超電導配電システムを基幹とした電気エネルギ-利用の高効率化

(1)超電導配電システムの構成 超電導電力ケ-ブルを電力システムに適用する上で、超電導の特長が活かされ、かつ実現性が高いと考えられる66kV級の低圧大容量送電線による都市内の配電変電所への直接の電力供給について検討した。このシステムは、現在開発が進められている超電導磁気浮上鉄道の電源系の構成案の一つと比較すると、(i)大容量変換器による超高圧送電系からの交流の直流への変換、(ii)直流並列送電、(iii)受端側変換器での波形制御への要求、(iv)ケ-ブル耐圧±33kV程度、(v)負荷変動対策としてのSMES利用の可能性、などの点で類似しており、ここで検討しているシステムのモデルとしても評価できることがわかった。(2)直流配電系の制御の検討 直流配電系を、配電変電所単位容量、冷却系、ケ-ブル数、充電容量、送電距離、絶縁などの点から検討すると、実現性は高く、むしろこのようなシステム構成に電力変換器が対応できるかが問題となることが明らかになり、そこで電力変換器について解討を行った。その結果、受端では自励式インバ-タ変換所が必要であり、さらに受端インバ-タは交直変換と同時に電圧確立のために電圧形と変換するための配慮が必要になることが明らかになった。また、超電導ケ-ブルの特性を配慮するとインバ-タは電流形となり、その平均値が負荷によってゆっくりと制御される形式が望ましい。従って普通の直流送電とは逆に受端側で電流を決定し、これに送端側で電圧を決めて、系統の電力流を決める方式となる。送端変換所では高圧交流から低圧交流への直接変換が必要とされる。(3)大容量変換所での高調波処理 新しい制御方式によるアクティブフィルタとして、非定常高調波電流を多周波数成分に分解して補償電流を決定するものを提案し、その特性の理論解析、実験を行った。本方式は、高調波検出方式として移動フ-リエ展開方式と最小2乗スペクトル推定法を用い、補償電流の発生に関しては、d-,q-等価パルスを二重化した電流インバ-タで発生する。シミュレ-ションにより、上記の検出方式・補償電流発生方式が、変動状態においても補償後の高調波残留率を10%以下に抑えられることが明らかになった。

(1)超電導配電システムの構成 超電導電力ケ-ブルを電力システムに適用する上で、超電導の特長が活かされ、かつ実現性が高いと考えられる66kV級の低圧大容量送電線による都市内の配電変電所への直接の電力供給について検討した。このシステムは、現在開発が進められている超電導磁気浮上鉄道の電源系の構成案の一つと比較すると、(i)大容量変換器による超高圧送電系からの交流の直流への変換、(ii)直流並列送電、(iii)受端側変換器での波形制御への要求、(iv)ケ-ブル耐圧±33kV程度、(v)負荷変動対策としてのSMES利用の可能性、などの点で類似しており、ここで検討しているシステムのモデルとしても評価できることがわかった。(2)直流配電系の制御の検討 直流配電系を、配電変電所単位容量、冷却系、ケ-ブル数、充電容量、送電距離、絶縁などの点から検討すると、実現性は高く、むしろこのようなシステム構成に電力変換器が対応できるかが問題となることが明らかになり、そこで電力変換器について解討を行った。その結果、受端では自励式インバ-タ変換所が必要であり、さらに受端インバ-タは交直変換と同時に電圧確立のために電圧形と変換するための配慮が必要になることが明らかになった。また、超電導ケ-ブルの特性を配慮するとインバ-タは電流形となり、その平均値が負荷によってゆっくりと制御される形式が望ましい。従って普通の直流送電とは逆に受端側で電流を決定し、これに送端側で電圧を決めて、系統の電力流を決める方式となる。送端変換所では高圧交流から低圧交流への直接変換が必要とされる。(3)大容量変換所での高調波処理 新しい制御方式によるアクティブフィルタとして、非定常高調波電流を多周波数成分に分解して補償電流を決定するものを提案し、その特性の理論解析、実験を行った。本方式は、高調波検出方式として移動フ-リエ展開方式と最小2乗スペクトル推定法を用い、補償電流の発生に関しては、d-,q-等価パルスを二重化した電流インバ-タで発生する。シミュレ-ションにより、上記の検出方式・補償電流発生方式が、変動状態においても補償後の高調波残留率を10%以下に抑えられることが明らかになった。