(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-19
(45)【発行日】2022-12-27
(54)【発明の名称】無効電力補償システム
(51)【国際特許分類】
H02J 3/16 20060101AFI20221220BHJP
【ＦＩ】
H02J3/16
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2018196011
(22)【出願日】2018-10-17
(65)【公開番号】P2020065366
(43)【公開日】2020-04-23
【審査請求日】2021-09-13
(73)【特許権者】
【識別番号】000005234
【氏名又は名称】富士電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】小藤 健太郎
(72)【発明者】
【氏名】関 孝二郎
【審査官】辻丸 詔
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－０２３２６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－１４７０５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－２０４５７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１３１００３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－２９５７７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０３３６３８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｊ ３／１２，３／１６，３／１８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
無効電力補償装置により電力系統に無効電力を注入して系統電圧の変動を補償する無効電力補償システムであって、電力系統における前記無効電力補償装置の接続点と電力系統の一端に設置された第１の変電所との間に第１の開閉器が接続され、かつ、電力系統の他端に設置された第２の変電所と前記接続点との間に第２の開閉器が接続された無効電力補償システムにおいて、前記第１の変電所または前記第２の変電所の何れが電源であるかを判定するための所定周波数の変電所方向判定信号を、前記無効電力補償装置から電力系統に注入する判定信号注入手段と、
前記接続点と前記第１の変電所との間、または、前記接続点と前記第２の変電所との間から、電力または電流の変動成分を検出する変動成分検出手段と、
前記変動成分検出手段により検出された前記変動成分の周波数が前記変電所方向判定信号の所定周波数と等しい場合に、前記変動成分が検出された側の変電所が電源であると判定する比較手段と、
を備えたことを特徴とする無効電力補償システム。
【請求項2】
無効電力補償装置により電力系統に無効電力を注入して系統電圧の変動を補償する無効電力補償システムであって、電力系統における変電所の接続点と前記無効電力補償装置との間に、第１の開閉器を備えた第１の線路と第２の開閉器を備えた第２の線路とが並列に接続された無効電力補償システムにおいて、前記第１の線路または前記第２の線路の何れが電源としての前記変電所に接続されているかを判定するための所定周波数の変電所方向判定信号を、前記無効電力補償装置から前記第１の線路または前記第２の線路に注入する判定信号注入手段と、
前記第１の線路または前記第２の線路から、電力または電流の変動成分を検出する変動成分検出手段と、
前記変動成分検出手段により検出された前記変動成分の周波数が前記変電所方向判定信号の所定周波数と等しい場合に、前記変動成分が検出された側の線路が前記変電所に接続されていると判定する比較手段と、
を備えたことを特徴とする無効電力補償システム。
【請求項3】
請求項１または２に記載した無効電力補償システムにおいて、前記比較手段による判定結果に応じて、予め設定された制御方法または制御パラメータを切り替える手段を有することを特徴とする無効電力補償システム。
【請求項4】
請求項１または２に記載した無効電力補償システムにおいて、前記比較手段による判定結果に応じて、制御パラメータの更新を外部システムに要求する手段を備えたことを特徴とする無効電力補償システム。
【請求項5】
