(57)【要約】【課題】プラントの電力系統全体の力率を改善すること。【解決手段】プラント電力制御システムは、電力系統１と各電動機１０との間に位置する電力変換器５と、電力系統に接続される無効電力負荷設備３と、各電力変換器から電力系統へ供給させる無効電力を指示する制御装置４と、無効電力を検出する無効電力検出装置２とを備え、制御装置は、各電力変換器から電力系統へ供給させる無効電力によって、無効電力検出装置の検出した無効電力を打ち消させるための無効電力要求量を算出し、無効電力要求量と各電動機に関する所定の情報とに基づいて、無効電力要求量を各電力変換器に分配する指令値を前記各電力変換器の余力に応じて電力変換器毎に算出する。【選択図】  図１
2020018117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラントの電力系統と各電動機との間に位置して前記電動機毎に設けられる電力変換器と、
前記電力系統に接続される無効電力負荷設備と、
前記各電力変換器から前記電力系統へ供給させる無効電力を指示する所定の指令を生成する制御装置と、
前記無効電力負荷設備と前記電力系統との受電点における無効電力を検出する無効電力検出装置と
を備えるプラント電力制御システムであって、
前記制御装置は、
前記各電力変換器から前記電力系統へ供給させる無効電力によって、前記無効電力検出装置の検出した無効電力を打ち消させるための無効電力要求量を算出し、
前記無効電力要求量と前記各電動機に関する所定の情報とに基づいて、前記算出された無効電力要求量を前記各電力変換器に分配するための指令値を前記各電力変換器の余力に応じて前記電力変換器毎に算出する、
プラント電力制御システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記所定の情報として、前記各電動機の設置位置関係を示す電動機配置情報と、前記各電力変換器が出力するトルク情報または有効電力情報のいずれか一つと、前記各電力変換器が出力する前記各電動機の角速度情報と、前記電力変換器の定格皮相電力とを使用する、
請求項１に記載のプラント電力制御システム。
【請求項３】
クレーム２
前記制御装置は、所定の情報として、前記電動機配置情報と、前記トルク情報または前記有効電力情報のいずれか一つと、前記各角速度情報と、さらに前記各電力変換器の負荷が増大する時期を示す負荷増大時期情報とを使用する、
請求項２に記載のプラント電力制御システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記有効電力情報または前記トルク情報のいずれか一つと前記角速度情報とに基づいて前記負荷増大時期を算出し、前記算出された負荷増大時期から前記所定のタイミングを決定する、
請求項３に記載のプラント電力制御システム。
【請求項５】
前記各電動機は、対象物に対して所定の処理を加えるものであり、
前記対象物の位置を検出する対象物検出器をさらに備え、
前記制御装置は、前記有効電力情報または前記トルク情報のいずれか一つと、前記各角速度情報と、前記対象物検出器の出力とに基づいて、前記負荷増大時期を算出する、
請求項４に記載のプラント電力制御システム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記各角速度情報と時刻情報とを対応付けて記憶する角速度情報記憶部をさらに備え、
前記制御装置は、前記角速度情報記憶部に記憶された角速度情報に基づいて、前記各角速度情報を補正する、
請求項５に記載のプラント電力制御システム。
【請求項７】
前記制御装置は、前記無効電力要求量、前記指令値、前記負荷増大時期、前記所定のタイミングの少なくともいずれか一つの算出に用いるパラメータの全部または一部を外部から書き換えである、
請求項１に記載のプラント電力制御システム。
【請求項８】
前記制御装置は、さらに、前記電動機配置情報、前記定格皮相電力、前記各角速度情報のうちの少なくともいずれか一つの情報の全部または一部を外部から書き換え可能である、
請求項７に記載のプラント電力制御システム。
【請求項９】
前記制御装置は、前記電力系統に接続された無効電力補償装置の無効電力供給計画と、前記電動機配置情報と、前記トルク情報または前記有効電力情報のいずれか一つと、前記各角速度情報と、前記定格皮相電力と、前記無効電力要求量とに基づいて、前記指令値を前記電力変換器毎に算出する、
請求項１〜８のいずれか一項に記載のプラント電力制御システム。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記各電力変換器から前記電力系統へ供給する無効電力の不足分の出力を、前記電力系統に接続された無効電力補償装置に対して指示する、
請求項１〜８のいずれか一項に記載のプラント電力制御システム。
【請求項１１】
前記制御装置は、前記各電力変換器から前記電力系統へ供給する無効電力と前記無効電力検出装置の検出した無効電力とがバランスしないと判定した場合に、アラートを出力する、
請求項１〜８のいずれか一項に記載のプラント電力制御システム。
【請求項１２】
前記制御装置は、前記各電力変換器から前記電力系統へ供給する無効電力と前記無効電力検出装置の検出した無効電力とがバランスしないと判定した場合に、所定のログデータを保存する、
請求項１〜８のいずれか一項に記載のプラント電力制御システム。
【請求項１３】
前記制御装置は、
前記各電力変換器の有効電力を予測する有効電力予測部と、
前記受電点における無効電力の予測値と前記定格皮相電力と前記有効電力予測部で予測された有効電力とを用いることにより、無効電力の不足量を予測する無効電力不足量予測部とを
さらに備える請求項１〜８のいずれか一項に記載のプラント電力制御システム。
【請求項１４】
プラント電力制御システムの制御方法であって、
前記プラント電力制御システムは、プラントの電力系統と各電動機との間に位置して前記電動機毎に設けられる電力変換器と、前記電力系統に接続される無効電力負荷設備と、前記各電力変換器から前記電力系統へ供給させる無効電力を指示する所定の指令を生成する制御装置と、前記無効電力負荷設備と前記電力系統との受電点における無効電力を検出する無効電力検出装置とを備え、
前記制御装置は、
前記各電力変換器から前記電力系統へ供給させる無効電力によって、前記無効電力検出装置の検出した無効電力を打ち消させるための無効電力要求量を算出し、
