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公開番号2025029855
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-07
出願番号2023134720
出願日2023-08-22
発明の名称無効電力補償装置
出願人株式会社ダイヘン
代理人個人,個人
主分類H02J 3/16 20060101AFI20250228BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】変電所方向判定を行う電圧調整装置が、電圧変動補償装置と共に配電線に接続された場合であっても、当該電圧調整装置による変電所方向判定への影響を抑制することが可能な無効電力補償装置を提供する。
【解決手段】無効電力補償装置(SVC)1は、変電所が1次側又は2次側のいずれに接続されているかの変電所方向判定を行う電圧調整装置(分散電源対応型SVR)2が配置される配電線100の連系点(SVC受電点)101に、接続される無効電力補償装置(SVC)1であって、配電線における電圧変動に応じた無効電力の出力を制御する制御部を備える。制御部は、無効電力の出力を行う際、電圧調整装置による変電所方向判定への影響を抑制する影響抑制処理を行う。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
変電所が１次側又は２次側のいずれに接続されているかの変電所方向判定を行う電圧調整装置が配置される配電線の連系点に、接続される無効電力補償装置であって、
前記配電線における電圧変動に応じた無効電力の出力を制御する制御部を備え、
前記制御部は、無効電力の出力を行う際、前記電圧調整装置による変電所方向判定への影響を抑制する影響抑制処理を行う
無効電力補償装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記制御部は、前記影響抑制処理を行うにあたり、
前記連系点における連系点電圧値を取得し、
出力している無効電力と、予め設定されている系統インピーダンスとに基づき、補償電圧値を導出し、
取得した連系点電圧値と補償電圧値とに基づき、電圧補償をしない場合の前記連系点の電圧値を示す無補償連系点電圧値を導出し、
導出した無補償連系点電圧値の電圧変化量に基づき、前記電圧調整装置のタップ切り換えが行われたか否かを判定し、
前記電圧調整装置のタップ切り換えが行われたと判定した場合、前記電圧調整装置のタップ切り換えによる電圧変動幅分に相当する補償電圧値に応じて、無効電力の出力量を減少する
請求項１に記載の無効電力補償装置。
【請求項３】
前記制御部は、導出した無補償連系点電圧値の電圧変化量が、前記電圧調整装置における１タップの電圧幅を基準とした所定範囲内であって、電圧変化量の検出時点から所定期間経過するまでに、無補償連系点電圧値の電圧変化量が予め定められた閾値以下の場合、前記電圧調整装置のタップ切り換えが行われたと判定する
請求項２に記載の無効電力補償装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記影響抑制処理として、無効電力の出力量を減少する処理を実行した場合、予め定められた継続処理期間の経過後、無効電力の出力量を減少する処理を解除する
請求項２又は請求項３に記載の無効電力補償装置。
【請求項５】
前記制御部は、無効電力を出力することによる補償電圧の上限値を、前記電圧調整装置における１タップの電圧幅よりも小さい値とすることにより、影響抑制処理を行う
請求項１に記載の無効電力補償装置。
【請求項６】
無効電力を出力することによる補償電圧の上限値は、前記電圧調整装置における１タップの電圧幅の２０％から５０％であり、
前記制御部は、
１タップの電圧幅の２０％から５０％のいずれかの値を、設定値として受付け、
受け付けた設定値にて、補償電圧の上限値を設定する
請求項５に記載の無効電力補償装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記影響抑制処理を行うにあたり、
前記連系点における連系点電圧値を取得し、
取得した複数の連系点電圧値に基づき、連系点電圧の周波数を導出し、
前記導出した周波数が、前記変電所からの商用電源周波数未満である場合、前記連系点における電圧変動に応じた無効電力を出力するための処理を行う
請求項１に記載の無効電力補償装置。
【請求項８】
前記配電線には、単独運転防止機能を有するパワーコンディショナが接続されており、
前記制御部は、前記導出した周波数が、前記パワーコンディショナが単独運転防止機能を発揮する際に出力する無効電力による周波数に相当する場合、前記連系点における電圧変動に応じた無効電力を出力するための処理を行う
請求項７に記載の無効電力補償装置。
【請求項９】
前記配電線には、無効電力を出力するが無効電力出力装置が接続されており、