請求項３又は４に記載した無効電力補償システムにおいて、前記無効電力補償装置がスロープ特性付きの電圧制御方法によって制御されると共に、前記制御パラメータが、少なくともスロープリアクタンスまたはその逆数に相当する制御ゲインを含むことを特徴とする無効電力補償システム。
【請求項6】
請求項１～５の何れか１項に記載した無効電力補償システムにおいて、前記比較手段は、前記変動成分の大きさが所定の閾値を超える場合に当該変動成分を有効と判断して前記変電所方向判定信号との比較に用いることを特徴とする無効電力補償システム。
【請求項7】
請求項１～６の何れか１項に記載した無効電力補償システムにおいて、前記無効電力補償装置に与える無効電力指令値を、無効電力目標値に前記変電所方向判定信号を重畳して生成することを特徴とする無効電力補償システム。
【請求項8】
請求項１～７の何れか１項に記載した無効電力補償システムにおいて、前記変電所方向判定信号が無効電力変動成分または無効電流変動成分であることを特徴とする無効電力補償システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば静止型無効電力補償装置（以下、ＳＶＣ：Static Var Compensatorともいう）により、電力系統の無効電力を補償して電圧を所定値に制御するシステムにおいて、ＳＶＣにより系統電源としての変電所の方向を判定可能とした無効電力補償システムに関する。
【背景技術】
【0002】
図６は、従来のＳＶＣの一例を示す構成図であり、特許文献１に記載されているものである。
図６において、１００は配電線または送電線等の線路、１０１，１０２は変流器、１０３は計器用変圧器、１０４は潮流方向検出手段、１０５は演算手段、１０６は目標値設定手段、１０７は制御手段、１０８は半導体スイッチング素子、コンデンサ、リアクトル等からなるＳＶＣ主回路である。
図６において、１００は配電線または送電線等の線路、１０１，１０２は変流器、１０３は計器用変圧器、１０４は潮流方向検出手段、１０５は演算手段、１０６は目標値設定手段、１０７は制御手段、１０８は半導体スイッチング素子、コンデンサ、リアクトル等からなるＳＶＣ主回路である。
【0003】
この従来技術では、潮流方向検出手段１０４が、変流器１０１及び計器用変圧器１０３の出力に基づき、有効電力の極性や相電圧と電流との位相差等から線路１００の潮流方向を検出する。演算手段１０５は、検出された潮流方向に応じて、変流器１０１の出力、または変流器１０１の反転出力と変流器１０２の出力との加算値を制御手段１０７に入力する。制御手段１０７は、演算手段１０５の出力と計器用変圧器１０３の出力とに基づいて潮流方向ごとに力率または無効電力を求め、その値が目標値設定手段１０６による設定目標値になるように主回路１０８を動作させて力率一定制御または無効電力一定制御を行っている。
【0004】
一方、非特許文献１には、分散電源が連系される電力系統において、自動電圧調整器（以下、ＳＶＲ：Step Voltage Regulatorともいう）により系統電圧を所定値に制御するＳＶＲ制御方式が開示されている。
図７（ａ）は、ＳＶＲの一次側，二次側に変電所ａ，ｂ、電線用遮断器ＦＣＢａ，ＦＣＢｂ、及び負荷ＬＤａ，ＬＤｂがそれぞれ接続されている系統モデルにおいて、変電所ａ，ｂの何れが電源になるかという系統接続（変電所ａが電源となる順送，変電所ｂが電源となる逆送）と、ＳＶＲを通過する電力の方向としての電力潮流（順潮流，逆潮流）とを場合分けした図であり、図７（ｂ）は、系統接続と電力潮流との４通りの組み合わせを運転モードＩ～IVとして示した図である。
図７（ａ）は、ＳＶＲの一次側，二次側に変電所ａ，ｂ、電線用遮断器ＦＣＢａ，ＦＣＢｂ、及び負荷ＬＤａ，ＬＤｂがそれぞれ接続されている系統モデルにおいて、変電所ａ，ｂの何れが電源になるかという系統接続（変電所ａが電源となる順送，変電所ｂが電源となる逆送）と、ＳＶＲを通過する電力の方向としての電力潮流（順潮流，逆潮流）とを場合分けした図であり、図７（ｂ）は、系統接続と電力潮流との４通りの組み合わせを運転モードＩ～IVとして示した図である。
【0005】
電力潮流のみから系統接続（順送，逆送）を判定する場合、分散電源が連系されていない状態では、図７（ｂ）の運転モードＩ，IIのように、順潮流時には順送、逆潮流時には逆送と判定でき、ＳＶＲはこれらの判定結果に基づいて電圧調整を行うことができる。
しかし、例えば順送（変電所ａが電源である）時に、ＳＶＲと遮断器ＦＣＢｂとの間に太陽光発電装置や風力発電装置等の分散電源が接続されると、その発電電力がＳＶＲに逆潮流として流れるため運転モードIIIになるはずであるが、ＳＶＲは、逆潮流に基づいて逆送（変電所ｂが電源）と判断してしまい、運転モードIIと誤認することになる。
