JP2009130952A - 母線電圧調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】母線電圧が規定値から外れて制御してしまうことを防止するとともに、過剰にまたは過小に負荷時切換タップを制御してしまうことを防止する。
【解決手段】ステップＳ１でタップ操作が４回目であるかを判断し、「Ｎ」なら、ステップＳ２の判断処理に進み、このステップＳ２で分路リアクトルＳｈＲの開放により「電圧調整継電器９０＋不感帯」を、電圧が逸脱するかを判断する。ステップＳ２で「Ｙ」なら、ステップＳ３の判断処理に進み、このステップＳ３でＬＲタップを下げたとき、「プログラムコントロール−不感帯」を、電圧が逸脱するかを判断し、「Ｎ」ならステップＳ４の処理に進んで、９０リレー積分をリセットしてＬＲＴタップ「下げ」をステップＳ５で行って、ステップＳ１の処理に戻る。ステップＳ１とＳ３の判断処理において、「Ｙ」なら警報出力処理を行い、ステップＳ２の判断処理において、「Ｎ」なら「調相操作」出力を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、変電所における母線電圧調整方法に関するものである。

この種、母線電圧調整方法として、安定な電圧を供給するために、母線に調相設備を有する変電所に負荷時タップ切換変圧器を設置し、電圧調整リレーにより、負荷時タップ切換変圧器のタップを切り換えて変圧器の出力電圧、即ち、変電所の母線電圧
を一定に保つように調整している。

図３は変電所における母線電圧調整方法の概念構成説明図を示し、同図により電圧調整方法を説明する。図３において、１は１次母線、２は２次母線、ＬＲＴ₁，ＬＲＴ₂は負荷時タップ切換機構を有する負荷時タップ切換変圧器を示し、これら各変圧器ＬＲＴ₁，ＬＲＴ₂は、その１次側が遮断器ＣＢを介して１次母線１に、２次側は遮断器ＣＢを介して２次母線２に接続され、２次母線２の電圧は、この負荷時タップ切換変圧器ＬＲＴ₁，ＬＲＴ₂のタップを切り換えることで調整される。

３は積分形電圧調整リレーで、ディジタル形の例を示し、２次母線２の電圧を計器用変圧器ＰＴ、入力部４を介して入力し、リレー内部で整定値と比較演算し、電圧偏差が規定値以上の場合には、偏差が小さくなるように負荷時タップ切換変圧器ＬＲＴ₁，ＬＲＴ₂のタップ切換機構に対し、上げ又は下げ指令を与えて、電圧偏差が規定値以内になるまで繰り返し実行される。

この積分形電圧調整リレー３は、ハンチングを防止し、有害無益な切換操作を無くするために、不感帯の上限と下限の幅は、変圧器の１タップ電圧以上に設定され、また、系統故障時の電圧変動あるいは負荷の一時変化による電圧変動などには応動しないように、その動作時間は、整定基準電圧よりの偏差に反比例した積分特性を持たせてある。これらの諸特性は、次に示すディジタル形電圧調整リレーに有し、かつこのリレーにて動作は処理される。

ディジタル形電圧調整リレーは、図３に概念構成を示すように、演算部ＣＰＵ、メモリＰＲＯＭ，ＲＡＭ、入力インタフェースＤＩ、出力インタフェースＤＯおよび時計ユニット等で構成され、これらはバスを介して接続され、演算部ＣＰＵがメモリに書き込まれたプログラムを順次読み出し、プログラムに従ってメモリや入力インタフェースＤＩからの情報を用いてリレー演算やシーケンス演算を行う。

６，７，８は調相設備で、電力用コンデンサＳＣ、分路リアクトルＳｈＲから成り、調相設備６，７は負荷時タップ切換変圧器ＬＲＴ₁，ＬＴＲ₂の３次巻線に接続され、また、調相設備８は、２次母線２に接続されている。これら調相設備６〜８は、負荷の無効電力消費に備え、各電力用コンデンサ又は分路リアクトルに有する開閉器を投入、又は開放して無効電力を調整する。

９は調相設備６，７又は８の一方又は両方の電力用コンデンサＳＣ又は分路リアクトルＳｈＲを選択的に投入・開放する調相制御装置で、時間帯毎にあらかじめ設定した量をプログラム制御によって又は手動で投入・開放する。プログラム制御の場合は通常はタイマが使用される。

調相設備の電力用コンデンサＳＣや分路リアクトルＳｈＲが投入・開放されると、２次母線２の電圧は、１タップ又は２タップの電圧相当分変動する。そのときの電圧変化量をΔＶとすると、ΔＶは次式で表せる。次式において、Ｔｒ_n％Ｚは変圧器のパーセントインピーダンス、Ｔｒ_n容量は、変圧器容量、Σ１／Ｚ_nは併用バンクの和である。

