多機能型アクティブフィルタの実証試験

研究レポート
多機能型アクティブフィルタの実証試験
エネルギア総合研究所 系統・情報通信担当 坪根 浩二
藤井 繁雄
１
高圧配電線（6kV）
まえがき
近年，太陽光発電を始めとする分散型電源や家庭用
電気製品などのインバータを利用した機器が増加傾向
にある。これに伴い，高調波の増大，分散型電源の並
解列による電圧変動や電圧フリッカ等の問題が発生す
ることが懸念される。今後，分散型電源が更に増加し
た場合，原因箇所の特定が困難になり，配電系統側で
の対策が必要になることが予想される。
そこで，当社では株式会社明電舎と共同で，高調波
切離用
開閉器
電圧検出
センサー
（6,600V/110V）
VT装置
制御回路
連系変圧器
（6,600V/350V）
拡大現象抑制用のアクティブフィルタに，電圧変動補
償やフリッカ補償機能などの複数機能を付加した配電
系統用多機能型アクティブフィルタ（以下，
「AF」と
いう）を開発した。平成17年度までにフィールド試
験機を開発し，平成18年度から平成19年度まで実配
電線でのフィールド試験や改造を行い，実用度の向上
を図った。この結果，AFの有効性が確認できたので
研究成果を紹介する。
２
多機能型アクティブフィルタの概要
（１）仕様概要
AFフィールド試験機の構成と仕様概要をそれぞれ，
図1と表1に示す。図1のように，AFは連系変圧器を
介して高圧配電系統に接続する。VT装置（電圧検出
センサー）により検出した配電系統の電圧を用いて
種々の制御を行う。主回路構成は，インバータを用い
て無効電力を高速に制御し，電圧変動等の補償を行う
無効電力補償装置（SVC等）と同様である。また，寸
法や重量についても既存機器と同等である。
表１ ＡＦフィールド試験機の仕様概要
項 目
仕 様
インバータ
インバータ盤
図１ 多機能型アクティブフィルタフィールド試験機の
主回路構成
（２）機能
AFの機能とその概要を表2に示す。主な機能は電圧
変動補償機能，高調波拡大現象抑制機能，フリッカ補
償機能，三相不平衡補償機能である。分散型電源やイ
ンバータを利用した機器の増加により発生する多くの
問題に対応可能である。また，4つの機能は制御方法
を工夫することで実現可能であり，既存機器と比べ部
品点数が大幅に増加することはない。このため，低コ
ストで構成可能である。
表２ 多機能型アクティブフィルタの機能
機 能
機 能 概 要
電 圧 変 動 分散型電源の並解列等により発生する
補 償 機 能 電圧変動を抑制する。
配電系統に存在する力率調整用コンデンサ
高調波拡大現象
や配電線インダクタンス等に高調波が共振
抑 制 機 能
して発生する高調波拡大現象を抑制する。
定 格 出 力
連続：200kVA，瞬時：300kVA
定 格 電 圧
6,600V
フ リ ッ カ 負荷や発電量の周期的な変動によって
補 償 機 能 発生する電圧フリッカを抑制する。
質
インバータ盤：1,700kg以下
連系変圧器 ：1,200kg以下
三 相 不 平 衡 三相電源に接続される単相負荷等によっ
補 償 機 能 て発生する電圧不平衡を補償する。
量
寸 法（ mmインバータ盤：1,550×2,000×2,200
）
（W×D×H）
連系変圧器 ： 800×1,150×1,300
使 用 場 所
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一般地区（塩害地区は対象外）
エネルギア総研レビュー No.13
多機能型アクティブフィルタの実証試験
３
ｃ．フリッカ補償機能
フィールド試験
（１）試験概要
当社実配電線にフィールド試験機を設置し，その効
果を調べた。設置したフィールド試験機の設置状況写
真を写真1に示す。写真のように，既存のSVC等と同
AF設置後のΔV10（4番目最大）とAF出力を図3に
示す。図3のAF出力に示すように，AFが補償した結
果，ΔV10（4番目最大）の最大値が規定値の60%程度
まで大幅に低減できた。
ｄ．三相不平衡補償機能
様に電柱2本により，設置可能である。試験系統につ
いては，電圧変動，フリッカ等が若干大きめの系統を
選定した。また，無効電力補償装置は変電所から設置
箇所までの亘長が長いほうが補償効果は大きくなる
が，本試験では8km程度と条件の厳しい箇所に設置し
設置前から電圧不平衡が小さかったため，大きな変
化はなかったが，AFが補償した結果として不平衡率
の平均値が0.9%から0.79%に低減できた。
た。これは，条件の厳しい箇所で設置効果を確認し，
設置条件の緩和（設置箇所の拡大）を図るためである。
（２）設置の効果
AF設置箇所に測定器を設置し，各機能の補償効果
を確認した。
ａ．電圧変動補償機能
の効果が確認でき，条件の厳しい系統においてもAF
の有効性を確認できた。
AFの高調波拡大現象抑制機能は系統共振現象を抑
制し，配電系統全体の対策を行う仕様である。試験系
統では系統共振現象が発生していないため，AF設置
点の総合電圧ひずみ率（THD）に大きな変化はなかっ
たが，THDの最大値が設置前の85%に減少し，設置効
あとがき
実配電線でフィールド試験を実施し，AFの有効性
を確認できた。現在，多機能かつ低価格なアクティブ
フィルタとして製品化に向けた検討を進めている。
電圧
（最大値）
電圧
（最小値）
AF出力
6,900
6,700
6,500
電圧変動
範囲目標値
6,300
300
200
100
0
AF定格出力
果を確認できた。
24時間
１日目
SOG開閉器
SOG
開閉器
５日目
７日目
連系
変圧器
測定器
収納箱
ΔV10
（4番目最大）
AF出力
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
0.3
0.2
0.1
0.0
300
200
100
0
AF定格出力
24時間
-0.1
1日目
３日目
5日目
７日目
１日目
２日目
３日目
４日目
12/25
12/27
12/29
12/31
写真１ フィールド試験機設置状況
エネルギア総研レビュー No.13
５日目
1/2
AF出力（kVA）
インバータ盤
インバー
バータ盤
フリッカ
（ΔV10 4番目最大）
（％）
図２ ＡＦ設置後の配電線電圧およびＡＦ出力
VT装置
VT装置
SOG用
SOG
電源用Tr
電源用Tr
３日目
AF出力（kVA）
ているため，整定した目標電圧範囲内に電圧を抑える
ことができた。
ｂ．高調波拡大現象抑制機能
４
電 圧 （V）
AF設置後の電圧（瞬時値）とAF出力を図2に示す。
図2のAF出力に示すように，AFが電圧変動を補償し
数カ月間の試験でも，全ての機能で上記結果と同様
図３ ＡＦ設置後のΔＶ１０およびＡＦ出力
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