しかし、例えば順送（変電所ａが電源である）時に、ＳＶＲと遮断器ＦＣＢｂとの間に太陽光発電装置や風力発電装置等の分散電源が接続されると、その発電電力がＳＶＲに逆潮流として流れるため運転モードIIIになるはずであるが、ＳＶＲは、逆潮流に基づいて逆送（変電所ｂが電源）と判断してしまい、運転モードIIと誤認することになる。
【0006】
このため、非特許文献１では、ＳＶＲの一次側インピーダンスと二次側インピーダンスとの比であるインピーダンス比等に基づいて系統接続（順送，逆送）を判定し、ＳＶＲの二次側または一次側のタップを切り替えて電圧調整を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開平９－１３５５３５号公報（段落［００１２］～［００１５］、図１等）
【非特許文献】
【0008】
【文献】梶田 寛，神部 晃，符川 謙治，角倉 慎哉，「分散電源対応型ＳＶＲ制御方式の開発」，ｐ.１０－１６，愛知電機技報，Ｎｏ．２６，２００５年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
特許文献１に記載された従来技術によれば、電力系統の潮流方向が切り替わった時でもＳＶＣを継続的に制御することが可能であるが、分散電源が連系された場合に系統接続を誤認するおそれがある。
図８は、特許文献１と同様にＳＶＣが接続された配電系統の構成図である。図８において、１１，１２は配電系統２０の両端に設置された配電用変電所（以下、単に変電所ともいう）、５０はＳＶＣ、３１，３２はＳＶＣ５０と変電所１１，１２との間にそれぞれ設置された開閉器、５１は変流器、５２は計器用変圧器、６０は負荷、７０は分散電源である。
図８は、特許文献１と同様にＳＶＣが接続された配電系統の構成図である。図８において、１１，１２は配電系統２０の両端に設置された配電用変電所（以下、単に変電所ともいう）、５０はＳＶＣ、３１，３２はＳＶＣ５０と変電所１１，１２との間にそれぞれ設置された開閉器、５１は変流器、５２は計器用変圧器、６０は負荷、７０は分散電源である。
【0010】
いま、通常動作として、変電所１１からの電力がＯＮ状態の開閉器３１を介して負荷６０に供給されている場合、ＳＶＣ５０は順潮流を検出し、変電所１１が電源である（順送）と判定して無効電力補償動作を行う。しかし、分散電源７０が発電を開始すると、図示するように分散電源７０の発電電力が配電系統２０を逆潮流として流れる。これにより、ＳＶＣ５０は、開閉器３２がＯＦＦしているにも関わらず、あたかも他方の変電所１２が電源である（逆送）と誤認してしまう。
【0011】
ＳＶＣ５０から各変電所までの系統インピーダンスは異なり、ＳＶＣ５０の最適な制御ゲインは系統インピーダンスに応じて異なるので、系統接続を誤認してしまうとＳＶＣ５０による適切な制御動作は困難になる。また、特許文献１に記載されたＳＶＣは力率一定または無効電力一定制御を行っており、電圧一定制御を行う場合の系統接続の判定方法については何ら言及されていない。
更に、非特許文献１に記載された技術によれば、ＳＶＲが接続された電力系統において系統接続の誤判定を防ぐことができるが、この技術をＳＶＣが接続された系統にそのまま適用することはできない。
更に、非特許文献１に記載された技術によれば、ＳＶＲが接続された電力系統において系統接続の誤判定を防ぐことができるが、この技術をＳＶＣが接続された系統にそのまま適用することはできない。
【0012】
そこで、本発明の解決課題は、ＳＶＣが接続された電力系統に分散電源が連系される場合でも、電源である変電所の方向、すなわち系統接続（順送，逆送）を確実に判定して適切な無効電力補償、電圧補償を可能にした無効電力補償システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、無効電力補償装置により電力系統に無効電力を注入して系統電圧の変動を補償する無効電力補償システムであって、電力系統における前記無効電力補償装置の接続点と電力系統の一端に設置された第１の変電所との間に第１の開閉器が接続され、かつ、電力系統の他端に設置された第２の変電所と前記接続点との間に第２の開閉器が接続された無効電力補償システムにおいて、
前記第１の変電所または前記第２の変電所の何れが電源であるかを判定するための所定周波数の変電所方向判定信号を、前記無効電力補償装置から電力系統に注入する判定信号注入手段と、
前記接続点と前記第１の変電所との間、または、前記接続点と前記第２の変電所との間から、電力または電流の変動成分を検出する変動成分検出手段と、