ここで、１次インピーダンス（以下１次Ｚと称す）は系統構成により変化し、１次Ｚが変化することにより電圧変化量ΔＶも変化することになる。

例えば、Ｖ＝７７（ｋＶ）、調相設備容量＝４０（ＭＶａｒ）、Ｚ＝０．３とした場合、次式のように電圧変化量ΔＶ₁になる。

これが、１次Ｚが変化したことにより、Ｚ＝０．５となった場合、次式の電圧変化量ΔＶ₂のようになる。

特開平０９−０２８０３７号公報

前述した１次Ｚは、そこに接続されている送電線・他変電所の変圧器・発電所の発電機等を全て考慮する必要があるため、例えば、２０箇所の変電所／発電所と接続されていたものが、系統構成を変更することにより、２５箇所に増えたとすれば、その全てについて計算をし直す必要がある。従って、１次Ｚを求める計算が煩わしくなる問題がある。このため、想定される系統構成より予め算出して与えられる固定値として１次Ｚを扱っており、系統構成が変化すれば、実際と異なり、ΔＶが正しく算出できなくなってしまう問題がある。

そこで、上記の不具合を解消するために、調相設備を操作することにより、母線電圧が規定値から外れるか（過電圧あるいは不足電圧になるか）否かを予測して、外れる場合には、操作を禁止する機能を備えた装置あるが、この装置においても、誤った結果により、母線電圧が規定値から外れて制御してしまう。

また、調相設備操作前に電圧変化量ΔＶを予測し、このΔＶに見合った分だけ事前に負荷時タップ切換変圧器のタップを切換制御し系統に与える電圧ショックを軽減させる装置もあるが、この装置においても、誤った結果により、過剰にまたは過小に負荷時タップ切換変圧器のタップを切換制御してしまう。

上記何れの場合も、１次Ｚを求めることが煩わしいということに問題があった。

なお、上記において、誤った結果とは、ある時点で求めた１次Ｚを元に計算したＺ（インピーダンス）と、現時点の１次Ｚを元に計算したＺが、２倍になっていれば、同じ容量の調相設備を制御しても電圧変化量ΔＶは２倍になるということである。つまり、ある時点で電圧変化量ΔＶが、１０００Ｖだったものが、現時点では２０００Ｖになることで、例えば、系統状態は２０００Ｖ変化するのに、装置の計算結果は、１０００Ｖしか変化しないということである。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、予め容量が判っている小容量の調相設備を操作したときの母線電圧変化量ΔＶを、１次インピーダンスＺと調相容量から算出することにより、母線電圧が規定値から外れて制御してしまうことを防止するとともに、過剰にまたは過小に負荷時切換タップを制御してしまうことを防止する母線電圧調整方法を提供することを課題とする。

本発明は、上記の課題を達成するために、変電所内の母線電圧を、負荷時タップ切換変圧器のタップを切り換えて制御目標電圧に調整するとともに、前記母線の無効電力を消費する調相設備を有し、該調相設備を投入・開放する制御手段を備え、前記負荷時タップ切換変圧器のタップ切り換え操作は、積分形電圧調整リレーで行うようにした電圧調整方法において、
予め容量が判っている小容量の調相設備を操作して、母線電圧変化量から系統構成の１次インピーダンスＺを下記式により演算し、演算の結果から系統構成が持っている１次インピーダンスＺの値を自動的に変更するようにしたことを特徴とする。

但し、Ｖは変化前の母線電圧、Σ／Ｚｎは併用バンクの和、調相設備容量はＭＶａｒを示す。

本発明によれば、予め容量の判っている小容量の調相設備を操作することにより、母線電圧が規定値から外れるか（過電圧あるいは不足電圧になるか）否かを予測して、外れる場合には、操作を禁止する機能を有する装置において、誤った結果により、母線電圧が規定値から外れて制御してしまうことが防止できる利点がある。

また、調相設備を操作することにより、母線電圧変化量ΔＶを予測し、このΔＶに見合って分だけ事前に負荷時タップ切換変圧器（ＬＲＴ）のタップを制御し、系統に与える電圧ショックを軽減させる装置において、誤った結果により、過剰にまたは過小に前記タップを制御してしまうことが防止できる利点がある。

以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本発明においては、調相設備を操作（投入／開放）して変化する母線電圧変化量ΔＶは、１次Ｚと調相容量から算出することにある。このことは、逆に、調相容量が予め判っていて、この調相設備を操作したときの母線電圧変化量ΔＶを計測すれば、下記式より１次Ｚを算出することができることを意味している。

但し、Ｖは変化前の母線電圧、Σ／Ｚｎは併用バンクの和、調相設備容量はＭＶａｒを示す。

このため、本発明では、予め容量の判っている小容量の調相設備を操作することにより、母線電圧変化量ΔＶから１次Ｚを逆算し、得られた演算結果から装置が持っている１次Ｚの値を自動的に変更すれば、次からの調相操作では正確に制御されるようになる。

ここで、小容量の調相設備としたのは、容量が小さければ母線電圧変動も小さくなるからである。また、上記式を用いると、１次Ｚが煩わしい計算をしないで適切な値が得られる。