前記無効電力要求量と前記各電動機に関する所定の情報とに基づいて、前記算出された無効電力要求量を前記各電力変換器に分配するための指令値を前記電力変換器毎に算出し、
算出された前記各指令値を対応する前記各電力変換器へ送信させる、
プラント電力制御システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラント電力制御システムおよびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラント電源の力率を改善するシステムとして、特許文献１が知られている。特許文献１には、プラントの中で大きな電力比率をもつインバータドライブの電流容量の余力を最大限に活用し、プラント全体の電源力率を最適に制御するプラント電力制御システムによるプラント電源力率制御方式を提供する技術が開示されている。すなわち、特許文献１には、プラントが系統から受け取る無効電力を低減する方向に、制御システムからプラントへ無効電力を供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許３６８２５４４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、プラント電源の力率を改善することが記載されているが、複数のインバータドライブへ割り当てるべき無効電力の値およびその出力タイミングについての記載がなく、改善の余地がある。
【０００５】
例えば、鉄鋼圧延所のようなプラントでは、圧延電動機が鋼板を噛みこむ瞬間にトルクが急増し、回転数が低下するため、電力変換器はトルク電流指令を上昇させて回転数を維持する。トルク電流の上昇によって、電力変換器の電流容量の余力が減少するため、電力変換器から十分な無効電力を供給することができずに、プラント電源全体の力率が低下するおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、プラント全体の力率を効率的に改善することができるようにしたプラント電力制御システムおよびその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決すべく、本発明の一つの観点に係るプラント電力制御システムは、プラントの電力系統と各電動機との間に位置して前記電動機毎に設けられる電力変換器と、電力系統に接続される無効電力負荷設備と、各電力変換器から電力系統へ供給させる無効電力を指示する所定の指令を生成する制御装置と、無効電力負荷設備と電力系統との受電点における無効電力を検出する無効電力検出装置とを備え、制御装置は、各電力変換器から電力系統へ供給させる無効電力によって、無効電力検出装置の検出した無効電力を打ち消させるための無効電力要求量を算出し、無効電力要求量と各電動機に関する所定の情報とに基づいて、算出された無効電力要求量を各電力変換器に分配するための指令値を前記各電力変換器の余力に応じて電力変換器毎に算出する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、無効電力要求量を各電力変換器に分配するための指令値を前記各電力変換器の余力に応じて算出することができ、効率的にプラント全体の力率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施例に係るプラント電力制御システムの全体構成図である。
【図２】電力制御装置の構成図である。
【図３】電動機群と鋼板の位置関係を示す説明図である。
【図４】電動機のトルクおよび速度の変化を示すグラフである。
【図５】鋼板が電動機（対応する電力変換器）へ到達する時刻を予測する処理を示すフローチャートである。
【図６】無効電力指令を決定する処理のフローチャートである。
【図７】無効電力指令を決定する他の処理を示すフローチャートである。
【図８】本実施例と比較するために用意された関連技術における、無効電力の配分状況を示す説明図である。
【図９】本実施例における無効電力の配分状況を示す説明図である。
【図１０】電力変換器群と鋼板の他の位置関係を示す説明図である。
【図１１】第２実施例に係るプラント電力制御システムの全体構成図である。
【図１２】電力制御装置の構成図である。
【図１３】到達時刻予測処理のフローチャートである。
【図１４】他の到達時刻予測処理のフローチャートである。
【図１５】電動機群と鋼板の位置関係を示す説明図である。
【図１６】無効電力指令を決定する処理のフローチャートである。
【図１７】第３実施例に係る電力制御装置の構成図である。
【図１８】センサ信号から鋼板速度を推定する機能の構成図である。
【図１９】電動機のトルクおよび速度の変化を示すグラフである。
【図２０】第４実施例に係る電力制御装置の構成図である。
【図２１】第５実施例に係るプラント電力制御システムの全体構成図である。
【図２２】力率調整装置の構成図である。
【図２３】電力制御装置の構成図である。
【図２４】無効電力の配分状況を示すグラフである。
【図２５】第６実施例に係るプラント電力制御システムの全体構成図である。
【図２６】電力制御装置の構成図である。
【図２７】無効電力指令を決定する処理のフローチャートである。
【図２８】第７実施例に係る電力制御装置の構成図である。
【図２９】無効電力指令を決定する処理のフローチャートである。
【図３０】第８実施例に係る電力制御装置の構成図である。
【図３１】無効電力を比較する処理のフローチャートである。
【図３２】第９実施例に係る電力制御装置の構成図である。
【図３３】有効電力を予測する機能の構成図である。
【図３４】電動機群と鋼板の位置関係を示す説明図である。
【図３５】無効電力の不足量を予測する処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施形態について図面を参照して説明する。以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１１】
本実施形態では、鋼板を圧延する鉄鋼プラントを一例に挙げて説明するが、鉄鋼プラント以外の他のプラントにも適用可能である。例えば、連携して駆動される複数の電動機を備えるプラントであれば、本実施形態を適用可能である。
【００１２】
本実施形態では、後述するように、プラント電力制御システムの有する各電力変換器に対して、各々のトルク電流を予測し、電流容量の余力の大きい電力変換器から優先的に無効電力を供給させることにより、プラント電源全体の力率を改善する。