前記変動成分検出手段により検出された前記変動成分の周波数が前記変電所方向判定信号の所定周波数と等しい場合に、前記変動成分が検出された側の変電所が電源であると判定する比較手段と、
を備えたことを特徴とする。
前記第１の変電所または前記第２の変電所の何れが電源であるかを判定するための所定周波数の変電所方向判定信号を、前記無効電力補償装置から電力系統に注入する判定信号注入手段と、
前記接続点と前記第１の変電所との間、または、前記接続点と前記第２の変電所との間から、電力または電流の変動成分を検出する変動成分検出手段と、
前記変動成分検出手段により検出された前記変動成分の周波数が前記変電所方向判定信号の所定周波数と等しい場合に、前記変動成分が検出された側の変電所が電源であると判定する比較手段と、
を備えたことを特徴とする。
【0014】
請求項２に係る発明は、無効電力補償装置により電力系統に無効電力を注入して系統電圧の変動を補償する無効電力補償システムであって、電力系統における変電所の接続点と前記無効電力補償装置との間に、第１の開閉器を備えた第１の線路と第２の開閉器を備えた第２の線路とが並列に接続された無効電力補償システムにおいて、
前記第１の線路または前記第２の線路の何れが電源としての前記変電所に接続されているかを判定するための所定周波数の変電所方向判定信号を、前記無効電力補償装置から前記第１の線路または前記第２の線路に注入する判定信号注入手段と、
前記第１の線路または前記第２の線路から、電力または電流の変動成分を検出する変動成分検出手段と、
前記変動成分検出手段により検出された前記変動成分の周波数が前記変電所方向判定信号の所定周波数と等しい場合に、前記変動成分が検出された側の線路が前記変電所に接続されていると判定する比較手段と、
を備えたことを特徴とする。
前記第１の線路または前記第２の線路の何れが電源としての前記変電所に接続されているかを判定するための所定周波数の変電所方向判定信号を、前記無効電力補償装置から前記第１の線路または前記第２の線路に注入する判定信号注入手段と、
前記第１の線路または前記第２の線路から、電力または電流の変動成分を検出する変動成分検出手段と、
前記変動成分検出手段により検出された前記変動成分の周波数が前記変電所方向判定信号の所定周波数と等しい場合に、前記変動成分が検出された側の線路が前記変電所に接続されていると判定する比較手段と、
を備えたことを特徴とする。
【0015】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載した無効電力補償システムにおいて、前記比較手段による判定結果に応じて、予め設定された制御方法または制御パラメータを切り替える手段を有することを特徴とする。
【0016】
請求項４に係る発明は、請求項１または２に記載した無効電力補償システムにおいて、前記比較手段による判定結果に応じて、制御パラメータの更新を外部システムに要求する手段を備えたことを特徴とする。
【0017】
請求項５に係る発明は、請求項３又は４に記載した無効電力補償システムにおいて、前記無効電力補償装置がスロープ特性付きの電圧制御方法によって制御されると共に、前記制御パラメータが、少なくともスロープリアクタンスまたはその逆数に相当する制御ゲインを含むことを特徴とする。
【0018】
請求項６に係る発明は、請求項１～５の何れか１項に記載した無効電力補償システムにおいて、前記比較手段は、前記変動成分の大きさが所定の閾値を超える場合に当該変動成分を有効と判断して前記変電所方向判定信号との比較に用いることを特徴とする。
【0019】
請求項７に係る発明は、請求項１～６の何れか１項に記載した無効電力補償システムにおいて、前記無効電力補償装置に与える無効電力指令値を、無効電力目標値に前記変電所方向判定信号を重畳して生成することを特徴とする。
【0020】
請求項８に係る発明は、請求項１～７の何れか１項に記載した無効電力補償システムにおいて、前記変電所方向判定信号が無効電力変動成分または無効電流変動成分であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、ＳＶＣが接続された配電系統などの電力系統に分散電源が連系され、この分散電源による潮流が電力系統を流れる場合でも、順送または逆送を正確に検出して電源である変電所を確実に判定することができる。これにより、適切な制御方法や制御パラメータを用いて系統の無効電力補償、電圧補償を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明の第１実施形態に係る無効電力補償システムの概略的な構成図である。