［実施の形態１］
上記式から調相設備を操作することにより、母線電圧が規定値から外れるか（過電圧あるいは不足電圧になるか）否かを予測して、外れる場合には、操作を禁止する機能を有する装置において、誤った結果により、母線電圧が規定値から外れて制御してしまうことが防止できる。

［実施の形態２］
上記と同様に、調相設備操作前に電圧変化量ΔＶを予測し、電圧変化量ΔＶに見合った分だけ事前にＬＲタップを制御し、系統に与える電圧ショックを軽減させる装置において、誤った結果により、過剰にまたは過小にＬＲタップを制御してしまうことが防止できる。

次に、図１により本発明の実施の形態１の電圧調整方法をフローチャートにより述べる。

図１において、小容量の調相設備である分路リアクトルＳｈＲを開放しようとする場合、まず、ステップＳ１でタップ操作が４回目であるかを判断し、「Ｎ」なら、ステップＳ２の判断処理に進み、このステップＳ２で分路リアクトルＳｈＲを開放し、この開放により図２に示す「電圧調整継電器９０＋不感帯」を、電圧が逸脱するかを判断する。

なお、電圧調整継電器は、基準電圧・±不感帯幅・積分時間を予め設定しておき、系統からの入力電圧が基準電圧に対して±不感帯幅を逸脱すると、その逸脱した電圧値に応じた量を積分して満了になった時点で、ＬＲＴタップに対してタップ「昇」あるいは「降」指令を発する継電器である。

前記ステップＳ２で「Ｙ」なら、ステップＳ３の判断処理に進み、このステップＳ３でＬＲタップを下げると、電圧が、図２に示す「プログラムコントロール（プロコン）−不感帯」を、逸脱するかを判断し、「Ｎ」ならステップＳ４の処理に進んで、９０リレー積分を、リセットしてＬＲＴタップ「下げ」をステップＳ５で行って、ステップＳ１の処理に戻る。なお、プロコンは、時刻による調相設備の開閉制御を指令するものである。

前記ステップＳ１とＳ３の判断処理において、「Ｙ」なら警報出力処理を行い、ステップＳ２の判断処理において、「Ｎ」なら「調相操作」出力を行う。

図２は上記における動作説明図で、（１）は分路リアクトルＳｈＲ開放、（２）は１タップ「下げ」の後、分路リアクトルＳｈＲ開放、（３）は２タップ「下げ」の後、分路リアクトルＳｈＲ開放、（４）は警報出力操作せず（タップ制御でプロコン不感帯を逸脱する場合は操作せず、調相操作で９０不感帯を逸脱する場合は操作せず）、（５）は警報出力を操作しないことを示している。

図２において、＃５９は過電圧継電器で、この継電器は、予め動作電圧を設定しておき、系統からの入力電圧がこれを超過した場合に動作信号を発するものである。

＃２７は不足継電器で、この継電器は、予め動作電圧を設定しておき、系統からの入力電圧がこれを下回った場合に動作信号を発するものである。

分路リアクトルＳｈＲを開放する場合の動作
（１）変圧器ＬＲＴを２次母線に接続している分路リアクトルＳｈＲを開放すれば、２次母線電圧は、その容量と、系統の１次Ｚに応じた電圧変化量ΔＶだけ上昇する。

（２）ここで、整定されている系統の１次Ｚと、系統変更があったことにより実際の系統とは異なっていて、「９０＋不感帯」を逸脱しないという計算結果が出れば分路リアクトルＳｈＲを開放し、出力する。

（３）上記のことが、「誤った結果により、母線電圧が規定値から外れて制御してしまう」ことであり、正しい１次Ｚを得ることができることは、これを防止できることとなる。

本発明の実施の形態を示す電圧調整方法のフローチャート。 実施の形態における動作説明図。 変電所における母線電圧調整方法の概念構成説明図。

符号の説明

ＳｈＲ…分路リアクトル
ＳＣ…電力用コンデンサ
ＬＲＴ…負荷時タップ切換変圧器
９０…電圧調整継電器
＃５９…過電圧継電器
＃２７…不足電圧継電器

Claims (1)

1. 変電所内の母線電圧を、負荷時タップ切換変圧器のタップを切り換えて制御目標電圧に調整するとともに、前記母線の無効電力を消費する調相設備を有し、該調相設備を投入・開放する制御手段を備え、前記負荷時タップ切換変圧器のタップ切り換え操作は、積分形電圧調整リレーで行うようにした電圧調整方法において、
   予め容量が判っている小容量の調相設備を操作して、母線電圧変化量ΔＶから系統構成の１次インピーダンスＺを下記式により演算し、演算の結果から系統構成が持っている１次インピーダンスＺの値を自動的に変更するようにしたことを特徴とする母線電圧調整方法。
   

   

   但し、Ｖは変化前の母線電圧、Σ／Ｚｎは併用バンクの和、調相設備容量はＭＶａｒを示す。

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