【００１３】
本実施形態に係るプラント電力制御システムは、電気エネルギーを受けて回転する電動機１０Ａ〜１０Ｃと、電動機１０Ａ〜１０Ｃと電力系統１との間に配置される電力変換器５Ａ〜５Ｃと、電力系統１に接続される無効電力負荷設備３と、複数の電力変換器５Ａ〜５Ｃから電力系統１に供給する無効電力指令または無効電流指令を生成する制御装置４と、電力変換器５Ａ〜５Ｃと制御装置４とをつなぐ通信ネットワーＣＮ１と、電力系統１と無効電力負荷設備３とが接続される受電点ＲＰの無効電力を計測もしくは推定する無効電力検出装置２と、を備える。
【００１４】
制御装置４は、無効電力検出装置２の検出した無効電力推定値から各電力変換器５Ａ〜５Ｃでの合計の無効電力出力目標値または無効電流出力目標値を算出する。そして、制御装置４は、無効電力出力目標値または前記無効電流出力目標値と、各電動機１０Ａ〜１０Ｃの配置情報と、各電力変換器５Ａ〜５Ｃの有効電力検出値、有効電流指令値、有効電流検出値、トルク指令値、トルク検出値のうちの少なくともいずれか一つと、各電動機１０Ａ〜１０Ｃの角速度の指令値または検出値と、各電力変換器５Ａ〜５Ｃの定格皮相電力とを用いることにより、各電力変換器５Ａ〜５Ｃに指令する無効電力指令または無効電流指令を決定する。
【００１５】
さらに、制御装置４は、各電動機１０Ａ〜１０Ｃの配置情報と、各電力変換器５Ａ〜５Ｃの有効電力検出値、有効電流指令値、有効電流検出、トルク指令値、トルク検出値のうち少なくともいずれか一つと、各電動機１０Ａ〜１０Ｃの角速度の指令値または検出値を用いて、プラントでの処理対象物である鋼板１３が電動機１０Ａ〜１０Ｃに到達する到達時刻を予測する到達時刻予測部１７を備えることができる。さらに、制御装置４は、定格皮相電力と、電力変換器５Ａ〜５Ｃの合計の無効電力出力目標値または無効電流出力目標値と、到達時刻予測部１７が予測した鋼板１３の到達時刻とを用いて、各電力変換器５Ａ〜５Ｃに指令する無効電力指令または無効電流指令を計算する無効電力指令決定部１６と、を備えることができる。
【００１６】
制御装置４は、センサ２１Ａ〜２１Ｃの出力を受信する受信部２０Ｃを備え、  到達時間予測部１７は、電動機１０Ａ〜１０Ｃの配置情報と、各電力変換器５Ａ〜５Ｃの有効電力検出値、有効電流指令値、有効電流検出値、トルク指令値、トルク検出値のうち少なくともいずれか一つと、各電動機５Ａ〜５Ｃの角速度の指令値または検出値と、各センサ２１Ａ〜２１Ｃの出力を用いて、鋼板１３の到達時刻を予測することもできる。
【実施例１】
【００１７】
まず、第１実施例に係るプラント電力制御システムについて図１乃至図１０を用いて説明する。
【００１８】
図１は、本実施例に係るプラント電力制御システムの全体構成を示す。プラント電力制御システムは、例えば、電源１と、複数の電力変換器５Ａ〜５Ｃと、制御装置４と、電源電圧検出器９と、電流検出器８と、無効電力検出装置２と、遅れ力率負荷設備用トランス７を介して接続される遅れ力率負荷設備３と、各電力変換器用トランス６Ａ〜６Ｃと、各電動機１０Ａ〜１０Ｃと、各圧延ローラ上部１１Ａ〜１１Ｃと、各圧延ローラ下部１２Ａ〜１２Ｃとを備えており、１つまたは複数の鋼板１３が圧延ローラ１１Ａ〜１１Ｃと圧延ローラ１２Ａ〜１２Ｃとの間を通過する。
【００１９】
プラントの電源１は「電力系統」に該当する。遅れ力率負荷設備３は「無効電力負荷設備」に該当する。制御装置４は、各電力変換器５Ａ〜５Ｃを制御するコントローラ（ＣＴＬ）であり、電力制御装置と呼ぶこともできる。鋼板１３は、各電動機１０Ａ〜１０Ｃによる処理を受ける対象物である。
【００２０】
無効電力検出装置２は、電流検出器８の検出値と電源電圧検出器９の検出値とから、遅れ力率負荷設備３が系統から受電する無効電力（無効電力検出値ＱＭ）を検出または推定する。無効電力検出値ＱＭは、有効電力、皮相電力、力率のうち少なくともいずれか２つから推定してもよい。無効電力検出値ＱＭは、電源１の無効電力と電力変換器５Ａ〜５Ｃの無効電力との差から推定してもよい。制御装置４は、無効電力検出値ＱＭと電力変換器５Ａ〜５Ｃとから得られた信号（速度情報、トルク情報、有効電力情報）に基づいて無効電力指令を演算し、算出された無効電力指令を各電力変換器５Ａ〜５Ｃに分配して所定タイミングで指令する。
【００２１】
電力変換器５Ａ〜５Ｃは、対応する電動機１０Ａ〜１０Ｃの回転数をそれぞれ制御する。すなわち、電力変換器５Ａは電動機１０Ａを、電力変換器５Ｂは電動機１０Ｂを、電力変換器５Ｃは電動機１０Ｃを、それぞれ制御する。
【００２２】
電動機１０Ａ〜１０Ｃは、圧延ローラ上部１１Ａ〜１１Ｃおよび圧延ローラ下部１２Ａ〜１２Ｃに機械的に接続されている。圧延ローラ上部１１Ａ〜１１Ｃおよび圧延ローラ下部１２Ａ〜１２Ｃは、鋼板１３を圧延する。
【００２３】
図２を用いて、制御装置４の詳細を説明する。図中では、例えば「受信部」を「受信」と示すように、「部」という言葉を略記する。
【００２４】
制御装置４は、例えば、プロセッサ、メモリ、ストレージ、入出力インタフェース、通信インタフェース等のハードウェアと、オペレーティングシステムおよび所定のコンピュータプログラム等のソフトウェア（いずれも不図示）とを備える。制御装置４は、計算機として構成することもできるし、プログラマブルコントローラ、制御盤のように構成することもできる。演算装置であるプロセッサが所定のコンピュータプログラムをメモリへ読み込んで実行することにより、制御装置４としての機能が実現される。なお、コンピュータプログラムとして実現可能な機能を、ハードウェア回路として実装してもよい。
【００２５】
制御装置４は、無効電力指令決定部１６と、到達時刻予測部１７と、電動機配置記憶部１８と、定格皮相電力記憶部１９と、送信部１５と、受信部２０Ａ，２０Ｂとを備える。受信部２０Ａと受信部２０Ｂとを特に区別しない場合、受信部２０と呼ぶことがある。他の構成についても同様に、符号にアルファベットを添えた構成については、アルファベットを省略して説明する場合がある。
【００２６】
受信部２０Ａは、無効電力検出装置２が出力する無効電力検出値を受信する。受信部２０Ｂは、各電力変換器５Ａ，５Ｂ，５Ｃが対応する各電動機６Ａ，６Ｂ，６Ｃに対して出力する、トルク情報（トルク指令またはトルクフィードバックまたは有効電流指令または有効電流検出値）と速度情報（速度指令または速度フィードバック）と有効電力情報（有効電力指令または有効電力検出値）とを受信する。トルク情報は、有効電力指令または有効電力検出値であってもよい。
