(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電系統に電流・電圧センサと静止型無効電力調整装置とを接続し、電流・電圧センサによる測定値から三相間の逆相電圧を演算し、演算された逆相電圧を打ち消す電力を静止型無効電力調整装置から配電系統に出力することにより、三相不平衡電圧を抑制する三相不平衡抑制方法であって、静止型無効電力調整装置を電圧一定制御方式により運転しつつ、検出された正相電圧と電圧設定値との偏差をなくすに要する静止型無効電力調整装置の正相電圧対応分の出力Ｑａを定格出力から差し引いた静止型無効電力調整装置の出力の余力の範囲内で、三相不平衡電圧を抑制することを特徴とする配電系統の三相不平衡抑制方法。
【請求項２】
静止型無効電力調整装置の平均出力量に応じて電圧一定制御の電圧設定値を経時的に変更し、静止型無効電力調整装置の出力の余力分を確保する請求項１記載の配電系統の三相不平衡抑制方法。
【請求項３】
配電系統に電流・電圧センサと静止型無効電力調整装置とを接続し、電流・電圧センサによる測定値から三相間の逆相電圧を演算し、演算された逆相電圧を打ち消す電力を静止型無効電力調整装置から配電系統に出力することにより、三相不平衡電圧を抑制する三相不平衡抑制方法であって、静止型無効電力調整装置を力率一定制御方式により運転しつつ、検出された力率と力率設定値との偏差をなくすに要する静止型無効電力調整装置の正相電圧対応分の出力Ｑａを定格出力から差し引いた静止型無効電力調整装置の出力の余力の範囲内で、三相不平衡電圧を抑制することを特徴とする配電系統の三相不平衡抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静止型無効電力調整装置を利用した配電系統の三相不平衡抑制方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
静止型無効電力調整装置（ＳＶＧ：Static Var Generator）は、図１に示すように進み位相を与えるコンデンサ１とインバータ２と、遅れ位相を与える連系リアクトル３とからなるものである。この静止型無効電力調整装置は配電系統４に並列に接続され、負荷５の変動によって生じる系統の電圧変動を打ち消す電圧調整器として用いられている。
【０００３】
このため静止型無効電力調整装置は配電系統４の電流と電圧とを検出できる電流・電圧センサ６を備え、系統に発生した無効電力を検出するとともに、制御回路７の指令により、検出された無効電力を打ち消すことができる進み位相または遅れ位相の電力を配電系統４に供給して系統電圧（正相電圧）を一定に保っている。このように静止型無効電力調整装置は電圧一定制御方式により運転されるのが普通であるが、系統の力率を常に一定に保つことを目的として、力率一定制御方式による運転も行なわれている。
【０００４】
しかし配電系統４においては、上記した正相電圧の変動の他に、特定の二相間に負荷が集中的に接続される等の原因によって三相不平衡電圧が発生することがあり、これに伴って逆相電圧が発生する。そこでこの逆相電圧を抑制するための専用の三相不平衡電力出力変換器も提案されているが、電圧調整用に機器のほかに新たに三相不平衡電力出力変換器を設置しなければならず、設備費用が嵩むという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決して、電圧一定制御または力率一定制御のために使用されている静止型無効電力調整装置を利用して、配電系統の三相不平衡電圧を抑制する方法を提供するためになされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた第１の発明は、配電系統に電流・電圧センサと静止型無効電力調整装置とを接続し、電流・電圧センサによる測定値から三相間の逆相電圧を演算し、演算された逆相電圧を打ち消す電力を静止型無効電力調整装置から配電系統に出力することにより、三相不平衡電圧を抑制する三相不平衡抑制方法であって、静止型無効電力調整装置を電圧一定制御方式により運転しつつ、検出された正相電圧と電圧設定値との偏差をなくすに要する静止型無効電力調整装置の正相電圧対応分の出力Ｑａを定格出力から差し引いた静止型無効電力調整装置の出力の余力の範囲内で、三相不平衡電圧を抑制することを特徴とするものである。なお、静止型無効電力調整装置の平均出力量に応じて電圧一定制御の電圧設定値を経時的変更し、静止型無効電力調整装置の出力の余力分を確保することが好ましい。
【０００７】
また第２の発明は、配電系統に電流・電圧センサと静止型無効電力調整装置とを接続し、電流・電圧センサによる測定値から三相間の逆相電圧を演算し、演算された逆相電圧を打ち消す電力を静止型無効電力調整装置から配電系統に出力することにより、三相不平衡電圧を抑制する三相不平衡抑制方法であって、静止型無効電力調整装置を力率一定制御方式により運転しつつ、検出された力率と力率設定値との偏差をなくすに要する静止型無効電力調整装置の正相電圧対応分の出力Ｑａを定格出力から差し引いた静止型無効電力調整装置の出力の余力の範囲内で、三相不平衡電圧を抑制することを特徴とするものである。
