変圧器の二次側Ｍ座及びＴ座からレールに単巻変圧器き電方式により給電する構成であるが、これら電気鉄道用三相／二相変換変圧器の結線方式により、Ｍ座及びＴ座に代えて、Ａ座及びＢ座からレールに給電する場合も含むものである。
【００８０】
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明に係る電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置の実施の形態１を示す構成図。
【図２】本発明に係る電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置の実施の形態２を示す構成図。
【図３】本発明に係る電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置の実施の形態３を示す構成図。
【図４】本発明に係る電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置の実施の形態４を示す構成図。
【図５】本発明に係る電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置の実施の形態５を示す構成図。
【図６】本発明に係る電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置の実施の形態６を示す構成図。
【図７】従来の電圧変動補償装置ＲＰＣの制御装置を示す構成図。
【図８】変電所脱落時の隣接変電所からの列車位置とき電電圧の低下との関係を説明する図。
【符号の説明】
【００８２】
１…脱落変電所のスコット変圧器、２，３…隣接変電所のスコット変圧器、４…Ｍ座側き電系（Ｍ座側き電線）、５…Ｔ座側き電系（Ｔ座側き電線）、６…Ｍ座側単巻変圧器（ＡＴ）、７…Ｔ座側単巻変圧器（ＡＴ）、８…レール、９…Ｍ座側き電電圧検出器、１０…Ｔ座側き電電圧検出器、１１…Ｍ座側吸い上げ電流検出器、１２…Ｔ座側吸い上げ電流検出器、１３…列車等の負荷、ＲＰＣ…電気鉄道用電圧変動補償装置、１５，１７…単相変圧器、１６，１８…単相インバータ、２１…Ｍ座無効電力制御手段、２２…Ｔ座無効電力制御手段、２３…有効電力融通制御手段、２４…Ｍ座無効電流制御手段、２５…Ｔ座無効電流制御手段、２６…Ｍ座有効電流制御手段、２７…Ｔ座有効電流制御手段、２８…Ｍ座インバータゲート制御手段、２９…Ｔ座インバータゲート制御手段、３１，３３，３５…Ｍ座無効電力制御手段、３２、３４，３６…Ｔ座無効電力制御手段、３７，２８…無効電力制御手段。
【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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【図７】
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【図８】
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