【００２７】
到達時刻予測部１７は、受信部２０Ｂが受信したトルク情報および速度情報と、電動機配置記憶部１８から読み出した電動機配置とに基づき、鋼板１３が圧延ローラ上部１１または圧延ローラ下部１２に到達する到達時刻予測値を演算し、到達時刻予測値を無効電力指令決定部１６へ出力する。
【００２８】
無効電力指令決定部１６は、到達時刻予測部１７から読み出した到達時刻予測値と定格皮相電力記憶部１９から読み出した定格皮相電力と受信部２０Ａが受信した無効電力検出値と受信部２０Ｂが受信した各電力変換器の有効電力検出値とに基づき、無効電力指令を演算し、無効電力指令を送信部１５へ出力する。
【００２９】
送信部１５は、無効電力指令決定部１６から読み出した電力変換器毎の無効電力指令を電力変換器５Ａ，５Ｂ，５Ｃへ出力する。無効電力指令決定部１６は、無効電力指令値に代えて、無効電流指令を決定してもよい。
【００３０】
図３を用いて、無効電力指令決定部１６および到達時刻予測部１７を説明する。図３は、電動機群１０Ａ〜１０Ｃと鋼板１３の位置関係の変化を示す。図３中では、３組の圧延ローラが示されている。第１圧延ローラ１１Ａ，１２Ａは、最初に鋼板１３と接触して圧延する。第２圧延ローラ１１Ｂ，１２Ｂは、第１圧延ローラ１１Ａ，１２Ａで圧延された鋼板１３をさらに圧延する。第３圧延ローラ１１Ｃ，１２Ｃは、最後に鋼板１３を圧延する。図中では、説明の便宜上、３組の圧延ローラを示すが、これに限らず、複数の圧延ローラの組が存在すればよい。
【００３１】
図３において、圧延ローラ１１Ａ，１２Ａは位置ＸＡに配置され、圧延ローラ１１Ｂ，１２Ｂは位置ＸＢに配置され、圧延ローラ１１Ｃ，１２Ｃは位置ＸＣに配置されている。図３の左側を上流と、右側を下流とし、鋼板１３は上流から下流へ向けて移動するものとする。
【００３２】
時刻ｔ１１は、圧延ローラ１１Ａ，１２Ａよりも上流側から鋼板１３の圧延が開始された状態を示す。時刻ｔ１２は、鋼板１３が圧延ローラ１１Ａ，１２Ａにより圧延中である状態を示す。時刻ｔ１３は、鋼板１３が圧延ローラ１１Ａ，１２Ａでの圧延を完了し、圧延ローラ１１Ａ，１２Ａよりも下流側に位置した状態を示す。時刻ｔ１４は、鋼板１３が圧延ローラ１１Ｂ，１２Ｂにより圧延を開始された状態を示す。時刻ｔ１５は、鋼板１３が圧延ローラ１１Ｃ，１２Ｃにより圧延を開始された状態を示す。図３では、鋼板１３は、同時に複数の圧延ローラ１１，１２により圧延されないものとして説明している。また、以下では、圧延ローラをローラと略記する場合がある。
【００３３】
図４は、電動機１０Ａのトルクと電動機１０Ａの速度（角速度。以下同じ）との時間変化を示す。図４において、時刻ｔ１１では、鋼板１３が電動機１０Ａに到達し、鋼板１３の圧延のために生じるトルクにより電動機１０Ａの速度が低下する。電動機１０Ａを制御する電力変換器５Ａの速度制御器（不図示）では、速度指令値に追従させるための加速トルクが生じる。時刻ｔ１２では、鋼板１３を圧延中であるため、鋼板１３の圧延のためにトルクが発生する。時刻ｔ１３では、圧延を終了するため、電動機１０Ａのトルクが小さくなる。
【００３４】
図５を用いて、到達時刻予測部１７の処理を説明する。図５では、電力変換器５Ｂに対応するローラ１１Ｂ，１２Ｂに、鋼板１３が到達する時刻ｔＢを演算する例を説明する。以下では、鋼板１３がローラ１１，１２へ到達することを、鋼板１３が電力変換器５に到達する、と略記する場合がある。正確には、鋼板１３が圧延ローラ１１，１２に接触すると、そのローラ１１，１２に接続された電動機１０のトルクや速度が変化し、その電動機１０を制御する電力変換器５の出力が変化する。
【００３５】
図５において、到達時刻ｔＢとは、圧延ローラ１１Ｂ，１２Ｂに鋼板１３が到達する時刻である。
【００３６】
制御装置４は、電力変換器５Ａの電動機配置、トルクτＡ（ｔ）、速度指令ＶＡ（ｔ）、および電力変換器５Ｂの電動機配置ＸＢ、トルクτＢ（ｔ）を読み込む（Ｓ１０１）。
【００３７】
制御装置４は、トルクτＡ（ｔ）と所定の閾値ＴＨ１とを比較することにより、鋼板１３が圧延ローラ１１Ａ，１２Ａにより圧延中であるか判定する（Ｓ１０２）。制御装置４は、トルクτＡ（ｔ）が閾値ＴＨ１よりも大きい場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、鋼板１３が圧延ローラ１１Ａ，１２Ａにより圧延中であると判定し、ステップＳ１０３へ進む。一方、制御装置４は、トルクτＡ（ｔ）が閾値ＴＨ１よりも小さい場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）、鋼板１３が圧延ローラ１１Ａ，１２Ａにより圧延中でないと判定し、ステップＳ１０７へ進む。
【００３８】
制御装置４は、ステップＳ１０３において、鋼板１３が圧延ローラ１１Ａ，１２Ａに到達したタイミングを検出する。制御装置４は、時刻ｔよりも当該フローチャート演算の１サイクル前の時刻ｔ−ｔＣＡＬにおけるトルクτＡ（ｔ−ｔＣＡＬ）が閾値ＴＨ１よりも大きい場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、時刻ｔ−ｔＣＡＬにおいても鋼板１３が圧延ローラ１１Ａ，１２Ａで圧延中であると判定し、ステップＳ１０５へ進む。
【００３９】
一方、制御装置４は、トルクτＡ（ｔ−ｔＣＡＬ）が閾値ＴＨ１よりも小さい場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）、時刻ｔにおいて鋼板１３が圧延ローラ１１Ａ，１２Ａによる圧延を開始されたと判定し、ステップＳ１０４へ進む。
【００４０】
制御装置４は、鋼板１３が圧延ローラ１１Ａ，１２Ａによる圧延を開始されてから圧延ローラ１１Ａ，１２Ａを通過した鋼板１３の距離ＬＳＴＡ＿ＥＳＴを０にリセットする（Ｓ１０４）。
【００４１】
制御装置４は、圧延ローラ１１Ａ，１２Ａを通過した鋼板１３の距離を更新する（Ｓ１０５）。圧延ローラ１１Ａ，１２Ａを通過した鋼板１３の距離は、数１で計算できる。
【００４２】
【数１】
2020018117.tif 000003
ただし、ＶＡ（ｔ）は、ローラ１１Ａ，１２Ａにより圧延中の鋼板１３の移動速度である。ローラ１１Ａ，１２Ａにより圧延中の鋼板１３の移動速度ＶＡ（ｔ）は数２で計算できる。
【００４３】
【数２】
2020018117.tif 000004
ただし、ｒＡは、ローラ１１Ａの半径（m）である。ωＡ（ｔ）は、ローラ１１Ａの角速度(rad/sec)である。