【図2】本発明の第１実施形態に係る無効電力補償システムの概略的な構成図である。
【図3】本発明の各実施形態におけるＳＶＣの制御回路の構成図である。
【図4】スロープ特性付き電圧制御型ＳＶＣの制御特性を示す図である。
【図5】本発明の第２実施形態に係る無効電力補償システムの概略的な構成図である。
【図6】特許文献１に記載された従来技術の構成図である。
【図8】ＳＶＣが接続された配電系統に分散電源が連系される場合の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１，図２は、本発明の第１実施形態に係る無効電力補償システムの概略的な構成図である。これらの図において、図８と同一部分については同一符号を付して説明を省略し、以下では図８との相違点を中心に説明する。
図１，図２は、本発明の第１実施形態に係る無効電力補償システムの概略的な構成図である。これらの図において、図８と同一部分については同一符号を付して説明を省略し、以下では図８との相違点を中心に説明する。
【0024】
この第１実施形態では、ＳＶＣ５０が、電源である変電所の方向を判定するための所定周波数の変電所方向判定信号ΔＳ’を生成して配電系統２０に注入する機能を備えている。変電所方向判定信号ΔＳ’の種類は特に限定されないが、配電系統２０には負荷や分散電源等による有効電力や無効電力が存在するため、例えば、所定周波数で変動する無効電力変動成分ΔＱ’（または無効電流変動成分）を変電所方向判定信号ΔＳ’として用いると良い。
以下では、変電所方向判定信号ΔＳ’＝無効電力変動成分ΔＱ’として説明を続ける。
以下では、変電所方向判定信号ΔＳ’＝無効電力変動成分ΔＱ’として説明を続ける。
【0025】
まず、図１，図２に示すように、両端に第１，第２の配電用変電所１１，１２が設置され、ＳＶＣ５０の接続点と変電所１１，１２との間に第１，第２の開閉器３１，３２がそれぞれ設けられた配電系統２０を想定する。ここで、第１の開閉器３１がＯＮ、第２の開閉器３２がＯＦＦであって第１の配電用変電所１１が電源となっている場合（図１）を順送とし、第１の開閉器３１がＯＦＦ、第２の開閉器３２がＯＮであって、第２の配電用変電所１２が電源となっている場合（図２）を逆送と定義する。
なお、開閉器３１，３２は、一方がＯＮし、他方がＯＦＦするように動作するものとする。
なお、開閉器３１，３２は、一方がＯＮし、他方がＯＦＦするように動作するものとする。
【0026】
図１のように変電所１１側の開閉器３１をＯＮし、変電所１２側の開閉器３２をＯＦＦすると、ＳＶＣ５０から注入された無効電力変動成分ΔＱ’は変電所１１側の配電系統２０で検出され、変電所１２側では検出されない。また、図２のように変電所１２側の開閉器３２をＯＮし、変電所１１側の開閉器３１をＯＦＦすると、無効電力変動成分ΔＱ’は変電所１１側では検出されず、変電所１２側の配電系統２０で検出される。
従って、潮流方向に着目するのではなく、配電系統２０におけるＳＶＣ５０の接続点を基準として何れの変電所側で無効電力変動成分ΔＱ’が検出されるかに基づいて、電源としての変電所を判定することができる。
従って、潮流方向に着目するのではなく、配電系統２０におけるＳＶＣ５０の接続点を基準として何れの変電所側で無効電力変動成分ΔＱ’が検出されるかに基づいて、電源としての変電所を判定することができる。
【0027】
これにより、例えば、図１の開閉器３１，３２の間に分散電源（図示せず）が連系され、その発電電力による潮流（ＯＮ状態の開閉器３１を介して変電所１１方向に向かう潮流）をＳＶＣ５０が検出したとしても、無効電力変動成分ΔＱ’ が変電所１１側の配電系統２０から検出された時には変電所１１が電源であること（順送）を判定可能であり、他方の変電所１２が電源である（逆送）と誤認するおそれはない。
同様に、図２における開閉器３１，３２の間に分散電源が連系され、その発電電力による潮流（ＯＮ状態の開閉器３２を介して変電所１２方向に向かう潮流）をＳＶＣ５０が検出したとしても、無効電力変動成分ΔＱ’ が変電所１２側の配電系統２０から検出された時には変電所１２が電源であること（逆送）を判定可能であり、他方の変電所１１が電源である（順送）と誤認することはない。
同様に、図２における開閉器３１，３２の間に分散電源が連系され、その発電電力による潮流（ＯＮ状態の開閉器３２を介して変電所１２方向に向かう潮流）をＳＶＣ５０が検出したとしても、無効電力変動成分ΔＱ’ が変電所１２側の配電系統２０から検出された時には変電所１２が電源であること（逆送）を判定可能であり、他方の変電所１１が電源である（順送）と誤認することはない。
【0028】