【０００８】
このように本発明によれば、常時は電圧一定制御または力率一定制御のために使用されている静止型無効電力調整装置の余力を利用して、三相間の逆相電圧を打ち消す電力を系統に供給し、配電系統の三相不平衡電圧を抑制することができるので、静止型無効電力調整装置とは別に専用の三相不平衡電力出力変換器を系統に設置する必要はない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
本発明で用いられる装置構成は図１に示したとおりであり、従来と特に変わるところはない。しかし制御回路７に組み込まれた制御ソフトの内容が異なるので、以下に詳細に説明する。このように本発明は、既存の静止型無効電力調整装置の制御ソフトを変更するだけで容易に実施することができる。
【００１０】
先ず図２は静止型無効電力調整装置を電圧一定制御方式で運転する場合の制御系統図であり、制御回路７は電流・電圧センサ６により検出された各相の電圧から従来と同様に正相電圧（系統電圧）を演算するとともに、三相不平衡の原因である逆相電圧をも演算する。なお図３に示すように、不平衡な三相電圧は正相電圧と逆相電圧とのベクトル和として表すことができる。検出された正相電圧は従来と同様に電圧設定値と比較され、制御回路７はそれらの間の偏差をなくすように静止型無効電力調整装置の出力Ｑａを算出する。
【００１１】
またこれと同時に、制御回路７は演算された逆相電圧を打ち消すことができる静止型無効電力調整装置の出力Ｚｂを算出する。そしてこの出力Ｚｂを前記の出力Ｑａと合成した出力指令を静止型無効電力調整装置に与える。これを受けた静止型無効電力調整装置は合成された出力量の電力を配電系統４に出力し、系統電圧を一定に維持しながら同時に三相不平衡を解消することができる。ただし合成した出力量が静止型無効電力調整装置の定格出力を越えると、正相電圧対応分の出力Ｑａの一部が削減されるおそれがあり、静止型無効電力調整装置の本来の役割である系統電圧を一定に維持することが達成できなくなる。
【００１２】
そこで好ましくは、合成に先立ち静止型無効電力調整装置の定格出力から正相電圧対応分の出力Ｑａを差し引き、静止型無効電力調整装置の余力を算出する。そして出力Ｚｂがその余力の範囲内にあればそのまま出力Ｚｂを出力Ｑａと合成する。しかし出力Ｚｂが余力を越える場合には、その余力の限度内で逆相電圧を打ち消すように出力Ｚｂを制限する。この場合には静止型無効電力調整装置は系統電圧を一定に維持することはできるが、三相不平衡を完全には解消することはできず、余力に応じて三相不平衡抑制効果を発揮することとなる。
【００１３】
このように静止型無効電力調整装置の出力に十分な余裕がない場合には、三相不平衡の抑制効果が低減することとなる。そこで請求項２に示すように、静止型無効電力調整装置の平均出力量に応じて電圧一定制御の電圧設定値を経時的に変更し、静止型無効電力調整装置の出力の余力分を確保することが好ましい。
【００１４】
図４はそのための制御フローの一例を示すものであり、サンプリング時間ＴS中の静止型無効電力調整装置の無効電力出力量ＱΣの平均値Σ＝ＱΣ/ＴSを算出し、その値を上限設定値QHや下限設定値ＱLと比較する。そして平均値Σがこれらの設定値の範囲内にあれば電圧設定値ＶCはそのままとするが、これらの設定値の範囲を外れる場合には静止型無効電力調整装置の出力に余裕がないことを意味するため、電圧設定値ＶCを所定のＶSずつ段階的に変化させる。
【００１５】
図５はその動作例を示すグラフであり、当初は静止型無効電力調整装置の出力は０ｋＶａｒであるが、負荷の急激な変動により静止型無効電力調整装置の出力が瞬間的に−３００ｋＶａｒ付近まで増加している。しかしその後、電圧設定値ＶCを例えば１００Ｖずつ低下させることによって静止型無効電力調整装置の出力を次第に減少させ、静止型無効電力調整装置の出力の余力を確保する。なお、そのままでは系統電圧は低下したままとなるが、その状態が所定時間（例えば４５秒）続くと、配電系統に設けられている自動電圧調整器（ＳＶＲ:  Step Voltage Regulator）のタップが切り替えられ、系統電圧は上昇して元に戻るので問題はない。
【００１６】
上記したように、電圧一定制御を行なう場合には静止型無効電力調整装置の平均出力量に応じて電圧設定値を経時的に変更し、静止型無効電力調整装置の出力の余力分を確保することによって、三相不平衡を打ち消すための出力を可能としておくことが好ましい。なおこの場合にも瞬間的な系統電圧の変化に対しては、静止型無効電力調整装置は迅速に対応することができる。
【００１７】