【００４４】
次に、制御装置４は、鋼板１３が圧延ローラ１１Ｂ，１２Ｂに到達する時刻を更新する（Ｓ１０６）。鋼板１３が圧延ローラ１１Ｂ，１２Ｂに到達する時刻ｔＢは、数３で計算できる。
【００４５】
【数３】
2020018117.tif 000005
制御装置４は、電力変換器５ＢのトルクτＢ（ｔ）と所定の閾値ＴＨ１Ｂとを比較することにより、鋼板１３が圧延ローラ１１Ｂ，１２Ｂにより圧延中であるかを判定する（Ｓ１０７）。トルクτＢ（ｔ）が閾値ＴＨ１Ｂよりも大きい場合（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、制御装置４は、鋼板１３が圧延ローラ１１Ｂ，１２Ｂにより圧延中であると判定し、ステップＳ１０８へ進む。
【００４６】
一方、トルクτＢ（ｔ）が閾値ＴＨ１Ｂよりも小さい場合（Ｓ１０７：Ｎｏ）、制御装置４は、鋼板１３が圧延ローラ１１Ｂ，１２Ｂにより圧延中ではないと判定し、ステップＳ１０９へ進む。
【００４７】
ステップＳ１０８において、制御装置４は、鋼板１３が圧延ローラ１１Ｂ，１２Ｂに到達する時刻を更新する。時刻ｔで鋼板１３が到達中であるため、到達時刻予測値ｔＢ＿ＥＳＴを数４で更新する。
【００４８】
【数４】
2020018117.tif 000006
ステップＳ１０９において、制御装置４は、圧延ローラ１１Ｂ，１２Ｂによる鋼板１３の圧延が終了したタイミングを検出する。制御装置４は、時刻ｔより１サイクル前の時刻ｔ−ｔＣＡＬにおけるトルクτＢ（ｔ−ｔＣＡＬ）が閾値ＴＨ１Ｂよりも大きい場合（Ｓ１０９：Ｙｅｓ）、時刻ｔ−ｔＣＡＬにおいて圧延ローラ１１Ｂ，１２Ｂによる鋼板１３の圧延が完了したと判定し、ステップＳ１１０へ進む。
【００４９】
一方、制御装置４は、トルクτＢ（ｔ−ｔＣＡＬ）が閾値ＴＨ１Ｂよりも小さい場合（Ｓ１０９：Ｎｏ）、時刻ｔにおいて鋼板１３が圧延ローラ１１Ａ，１２Ａによる圧延中であると判定し、本処理を終了する。
【００５０】
制御装置４は、ステップＳ１１０において、鋼板１３が圧延ローラ１１Ｂ，１２Ｂに到達する時刻を更新する。時刻ｔで鋼板１３が到達を完了したため、数５により到達時刻予測値を大きな値にリセットする。
【００５１】
【数５】
2020018117.tif 000007
例えば、時刻ｔＳＥＴＢは、操業時の鋼板１３がローラ１２Ａからローラ１２Ｂへ到達するのにかかる時間の最大値と比べて十分大きな値とする。
【００５２】
上述した図５の処理は、圧延ローラ１１Ｂ，１２Ｂの到達時刻を予測する例を示しているが、圧延ローラ１１Ｃ，１２Ｃの到達時刻も図５と同様の処理から算出することができる。したがって、鋼板１３がローラ１１Ｃ，１２Ｃへ到達する時刻の予測方法の説明は省略する。
【００５３】
図６を用いて、無効電力指令決定部１６の処理の一例を説明する。制御装置４は、無効電力検出値ＱＭと、到達時刻予測部１７で計算した各変換器５Ａ〜５Ｃへの鋼板１３の到達時刻予測値ｔＢ，ｔＣおよび定格皮相電力ＳＡ，ＳＢ，ＳＣおよび有効電力ＰＡ、ＰＢ、ＰＣとを読み込み、ステップＳ２０２へ進む。
【００５４】
制御装置４は、ステップＳ２０２において、電力変換器５Ａ〜５Ｃがプラント内の電力系統１へ配分する無効電力ＱＲＥＦＡ，ＱＲＥＦＢ，ＱＲＥＦＣを計算するための、内部演算で用いる無効電力要求量ＱＴＭＰを計算し、ステップＳ２０３へ進む。
【００５５】
プラントが系統１から受電する力率を「１」にするためには、無効電力検出値を打ち消すように無効電力要求量を計算する必要がある。そこで、制御装置４は、無効電力要求量ＱＴＭＰを数６から計算する。
【００５６】
【数６】
2020018117.tif 000008
ステップＳ２０３では、制御装置４は、電力変換器５Ｂと電力変換器５Ｃへの負荷（鋼板１３）の到達時刻予測値ｔＢ，ｔＣを比較する。制御装置４は、ｔＢ＞ｔＣが成立する場合（Ｓ２０３：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０４へ進む。一方、制御装置４は、ｔＢ＞ｔＣが成立しない場合（Ｓ２０３：Ｎｏ）、ステップＳ２１０へ進む。
【００５７】
ステップＳ２０４では、制御装置４は、電力変換器５Ｂの無効電力指令ＱＲＥＦＢを演算する。無効電力指令は数７で計算できる。
【００５８】
【数７】
2020018117.tif 000009
ただし、ＳＩＧＮは、括弧内の入力が正のときは１を、０の時は０を、負のときは−１を出力する関数である。ＭＩＮは、括弧内の入力のうち最も小さい値を出力する関数である。ＡＢＳは、括弧内の入力の絶対値を出力する関数である。
【００５９】
鋼板到達時刻予測値ｔＢと現在の時刻ｔとが異なる場合（ローラ１１Ｂ，１２Ｂが圧延中でない場合）、ローラ１１Ｂ，１２Ｂにおける有効電力は十分に小さいと仮定できる。したがって、数７において有効電力ＰＢを０に固定し、ＰＢの検出値を用いなくてもよい。
【００６０】
無効電力指令の代わりに無効電流指令を与える場合は、数７において定格皮相電力の代わりに定格皮相電流を、有効電力の代わりに有効電流を用いて、無効電流出力指令を算出すればよい。
【００６１】
ステップＳ２０５では、制御装置４は、無効電力要求量ＱＴＭＰを更新する。制御装置４は、数７で計算された無効電力指令分だけ無効電力要求量を変更するように、無効電力要求量ＱＴＭＰを数８により更新する。
【００６２】
【数８】
2020018117.tif 000010
ステップＳ２０６では、無効電力要求量ＱＴＭＰが０になったかを判定する。無効電力要求量ＱＴＭＰ＝０が成立する場合（Ｓ２０６：Ｙｅｓ）、制御装置４は、電力変換器５Ｂにより必要な無効電力を供給できたと判断し、ステップＳ２０９へ進む。
【００６３】
一方、無効電力要求量ＱＴＭＰ＝０が成立しない場合（Ｓ２０６：Ｎｏ）、制御装置４は、電力変換器５Ｂにより必要な無効電力を供給できていないと判断し、ステップＳ２０７へ進む。
【００６４】
ステップＳ２０７では、制御装置４は、電力変換器５Ｃの無効電力指令ＱＲＥＦＣを演算する。無効電力指令は数９で計算できる。
【００６５】
【数９】
2020018117.tif 000011
鋼板到達時刻予測値ｔＣと現在時刻ｔとが異なる場合（ローラ１１Ｃが圧延中でない場合）、ローラ１１Ｃにおける有効電力は十分に小さいと仮定できるため、数９において有効電力ＰＣを０に固定し、ＰＣの検出値を用いなくてもよい。
【００６６】