前記制御部は、前記導出した周波数が、前記無効電力出力装置が出力する無効電力によって発生する電圧フリッカの周波数に相当する場合、前記連系点における電圧変動に応じた無効電力を出力するための処理を行う
請求項７に記載の無効電力補償装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、無効電力補償装置に関する。
続きを表示（約 4,200 文字）【背景技術】
【０００２】
電源から負荷に電力を供給する配電系統における給電側の母線の電圧変動補償装置に関し、特に無効電力補償装置の容量を軽減させると共に、負荷側の変動のみならず電源側の負荷変動にも対応できる電圧変動補償装置が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平４－３１７５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された電圧変動補償装置は、変電所方向判定を行う電圧調整装置が、電圧変動補償装置と共に配電線に接続された場合、電圧調整装置による変電所方向判定への影響を抑制するように、当該配電線における電圧変動に応じた無効電力の出力を制御する点について考慮されていない。
【０００５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、変電所方向判定を行う電圧調整装置が、電圧変動補償装置と共に配電線に接続された場合であっても、当該電圧調整装置による変電所方向判定への影響を抑制することが可能な無効電力補償装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係る無効電力補償装置は、変電所が１次側又は２次側のいずれに接続されているかの変電所方向判定を行う電圧調整装置が配置される配電線の連系点に、接続される無効電力補償装置であって、前記配電線における電圧変動に応じた無効電力の出力を制御する制御部を備え、前記制御部は、無効電力の出力を行う際、前記電圧調整装置による変電所方向判定への影響を抑制する影響抑制処理を行う。
【０００７】
本態様にあたっては、変電所から延設される配電線には、電圧調整装置及び無効電力補償装置が配置（同一系統に設置）されている。電圧調整装置は、例えば分散電源対応型ＳＶＲ（Step Voltage Regulator）であり、変電所が１次側又は２次側のいずれの側に位置するかを判定する、変電所方向判定を行う。電圧調整装置は変電所方向判定を行うにあたり、例えば、タップ切り換え時（タップ切り換え前後）における１次側電圧の変化量と、２次側電圧の変化量との対比を行い、当該変化量の少ない側を、変電所が接続されている側（変電所方向）であると判定する。電圧調整装置は、配電線の電圧（配電線電圧）における比較的に緩やかな電圧変動に応じてタップ切り換えを行い、負荷側の配電線の電圧が目標電圧に近接するように（不感帯内に収まるように）、タップ制御を行う。無効電力補償装置は、例えば静止型無効電力補償装置（ＳＶＣ：Static Var Compensator）又は自励式無効電力補償装置（ＳＴＡＴＣＯＭ：Static Synchronous Compensator）であり、連系点（ＳＶＣ受電点）を介して、配電線に接続される。無効電力補償装置は、電圧調整装置の２次側の配電線に接続されるものであってもよい。無効電力補償装置は、配電線（連系点）の電圧（配電線電圧）における急峻な電圧変動に応じて、無効電力を出力することにより、配電線電圧を目標電圧値に自動調整（電圧補償を実行）する。すなわち、無効電力補償装置は、電圧調整装置が対応（タップ切り換え）する電圧変動よりも、急な電圧変動（単位時間あたりの電圧の変化量が大きい）に対応して、無効電力を出力（電圧補償を実行）する。無効電力補償装置は、配電線電圧が目標電圧値よりも低い（電圧上昇が必要な）場合、進み無効電力（進相無効電力）を出力し、配電線電圧が目標電圧値よりも高い（電圧効果が必要な）場合、遅れ無効電力（遅相無効電力）を出力する。電圧調整装置がタップ切り換えを行う際、無効電力補償装置は、当該タップ切り換えによる配電線電圧の電圧変動に応じて無効電力を出力し電圧補償を実行することが想定されるが、これにより電圧調整装置の２次側の電圧変化量（タップ切り換え時の電圧変化量）が瞬時に抑制される。従って、電圧調整装置は、タップ切り換え時における電圧変化量、又は当該電圧変化量を用いた系統インピーダンスの変化量（系統インピーダンス変化量）を正常に算出できなくなり、これら電圧変化量又は系統インピーダンス変化量に基づく変電所方向判定が、実行できなくなることが懸念される。これに対し、無効電力補償装置の制御部は、配電線における電圧変動に応じた無効電力を出力する際、電圧調整装置による変電所方向判定への影響を抑制する影響抑制処理を実行する。すなわち、無効電力補償装置の制御部は、無効電力の出力制御に併せて、影響抑制処理を実行することにより、変電所方向判定の判定精度を向上させることができる。このような影響抑制処理を無効電力補償装置が実行することにより、同一系統に設置される無効電力補償装置と電圧調整装置とを実質的に協調制御することが可能となり、電圧調整装置による変電所方向判定を確実に実行でき、当該判定精度を担保することができる。すなわち、無効電力補償装置と電圧調整装置とが例えば通信線等に相互接続されておらず、個々に独立して動作する場合であっても、無効電力補償装置が影響抑制処理を実行することにより、電圧調整装置による変電所方向判定の処理における実効性又は信頼性を確保することができる。