図６は静止型無効電力調整装置を力率一定制御方式で運転する場合の制御系統図である。この場合には、電流・電圧センサ６により検出された各相の電流・電圧から制御回路１０は力率を算出し、力率設定値をもとに静止型無効電力調整装置の出力Ｑａを算出する。これと同時に制御回路１０は検出された逆相電圧を打ち消すことができる静止型無効電力調整装置の出力Ｚｂを算出する。そしてこの出力Ｚｂを出力Ｑａと合成した出力指令を静止型無効電力調整装置に与える。これにより静止型無効電力調整装置は系統の力率を一定に維持しながら、同時に三相不平衡電圧を抑制することができる。
【００１８】
ただし合成した出力が静止型無効電力調整装置の定格出力を越えると、静止型無効電力調整装置の本来の役割である力率を一定に維持できなくなる。そこでこの場合にも前記の電圧一定制御の場合と同様、合成に先立ち静止型無効電力調整装置の定格出力から正相電圧対応分の出力Ｑａを差し引き、静止型無効電力調整装置の余力を算出する。そして出力Ｚｂがその余力の範囲内にあればそのまま出力Ｚｂを出力Ｑａと合成する。しかし出力Ｚｂが余力を越える場合には、その余力の限度内で逆相電圧を打ち消すように出力Ｚｂを制限することが好ましい。
【００１９】
【実施例】
図７〜図１０に本発明の比較例と実施例を示す。この実施例は、系統電圧６６００Ｖの配電系統に取付けた静止型無効電力調整装置（最大出力±３００ｋＶａｒ）の制御内容を様々に変更した場合の、相間電圧と不平衡率とを示したグラフである。図７のグラフは比較例を示し、静止型無効電力調整装置の運転を停止した場合の実測値である。横軸の１秒の時点で不平衡負荷を投入することにより、ｕ-ｗとｖ-ｗの２相間の電圧が大きく低下すると同時に、不平衡率が４％を越えていることが判る。
【００２０】
図８のグラフは、静止型無効電力調整装置に不平衡抑制機能のみを発揮させた場合の実測値であり、不平衡負荷を投入しても不平衡率は直ぐに０％に戻るが、相間の電圧は全て６２００Ｖにまで低下したままとなっている。しかし図９のグラフに示すように電圧一定制御を行ないつつ不平衡抑制機能を発揮させるようにすれば、相間電圧は全体的にわずかに低下するものの３相間とも全て一致しており、不平衡率は０％に維持される。さらに図１０のグラフに示すように、力率一定制御を行ないつつ不平衡抑制機能を発揮させるようにした場合にも、同様の好ましい結果が得られることが確認された。
【００２１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば電圧一定制御または力率一定制御のために使用されている静止型無効電力調整装置を利用して、配電系統の三相不平衡電圧を抑制することができ、三相不平衡を抑制するための特別な設備を設置する必要がないため、設備コストがかからない。また本発明によれば静止型無効電力調整装置の取付点よりも下流側のみならず、上流側についても三相不平衡抑制効果を及ぼすことができるため、多数の機器を配電系統に設置する必要もないなどの利点がある。
【００２２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いられる装置構成を示すブロック図である。
【図２】静止型無効電力調整装置を電圧一定制御方式で運転する場合の制御系統図である。
【図３】不平衡な三相電圧のベクトル図である。
【図４】請求項２の発明の制御フローを示すブロック図である。
【図５】請求項２の発明の動作例を示すグラフである。
【図６】静止型無効電力調整装置を力率一定制御方式で運転する場合の制御系統図である。
【図７】静止型無効電力調整装置の運転を停止した場合の相間電圧と不平衡との変化を示すグラフである。
【図８】静止型無効電力調整装置に不平衡抑制機能を発揮させた場合の相間電圧と不平衡との変化を示すグラフである。
【図９】静止型無効電力調整装置に電圧一定制御を行ないつつ不平衡抑制機能を発揮させた場合の相間電圧と不平衡との変化を示すグラフである。
【図１０】静止型無効電力調整装置に力率一定制御を行ないつつ不平衡抑制機能を発揮させた場合の相間電圧と不平衡との変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１  コンデンサ、２  インバータ、３  リアクトル、４  配電系統、５  負荷、６  電流・電圧センサ、７  制御回路
【図１】
0003830095.tif 000002
【図２】
0003830095.tif 000003
【図３】
0003830095.tif 000004
【図４】
0003830095.tif 000005
【図５】
0003830095.tif 000006
【図６】
0003830095.tif 000007
【図７】
0003830095.tif 000008
【図８】
0003830095.tif 000009
【図９】
0003830095.tif 000010
【図１０】
0003830095.tif 000011