ステップＳ２０８では、制御装置４は、無効電力要求量ＱＴＭＰを更新する。制御装置４は、数９で計算された無効電力指令分だけ無効電力要求量を変更するように、無効電力要求量ＱＴＭＰを数１０により更新する。
【００６７】
【数１０】
2020018117.tif 000012
ステップＳ２０９では、制御装置４は、電力変換器５Ｃの無効電力指令ＱＲＥＦＣをゼロにする。
【００６８】
ステップＳ２１０では、制御装置４は、電力変換器５Ｃの無効電力指令ＱＲＥＦＣを演算する。無効電力指令は数９で計算できる。
【００６９】
ステップＳ２１１では、制御装置４は、無効電力要求量ＱＴＭＰを更新する。制御装置４は、数９で計算された無効電力指令分だけ無効電力要求量を変更するように、無効電力要求量ＱＴＭＰを数１０により更新する。
【００７０】
ステップＳ２１２では、制御装置４は、無効電力要求量ＱＴＭＰが０になったかを判定する。制御装置４は、無効電力要求量ＱＴＭＰ＝０が成立する場合（Ｓ２１２：Ｙｅｓ）、電力変換器５Ｃにより必要な無効電力を供給できたと判断し、ステップＳ２１５へ進む。一方、制御装置４は、無効電力要求量ＱＴＭＰ＝０が成立しない場合（Ｓ２１２：Ｎｏ）、電力変換器５Ｃにより必要な無効電力を供給できていないと判断し、ステップＳ２１３へ進む。
【００７１】
ステップＳ２１３では、制御装置４は、電力変換器５Ｂの無効電力指令ＱＲＥＦＢを演算する。無効電力指令は数７で計算できる。
【００７２】
ステップＳ２１４では、制御装置４は、無効電力要求量ＱＴＭＰを更新する。制御装置４は、ステップＳ２１３において数７から計算された無効電力指令分だけ無効電力要求量を変更するように、無効電力要求量ＱＴＭＰを数８により更新する。
【００７３】
ステップＳ２１５では、制御装置４は、電力変換器５Ｂの無効電力指令ＱＲＥＦＢをゼロにする。
【００７４】
ステップＳ２１６では、制御装置４は、無効電力要求量ＱＴＭＰが０になったかを判定する。制御装置４は、無効電力要求量ＱＴＭＰ＝０が成立する場合（Ｓ２１６：Ｙｅｓ）、電力変換器５Ｂと電力変換器５Ｃとにより必要な無効電力を供給できたと判断し、ステップＳ２１８へ進む。
【００７５】
一方、制御装置４は、無効電力要求量ＱＴＭＰ＝０が成立しない場合（Ｓ２１６：Ｎｏ）、電力変換器５Ｂと電力変換器５Ｃとにより必要な無効電力を供給できていないと判断し、ステップＳ２１７へ進む。
【００７６】
ステップＳ２１７では、制御装置４は、電力変換器５Ａの無効電力指令ＱＲＥＦＡを演算する。無効電力指令は数１１で計算できる。
【００７７】
【数１１】
2020018117.tif 000013
ステップＳ２１８では、制御装置４は、電力変換器５Ａの無効電力指令ＱＲＥＦＡをゼロにする。
【００７８】
図７のフローチャートを用いて、変換器５が４個以上ある場合の無効電力指令決定部１６の処理を説明する。
【００７９】
制御装置４は、無効電力検出値ＱＭと、到達時刻予測部１７で計算した各電力変換器５Ａ，５Ｂ，・・・，５Ｎ（Ｎは変換器の数。以下同じ）への鋼板１３の到達時刻予測値ｔＢ，ｔＣ，・・・、ｔＮと、定格皮相電力ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，・・・，ＳＮおよび有効電力ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ，・・・，ＰＮとを読み込み（Ｓ３０１）、その後にステップＳ３０２へ進む。
【００８０】
制御装置４は、無効電力要求量ＱＴＭＰを計算し（Ｓ３０２）、ステップＳ３０３へ進む。力率を「１」にするためには、無効電力検出値を打ち消すように無効電力要求量を計算する必要があるため、制御装置４は、無効電力要求量を数１２で計算できる。
【００８１】
【数１２】
2020018117.tif 000014
ステップＳ３０３では、制御装置４は、初期値を設定する。初期値として、Ｋ＝１、Ｎ＝変換器数を設定する。
【００８２】
ステップＳ３０４では、制御装置４は、各変換器５Ｂ〜５Ｎへの負荷の到達時刻予測値を比較し、Ｋ番目に到達時刻予測値が遅い電力変換器５Ｋの無効電力指令ＱＲＥＦＫを演算する。鋼板１３が最初に接触する電力変換器５Ａでの鋼板１３の到達時刻は推定できないため、Ｋ番目に到達時刻予測値が遅い電力変換器５Ｋの導出においては、電力変換器５Ａを含めない。変換器無効電力指令は数１３で計算できる。
【００８３】
【数１３】
2020018117.tif 000015
ステップＳ３０５では、制御装置４は、無効電力要求量ＱＴＭＰを更新する。制御装置４は、数１３で計算された無効電力指令分だけ無効電力要求量を変更するように、数１４で計算する。
【００８４】
【数１４】
2020018117.tif 000016
ステップＳ３０６では、制御装置４は、無効電力要求量ＱＴＭＰが０になったかを判定する。制御装置４は、無効電力要求量ＱＴＭＰ＝０が成立する場合（Ｓ３０６：Ｙｅｓ）、Ｋ番目に到達時刻予測値が遅い変換器により必要な無効電力を供給できたと判断し、本処理を終了する。
【００８５】
一方、制御装置４は、無効電力要求量ＱＴＭＰ＝０が成立しない場合（Ｓ３０６：Ｎｏ）、Ｋ番目に到達時刻予測値が遅い変換器により必要な無効電力を供給できていないと判断し、ステップＳ３０７へ進む。
【００８６】
ステップＳ３０７では、制御装置４は、ＫとＮ−１とを比較する。制御装置４は、Ｋ＜Ｎ−１が成立する場合（Ｓ３０７：Ｙｅｓ）、ステップＳ３０８へ進む。これに対し、制御装置４は、Ｋ＜Ｎ−１が成立しない場合（Ｓ３０７：Ｎｏ）、ステップＳ３０９へ進む。
【００８７】
ステップＳ３０８では、制御装置４は、Ｋの値を１つインクリメントさせて更新し、ステップＳ３０４へ進む。制御装置４は、ＫをＫ＋１に更新することで、Ｋ＋１番目に到達時刻予測値が遅い変換器をステップＳ３０４で指定できる。
【００８８】
ステップＳ３０９では、制御装置４は、電力変換器５Ａの無効電力指令ＱＲＥＦＡを演算し、本処理を終了する。電力変換器５Ａの無効電力指令ＱＲＥＦＡは、数１１で計算できる。
【００８９】
図８は、本実施例と比較するために用意された関連技術における、無効電力補償の時間変化の模式図である。図９は、本実施例による無効電力補償の時間変化の模式図である。なお、実際の有効電力と無効電力と皮相電力との関係はベクトル和で表されるが、図示が困難であるため、図８と図９では模式的に１次元で表している。図８における時間ｔｄは、電力変換器５に無効電力指令を与えてから、その電力変換器５が無効電力を供給できるまでの応答時間である。図８および図９の横軸は時間軸であり、縦軸は電力を示す。