【０００８】
本開示の一態様に係る無効電力補償装置は、前記制御部は、前記影響抑制処理を行うにあたり、前記連系点における連系点電圧値を取得し、出力している無効電力と、予め設定されている系統インピーダンスとに基づき、補償電圧値を導出し、取得した連系点電圧値と補償電圧値とに基づき、電圧補償をしない場合の前記連系点の電圧値を示す無補償連系点電圧値を導出し、導出した無補償連系点電圧値の電圧変化量に基づき、前記電圧調整装置のタップ切り換えが行われたか否かを判定し、前記電圧調整装置のタップ切り換えが行われたと判定した場合、前記電圧調整装置のタップ切り換えによる電圧変動幅分に相当する補償電圧値に応じて、無効電力の出力量を減少する。
【０００９】
本態様にあたっては、無効電力補償装置の制御部は、影響抑制処理を行うにあたり、電圧調整装置のタップ切り換えが行われたと判定した場合、無効電力の出力量を減少する。無効電力の出力量を減少する際、当該減少量は、電圧調整装置のタップ切り換えによる電圧変動幅分に相当する補償電圧値に合わせるものであってもよい。無効電力補償装置の制御部は、連系点（無効電力補償装置が並列される接続箇所：ＳＶＣ受電点）における電圧値（連系点電圧値）を常時又は周期的に取得している。無効電力補償装置の制御部は、更に、現時点にて出力している無効電力量（Ｖａｒ）と、予め設定されている系統インピーダンス（変電所から連系点までの系統インピーダンス：Ｒ，Ｘ）とに基づき、補償電圧値を周期的に導出している。制御部は、メモリ等の記憶部を含むマイコン等により構成されており、当該系統インピーダンス（Ｒ，Ｘ）は記憶部に記憶されている。無効電力補償装置の制御部は、これら取得又は導出した連系点電圧値、無効電力量、補償電圧値と、取得時点又は導出時点とを関連付けて、記憶部に記憶している。無効電力補償装置の制御部は、現時点における連系点電圧値（連系点における計測値）から、実質的に同じ導出時点となる補償電圧値を差し引く（減算する）ことにより、電圧補償しない場合（電圧補償がされていない場合）の連系点電圧値（本来の連系点電圧値：無補償連系点電圧値）を周期的に導出し、導出時点とを関連付けて記憶部に記憶する。無効電力補償装置の制御部は、所定の処理単位時間にて導出した複数の無補償連系点電圧値の電圧変化量に基づき、電圧調整装置のタップ切り換えが行われたか否かを判定する。無効電力補償装置の制御部は、例えば、当該無補償連系点電圧値の電圧変化量が、電圧調整装置における１タップの電圧幅（１タップ分のステップ電圧）に相当する場合、タップ切り換えが行われたと判定するものであってもよい。無効電力補償装置の制御部は、タップ切り換えが行われたと判定した場合、当該タップ切り換えによる電圧変動幅分だけ、無効電力の補償を瞬時に放棄、すなわち当該電圧変動幅分に応じて出力する無効電力量を減少させる。当該無効電力量の減少量は、タップ切り換えによる電圧変動幅分と同量である場合に限定されず、例えば、電圧変動幅分の半分であってもよい。すなわち、無効電力補償装置の制御部は、タップ切り換えが行われたと判定した場合、出力する無効電力の減少量を、タップ切り換えによる電圧変動幅分の５０％から１００％のいずれかの量とするものであってもよい。このように無効電力補償装置の制御部は、影響抑制処理として、電圧調整装置がタップ切り換えを行う際、出力する無効電力量を減少（タップ切り換えによる電圧変動幅分に応じた無効電力の補償を放棄）させることにより、電圧調整装置はタップ切り換え時における電圧変化を確実に検知することでき、当該検知に基づき変電所方向判定を確実に実行することができる。無効電力補償装置の制御部は、電圧調整装置のタップ切り換えが行われていないと判定した場合、影響抑制処理を行うことなく、配電線における電圧変動に応じた無効電力の出力（通常の電圧補償処理）を継続する。これにより、電圧調整装置のタップ切り換えが行われていない期間において、無効電力補償装置は、配電線における電圧変動に応じた無効電力の出力に関する制御を行い、配電線電圧（連系点の電圧）を設定値に自動調整することができる。
【００１０】
本開示の一態様に係る無効電力補償装置は、前記制御部は、導出した無補償連系点電圧値の電圧変化量が、前記電圧調整装置における１タップの電圧幅を基準とした所定範囲内であって、電圧変化量の検出時点から所定期間経過するまでに、無補償連系点電圧値の電圧変化量が予め定められた閾値以下の場合、前記電圧調整装置のタップ切り換えが行われたと判定する。
（【００１１】以降は省略されています）

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