図３は、無効電力変動成分ΔＱ’を検出して変電所方向を判定するための制御回路の構成図である。
無効電力変動成分ΔＱ’は加算手段５６に入力されて無効電力目標値Ｑ’と加算され、無効電力指令値Ｑ＊としてＳＶＣ５０に与えられる。ＳＶＣ５０は、無効電力指令値Ｑ＊に従って半導体スイッチング素子を制御することにより、配電系統２０に無効電力を注入して系統電圧を所定値に制御する。
無効電力変動成分ΔＱ’は加算手段５６に入力されて無効電力目標値Ｑ’と加算され、無効電力指令値Ｑ＊としてＳＶＣ５０に与えられる。ＳＶＣ５０は、無効電力指令値Ｑ＊に従って半導体スイッチング素子を制御することにより、配電系統２０に無効電力を注入して系統電圧を所定値に制御する。
【0029】
一方、変流器５１及び計器用変圧器５２は、図８と同様に、配電系統２０上のＳＶＣ５０の接続点から変電所１１側に設置されており、これらによる電流検出値Ｉ及び電圧検出値Ｖが無効電力検出手段５３に入力されている。無効電力検出手段５３では、電流検出値Ｉ及び電圧検出値Ｖから無効電力Ｑを求め、この無効電力Ｑはフィルタ５４に入力されて変動成分ΔＱが抽出される。上記のフィルタ５４は、前述した無効電力変動成分ΔＱ’と同じ周波数成分を通過させる特性を持つ。
【0030】
フィルタ５４から出力された変動成分ΔＱは、比較手段５５の一方の入力端に信号Ａとして入力される。また、無効電力変動成分ΔＱ’は、配電系統２０において実際に検出されるまでの時間遅れが遅れ調整手段５７により調整され、比較手段５５の他方の入力端に信号Ｂとして入力される。
【0031】
比較手段５５は信号Ａ，Ｂを比較し、Ａ＝Ｂであれば、開閉器３１側の変電所１１が電源である（順送）と判定する。つまり、検出された無効電力Ｑに無効電力変動成分ΔＱ’と同じ周波数の変動成分ΔＱが含まれている時に、開閉器３１がＯＮ状態であって当該開閉器３１側の変電所１１が電源であると判定し、その結果を出力する。
また、Ａ≠Ｂである場合には、無効電力Ｑから無効電力変動成分ΔＱ’と同じ周波数の変動成分ΔＱが検出されなかったため、変電所１１側の開閉器３１がＯＦＦ状態、言い換えれば、他方の開閉器３２がＯＮ状態であって当該開閉器３２側の変電所１２が電源である（逆送）と判定し、その結果を出力する。
また、Ａ≠Ｂである場合には、無効電力Ｑから無効電力変動成分ΔＱ’と同じ周波数の変動成分ΔＱが検出されなかったため、変電所１１側の開閉器３１がＯＦＦ状態、言い換えれば、他方の開閉器３２がＯＮ状態であって当該開閉器３２側の変電所１２が電源である（逆送）と判定し、その結果を出力する。
【0032】
なお、配電系統２０には負荷や分散電源が接続されており、これらの接続位置によっては変動成分ΔＱが電源でない変電所側に流れることがある。すなわち、系統状態が順送であっても、検出される変動成分ΔＱの大きさが所定値に達しないためにＡ≠Ｂとなり、結果的に逆送と誤認されることもあり得る。
このような事態を防ぐためには、例えば、変動成分ΔＱが所定の閾値を超えている場合に、比較手段５５が変動成分ΔＱによる信号Ａを有効と判断して信号Ｂとの比較に用いると良い。
このような事態を防ぐためには、例えば、変動成分ΔＱが所定の閾値を超えている場合に、比較手段５５が変動成分ΔＱによる信号Ａを有効と判断して信号Ｂとの比較に用いると良い。
【0033】
この第１実施形態では、変電所１１側の変流器５１及び計器用変圧器５２により検出した無効電力Ｑから変動成分ΔＱ（信号Ａ）を抽出し、Ａ＝Ｂを順送、Ａ≠Ｂを逆送と判定しているが、他方の変電所１２側に設けた変流器及び計器用変圧器により無効電力Ｑを検出して変動成分ΔＱ（信号Ａ）を抽出し、Ａ＝Ｂを逆送、Ａ≠Ｂを順送と判定しても良い。
【0034】
前述したように、ＳＶＣ５０から各変電所１１，１２までの系統インピーダンスは異なり、ＳＶＣ５０の制御パラメータである制御ゲインの最適値は、その逆数に相当する系統インピーダンスによって異なる。
例えば、図１において、順送時の変電所１１とＳＶＣ５０との間の亘長が短い場合、系統インピーダンスは小さいため、ＳＶＣ５０の制御ゲインは大きいことが望ましい。また、図２において、逆送時の変電所１２とＳＶＣ５０との間の亘長が長い場合、系統インピーダンスは大きいため、ＳＶＣ５０の制御ゲインは小さいことが望ましい。
この第１実施形態によれば、開閉器３１，３２を操作して系統接続（順送，逆送）を切り替えた時にＳＶＣ５０がこれを判定し、順送または逆送に応じた最適な制御ゲインに切り替えることができる。すなわち、これらの最適な制御ゲインを制御回路のメモリに予め記憶させておき、系統接続の切替時に、自動または手動により所定の制御ゲインをメモリから読み出してＳＶＣ５０に設定すれば良い。