【００９０】
図８では、時刻ｔ１１，ｔ１4，ｔ１5において、電力変換器５Ａ，５Ｂ，５Ｃに鋼板１３が到達して負荷が急増した際に、電力変換器５Ａ〜５Ｃでは有効電力と無効電力指令との合計が、定格皮相電力（以下、定格電力とも呼ぶ）を上回る。
【００９１】
ここで、一般に電力変換器５には、機器保護のために定格電力を上回らないように電流指令を抑制する機能（リミッタ）を備える。したがって、負荷が急増すると、リミッタが作動することにより、電力変換器５は無効電力指令で指示された通りの無効電力を供給することができなくなる。
【００９２】
さらに、電力変換器５が指示されてから所望の無効電力を供給できるまでには、応答時間ｔｄを要する。このため、図８に示すように、応答時間ｔｄ分だけ無効電力指令通りの無効電力を供給できない時間帯が生じる。
【００９３】
図９に示す本実施例では、鋼板１３の到達時刻予測値が遅い変換器に優先的に無効電力指令を与える。したがって、負荷が急増した場合においても、電力変換器５は、無効電力指令で指示された通りの無効電力を供給できる。
【００９４】
例えば、時刻ｔ１1と時刻ｔ１４との間では、鋼板１３の到達時刻予測値がｔＢ＿ＥＳＴ＜ｔＣ＿ＥＳＴの関係を満たすため、電力変換器５Ｂよりも電力変換器５Ｃの方に優先的に無効電力指令が配分される。
【００９５】
鋼板１３が電動機１０Ｂに対応するローラ１１Ｂ，１２Ｂ間を通過完了する時刻と鋼板１３が次のローラ１１Ｃ，１２Ｃへ到達する時刻ｔ１５との間では、鋼板１３の到達時刻予測値がｔＢ＿ＥＳＴ＞ｔＣ＿ＥＳＴの関係を満たす。したがって、制御装置４は、電力変換器５Ｃよりも電力変換器５Ｂの方へ優先的に無効電力指令を配分する。
【００９６】
このように構成される本実施例によれば、電流容量の余力の大きい電力変換器５から優先的に無効電力を供給させることにより、負荷増大の原因となる鋼板１３の到達時刻が早い電動機への無効電力配分を小さくできる。したがって、本実施例によれば、必要な無効電力量を電力変換器５から効率的かつ安定的に供給させることができ、プラント電力系統１の力率を改善することができる。
【００９７】
本実施例では、電力変換器５の出力状態に基づいて、鋼板１３がローラ１１，１２へ到着したことを推定し、無効電力の出力を割り当てるため、鋼板１３の存在を検出するためのセンサが不要である。したがって、比較的低コストかつ簡単にプラントの電力制御システムを改善することができる。ただし、本実施例では、一番最初に鋼板１３に接触するローラ１１，１２に対応する電力変換器５Ａには、無効電力の出力を大きく割り当てることはできない。鋼板１３がローラ１１，１２に接触する時刻が不明だからである。鋼板１３の到着をより正確に検出する構成は、後述する。
【００９８】
なお、これまでの説明においては、鋼板１枚の長さが任意の複数の圧延ローラ間との距離よりも短いものと仮定したが、図１０に示すように、鋼板の１枚の長さが任意の複数の圧延ローラ間との距離よりも長い場合においても、図２、図５、図７と同様の原理により、電力変換器５から適切なタイミングで無効電力を出力させることができ、プラント全体の力率を改善できる。
【実施例２】
【００９９】
図１１〜図１６を用いて第２実施例を説明する。本実施例を含む以下の各実施例は、第１実施例の変形例に相当するため、第１実施例との相違を中心に述べる。本実施例のプラント電力制御システムでは、鋼板１３を検出するセンサ２１Ａ〜２１Ｃを利用する。
【０１００】
図１１は、本実施例に係るプラント電力制御システムの構成図である。図１１に示す全体構成は、図１で述べた第１実施例の全体構成と比べて、センサ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃが追加されている点で異なる。特に区別しない場合、センサ２１と呼ぶことがある。
【０１０１】
センサ２１は、少なくとも鋼板１３の存在を検出できればよい。センサ２１は、例えば、鋼板検出器と呼ぶこともできる。本実施例のセンサ２１は、鋼板１３の厚み寸法を検出するセンサとして構成されている。各センサ２１は、対応するローラ１１，１２の上流側に位置して、上部ローラ１１の近傍に配置されている。すなわち、第１センサ２１Ａはローラ１１Ａの上流側近傍に、第２センサ２１Ｂはローラ１１Ｂの上流側近傍に、第３センサ２１Ｃはローラ１１Ｃの上流側近傍に、それぞれ設けられている。そして、各センサ２１の検出した信号は、通信ネットワークＣＮ２を介して制御装置４へ入力される。
【０１０２】
図１２は、制御装置４Ｂの構成を示す。図１２に示す構成は、図２で述べた第１実施例の構成と比べて、センサ２１からの信号を受信する受信部２０Ｃが追加された点で異なる。
【０１０３】
本実施例の制御装置４Ｂでは、各ローラ１１，１２の上流側近傍に配置されたセンサ２１の信号を利用することができるため、鋼板１３が最初の圧延ローラ１１Ａ，１２Ａへ接近していることを検出できる。さらに、鋼板１３が次の圧延ローラ１１Ｂ，１１Ｃ，・・・，１１Ｎおよび圧延ローラ１２Ｂ，１２Ｃ，・・・，１２Ｎへ到達する時刻の予測精度を向上できる。
【０１０４】
図１３および図１４を用いて、到達時刻予測部１７の処理を説明する。図１３のフローチャートは、電力変換器５Ａに対する処理を示す。図１４のフローチャートは、電力変換器５Ｂに対する処理フローを示す。
【０１０５】
図１５は、図１３および図１４を説明するための、鋼板１３とローラ１１，１２、およびセンサ２１の位置関係の例を示す。
【０１０６】
図１５では、圧延ローラ１１Ａ，１２Ａは位置ＸＡに、圧延ローラ１１Ｂ，１２Ｂは位置ＸＢに、圧延ローラ１１Ｃ，１２Ｃは位置ＸＣに、配置されたものとする。センサ２１Ａは位置ＸＡＳに、センサ２１Ｂは位置ＸＢＳに、センサ２１Ｃは位置ＸＣＳに、配置されたものとする。図１５の左側が上流、右側が下流である。鋼板１３は上流から下流へ移動するものと仮定する。
【０１０７】
時刻ｔ３１は、鋼板１３がセンサ２１Ａに到達した状態を示す。時刻ｔ３２は、圧延ローラ１１Ａ，１２Ａによる鋼板１３の圧延が開始された状態を示す。時刻ｔ３３は、鋼板１３に対する圧延ローラ１１Ａ，１２Ａによる圧延が完了し、圧延ローラ１１Ａ，１２Ａよりも下流側に位置した状態を示す。時刻ｔ３４は、鋼板１３がセンサ２１Ｂに到達した状態を示す。時刻ｔ３５は、圧延ローラ１１Ｂ，１２Ｂによる鋼板１３の圧延が開始された状態を示す。
【０１０８】