例えば、図１において、順送時の変電所１１とＳＶＣ５０との間の亘長が短い場合、系統インピーダンスは小さいため、ＳＶＣ５０の制御ゲインは大きいことが望ましい。また、図２において、逆送時の変電所１２とＳＶＣ５０との間の亘長が長い場合、系統インピーダンスは大きいため、ＳＶＣ５０の制御ゲインは小さいことが望ましい。
この第１実施形態によれば、開閉器３１，３２を操作して系統接続（順送，逆送）を切り替えた時にＳＶＣ５０がこれを判定し、順送または逆送に応じた最適な制御ゲインに切り替えることができる。すなわち、これらの最適な制御ゲインを制御回路のメモリに予め記憶させておき、系統接続の切替時に、自動または手動により所定の制御ゲインをメモリから読み出してＳＶＣ５０に設定すれば良い。
【0035】
次に、制御ゲインの切替について具体的に説明する。
いわゆるスロープ特性付き電圧制御では、ＳＶＣにより補償する無効電力Ｑと系統電圧Ｖとの間のスロープ特性に傾き（スロープリアクタンス）を設けて制御の不安定化を防止している。
いわゆるスロープ特性付き電圧制御では、ＳＶＣにより補償する無効電力Ｑと系統電圧Ｖとの間のスロープ特性に傾き（スロープリアクタンス）を設けて制御の不安定化を防止している。
【0036】
図４は、スロープ特性付き電圧制御型ＳＶＣの制御特性を示す図である。
図４から明らかなように、スロープリアクタンスＸｓが大きい場合には、電圧偏差に対する無効電力の変化量が小さいため制御が比較的安定しているが、系統インピーダンスが小さい場合には系統電圧が電圧目標値に近付きにくい。
一方、スロープリアクタンスＸｓが小さい場合には、電圧偏差に対する無効電力の変化量が大きいため、制御がやや不安定になって複数のＳＶＣによる制御動作が干渉しやすくなる反面、系統電圧を電圧目標値に近付け易いという利点がある。
図４から明らかなように、スロープリアクタンスＸｓが大きい場合には、電圧偏差に対する無効電力の変化量が小さいため制御が比較的安定しているが、系統インピーダンスが小さい場合には系統電圧が電圧目標値に近付きにくい。
一方、スロープリアクタンスＸｓが小さい場合には、電圧偏差に対する無効電力の変化量が大きいため、制御がやや不安定になって複数のＳＶＣによる制御動作が干渉しやすくなる反面、系統電圧を電圧目標値に近付け易いという利点がある。
【0037】
従って、前述したように、ＳＶＣが順送を判定して系統インピーダンスが小さい場合には、スロープリアクタンスＸｓが小さくなる（制御ゲインが大きくなる）ように制御して系統電圧を電圧目標値に近付き易くし、ＳＶＣが逆送を判定して系統インピーダンスが大きい場合には、スロープリアクタンスＸｓが大きくなる（制御ゲインが小さくなる）ように制御することによって無効電力補償を安定的に行うことができる。
【0038】
なお、第１実施形態において、ＳＶＣ５０が配電自動化システム等の外部システムと通信可能である場合には、比較手段５５による判定結果に応じて、ＳＶＣ５０に設定する制御パラメータを更新するように外部システムに要求する手段をＳＶＣ５０の制御回路に備え、外部システムがこの要求に従って制御パラメータを更新するようにしても良い。
【0039】
次に、図５は本発明の第２実施形態に係る無効電力補償システムの概略的な構成図である。
図５において、配電用変電所１０と配電系統（母線）２０との接続点の両側には、線路２１，２２がループ状に接続され、線路２１，２２同士の接続点にＳＶＣ５０が接続されている。つまり、配電系統２０における配電用変電所１０の接続点とＳＶＣ５０との間には、線路２１，２２が並列に接続されている。また、線路２１，２２はそれぞれ開閉器３１，３２を備えており、これらの開閉器３１，３２は、図１,図２と同様に、一方がＯＮしている時に他方がＯＦＦするように制御される。
図５において、配電用変電所１０と配電系統（母線）２０との接続点の両側には、線路２１，２２がループ状に接続され、線路２１，２２同士の接続点にＳＶＣ５０が接続されている。つまり、配電系統２０における配電用変電所１０の接続点とＳＶＣ５０との間には、線路２１，２２が並列に接続されている。また、線路２１，２２はそれぞれ開閉器３１，３２を備えており、これらの開閉器３１，３２は、図１,図２と同様に、一方がＯＮしている時に他方がＯＦＦするように制御される。
【0040】
図５に示す系統構成において、線路２１，２２の亘長が異なる場合にはそれぞれの系統インピーダンスも異なるので、ＳＶＣ５０の制御パラメータである制御ゲインの最適値も異なってくる。
従って、ＳＶＣ５０に最適な制御パラメータを設定するためには、開閉器３１のＯＮにより配電用変電所１０が線路２１を介してＳＶＣ５０に接続される場合（便宜的に順送とする）と、開閉器３２のＯＮにより配電用変電所１０が線路２２を介してＳＶＣ５０に接続される場合（同じく逆送とする）とを判別することが必要になる。
従って、ＳＶＣ５０に最適な制御パラメータを設定するためには、開閉器３１のＯＮにより配電用変電所１０が線路２１を介してＳＶＣ５０に接続される場合（便宜的に順送とする）と、開閉器３２のＯＮにより配電用変電所１０が線路２２を介してＳＶＣ５０に接続される場合（同じく逆送とする）とを判別することが必要になる。
【0041】
そこで、ＳＶＣ５０は、開閉器３１，３２の何れがＯＮしているか、言い換えれば、線路２１側が配電用変電所１０に接続されている順送か、或いは、線路２２側が配電用変電所１０に接続されている逆送かを判別するために、第１実施形態と同様に、所定周波数の変電所方向判定信号ΔＳ’、例えば無効電力変動成分ΔＱ’を生成して線路２１または線路２２に注入する機能を備えている。
そして、図３に示した制御回路の比較手段５５により、線路２１または線路２２から検出した無効電力Ｑに無効電力変動成分ΔＱ’と同じ周波数の変動成分ΔＱが含まれている時に、当該線路側の開閉器がＯＮされていて配電用変電所１０までの電路が形成されている（当該線路側が電源である）と判定するものである。
そして、図３に示した制御回路の比較手段５５により、線路２１または線路２２から検出した無効電力Ｑに無効電力変動成分ΔＱ’と同じ周波数の変動成分ΔＱが含まれている時に、当該線路側の開閉器がＯＮされていて配電用変電所１０までの電路が形成されている（当該線路側が電源である）と判定するものである。
【0042】
これにより、例えば開閉器３１，３２の間に分散電源（図示せず）が連系され、その発電電力による潮流をＳＶＣ５０が検出したとしても、無効電力変動成分ΔＱ’ が検出された線路側が電源であると判定することによって順送、逆送を誤認するおそれはない。
また、負荷や分散電源の接続位置によっては変動成分ΔＱが非電源側の線路の一部に流れることがあり、検出される変動成分ΔＱの大きさが所定値に達しない場合には順送、逆送を誤認することもあり得る。これを防止するには、前述したごとく、変動成分ΔＱが所定の閾値を超えている場合に、比較手段５５が変動成分ΔＱによる信号Ａを有効と判断して信号Ｂとの比較に用いるようにしても良い。
更に、ＳＶＣ５０が配電自動化システム等の外部システムと通信可能である場合には、比較手段５５による判定結果に応じて、外部システムとの通信によりＳＶＣ５０に設定する制御パラメータを更新する手段を備えても良い。
また、負荷や分散電源の接続位置によっては変動成分ΔＱが非電源側の線路の一部に流れることがあり、検出される変動成分ΔＱの大きさが所定値に達しない場合には順送、逆送を誤認することもあり得る。これを防止するには、前述したごとく、変動成分ΔＱが所定の閾値を超えている場合に、比較手段５５が変動成分ΔＱによる信号Ａを有効と判断して信号Ｂとの比較に用いるようにしても良い。
更に、ＳＶＣ５０が配電自動化システム等の外部システムと通信可能である場合には、比較手段５５による判定結果に応じて、外部システムとの通信によりＳＶＣ５０に設定する制御パラメータを更新する手段を備えても良い。
【0043】
なお、上記本発明は、特許文献１に記載の分路リアクトル及び調相コンデンサにより構成される他励式ＳＶＣにも適用可能であり、また、ＳＴＡＴＣＯＭ（Static Synchronous Compensator）と呼ばれる自励式ＳＶＣに関しても適用することができる。更に、自励式ＳＶＣ以外の自励式電力変換装置に関しても適用することができる。例えば、分散電源のパワーコンディショナ（ＰＣＳ）やＢＴＢ（Ｂａｃｋ Ｔｏ Ｂａｃｋ）装置などは、通常の有効電力出力の制限に加えて、無効電力を供給する能力を持ち、ＳＶＣ機能を制御に組み込むことができるためである。
【符号の説明】
【0044】
１０，１１，１２：配電用変電所
２０：配電系統
２１，２２：線路
３１，３２：開閉器
５０：静止型無効電力補償装置（ＳＶＣ）
５１：変流器
５２：計器用変圧器
５３：無効電力検出手段
５４：フィルタ
５５：比較手段
５６：加算手段
５７：遅れ調整手段
６０：負荷
７０：分散電源
２０：配電系統
２１，２２：線路
３１，３２：開閉器
５０：静止型無効電力補償装置（ＳＶＣ）
５１：変流器
５２：計器用変圧器
５３：無効電力検出手段
５４：フィルタ
５５：比較手段
５６：加算手段
５７：遅れ調整手段
６０：負荷
７０：分散電源
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】