図１３に戻る。図１３において、制御装置４Ｂは、時刻ｔにおける電力変換器５Ａの電動機配置ＸＡ、トルクτＡ（ｔ）、速度指令ＶＡ（ｔ）、およびセンサ２１Ａの検出値ＤＳＴＡ（ｔ）を読み込む（Ｓ４０１）。
【０１０９】
制御装置４Ｂは、トルクτＡ（ｔ）と閾値ＴＨ１Ａとを比較する（Ｓ４０２）。トルクτＡ（ｔ）が所定の閾値ＴＨ１Ａよりも大きい場合（Ｓ４０２：Ｙｅｓ）、制御装置４Ｂは、鋼板１３が圧延中であると判定し、ステップＳ４０３へ進む。一方、制御装置４Ｂは、トルクτＡ（ｔ）が閾値ＴＨ１Ａよりも大きくないと判定すると（Ｓ４０２：Ｎｏ）、ステップＳ４０４へ進む。
【０１１０】
ステップＳ４０３において、制御装置４Ｂは、鋼板１３の到達時刻予測値を更新する。時刻ｔにおいて、鋼板１３が圧延ローラ１１Ａ，１２Ａに到達中であるため、制御装置４Ｂは、鋼板１３の到達時刻予測値ｔＡ＿ＥＳＴ（ｔ）を下記の数１５により更新する。
【０１１１】
【数１５】
2020018117.tif 000017
ただし、ｔは現在の時刻である。
【０１１２】
ステップＳ４０４では、制御装置４Ｂは、センサ２１の検出値ＤＳＴＡ（ｔ）と閾値ＴＨ２Ａとを比較する。ＤＳＴＡ＞ＴＨ２Ａが成立する場合（Ｓ４０４：Ｙｅｓ）、センサ２１が時刻ｔで鋼板１３の存在を認識していることを意味するため、ステップＳ４０５へ進む。一方、ＤＳＴＡ＞ＴＨ２Ａが成立しない場合（Ｓ４０４：Ｎｏ）、時刻ｔでセンサ２１Ａが鋼板１３の存在を認識していないことを意味するため、本処理を終了する。
【０１１３】
ステップＳ４０５において、制御装置４Ｂは、時刻（ｔ−ｔＣＡＬ）におけるセンサの検出値ＤＳＴＡ（ｔ−ｔＣＡＬ）と、所定の閾値ＴＨ２Ａとを比較する。ＤＳＴＡ（ｔ−ｔＣＡＬ）＞ＴＨ２Ａが成立する場合（Ｓ４０５：Ｙｅｓ）、制御装置４Ｂは本処理を終了する。一方、制御装置４Ｂは、ＤＳＴＡ（ｔ−ｔＣＡＬ）＞ＴＨ２Ａが成立しない場合（Ｓ４０５：Ｎｏ）、時刻ｔで鋼板１３がセンサ２１Ｂに到達したと判定し、ステップＳ４０６へ進む。
【０１１４】
ステップＳ４０６では、制御装置４Ｂは、圧延ローラ１１Ａ，１２Ａに鋼板１３が到達する時刻を下記数１６により更新する。
【０１１５】
【数１６】
2020018117.tif 000018
ただし、ｔＳＥＴＡＳは、センサ２１Ａが鋼板１３の認識を開始してから圧延ローラ１１Ａ，１２Ａに鋼板１３が到達するまでの時間である。時刻ｔＳＥＴＡＳは、センサ２１Ａと圧延ローラ１１Ａ，１２Ａとの距離（ＸＡ−ＸＡＳ）と、圧延ローラ１１Ａ，１２Ａの速度ＶＡ（ｔ）とを用いて、下記数１７により推定できる。
【０１１６】
【数１７】
2020018117.tif 000019
なお、ｔＳＥＴＡＳは、あらかじめ定めた値にしてもよい。
【０１１７】
図１４において、制御装置４Ｂは、電力変換器５Ａの電動機配置、トルクτＡ（ｔ）、速度指令ＶＡ（ｔ）、およびセンサ２１Ｂの検出値ＤＳＴＢ（ｔ）、および電力変換器５Ｂの電動機配置ＸＢ、トルクτＢ（ｔ）を読み込む（Ｓ５０１）。
【０１１８】
ステップＳ５０２〜Ｓ５０６は、図６におけるステップＳ２０２〜Ｓ２０６と同様であるため、説明を省略する。
【０１１９】
ステップＳ５０７では、制御装置４Ｂは、時刻（ｔ−ｔＣＡＬ）におけるトルクτＡ（ｔ−ｔＣＡＬ）と閾値ＴＨ１Ａとを比較する。制御装置４Ｂは、τＡ（ｔ−ｔＣＡＬ）＞ＴＨ１Ａが成立する場合（Ｓ５０７：Ｙｅｓ）、時刻ｔにおいてローラ１１Ａ，１２Ａによる圧延が完了したと判断して、ステップＳ５０８へ進む。一方、制御装置４Ｂは、τＡ（ｔ−ｔＣＡＬ）＞ＴＨ１Ａが成立しない場合（Ｓ５０７：Ｎｏ）、ステップＳ５０９へ進む。
【０１２０】
ステップＳ５０８では、制御装置４Ｂは、ローラ１１Ａ，１２Ａによる鋼板１３の圧延が完了した時刻ｔＥＮＤＡおよび電動機速度ＶＡ（ｔＥＮＤＡ）を保存する。そしてステップＳ５０９へ進む。
【０１２１】
ステップＳ５０９では、制御装置４Ｂは、センサ２１の検出値ＤＳＴＢ（ｔ）と所定の閾値ＴＨ２Ｂとを比較する。ＤＳＴＢ＞ＴＨ２Ｂが成立する場合（Ｓ５０９：Ｙｅｓ）、センサ２１Ｂが時刻ｔで鋼板１３の存在を認識していることを意味するため、ステップＳ５１０へ進む。一方、ＤＳＴＢ＞ＴＨ２Ｂが成立しない場合（Ｓ５０９：Ｎｏ）、時刻ｔでセンサ２１Ｂが鋼板１３の存在を認識していないことを意味するため、ステップＳ５１２へ進む。
【０１２２】
ステップＳ５１０では、制御装置４Ｂは、時刻（ｔ−ｔＣＡＬ）でのセンサ２１Ｂの検出値ＤＳＴＢ（ｔ−ｔＣＡＬ）と、所定の閾値ＴＨ２Ｂを比較する。ＤＳＴＢ（ｔ−ｔＣＡＬ）＞ＴＨ２Ｂが成立する場合（Ｓ５１０：Ｙｅｓ）、制御装置４Ｂは、ステップＳ５１２へ進む。一方、ＤＳＴＢ（ｔ−ｔＣＡＬ）＞ＴＨ２Ｂが成立しない場合（Ｓ５１０：Ｎｏ）、制御装置４Ｂは、時刻ｔで鋼板１３がセンサ２１Ｂに到達したと判定し、ステップＳ５１１へ進む。
【０１２３】
ステップＳ５１１では、制御装置４Ｂは、圧延ローラ１１Ｂ，１２Ｂに鋼板１３が到達する時刻を下記数１８から算出して更新する。
【０１２４】
【数１８】
2020018117.tif 000020
ただし、ｔＳＥＴＢＳは、センサ２１Ｂが鋼板を認識開始してから圧延ローラ１１Ｂ，１２Ｂに鋼板１３が到達するまでの時間である。時間ｔＳＥＴＢＳは、センサ２１Ｂと圧延ローラ１１Ｂ，１２Ｂとの距離（ＸＢ−ＸＢＳ）と、圧延ローラ１１Ａ，１２Ａによる圧延終了時の速度ＶＡ（ｔＥＮＤＡ）を用いて、数１９により推定できる。
【０１２５】
【数１９】
2020018117.tif 000021
なお、ｔＳＥＴＢＳは、あらかじめ定めた値にしてもよい。
【０１２６】
ステップＳ５１２〜Ｓ５１５は、図６におけるステップＳ２０７〜Ｓ２１０と同様であるため、説明を省略する。
【０１２７】
図１４は、圧延ローラ１１Ｂ，１２Ｂの到達時刻予測値ｔＢを予測する例を示しているが、圧延ローラ１１Ｃ，１２Ｃに関する到達時刻予測部１７も図１４と同様のフローチャートに従った演算を行うことにより実現できる。
【０１２８】
図１６を用いて、無効電力指令決定部１６の処理を説明する。ステップＳ６０１〜Ｓ６０３は、図７で述べたステップＳ３０１〜Ｓ３０３と同様であるため、説明を省略する。
【０１２９】
ステップＳ６０４では、制御装置４Ｂは、各変換器５への負荷の到達時刻予測値を比較し、Ｋ番目に到達時刻予測値が遅い電力変換器５Ｋの無効電力指令ＱＲＥＦＫを演算する。無効電力指令は数１３で計算できる。
【０１３０】
ステップＳ６０５〜Ｓ６０６は、図７で述べたステップＳ３０５〜Ｓ３０６と同様であるため、説明を省略する。
【０１３１】
ステップＳ６０６では、制御装置４Ｂは、無効電力要求量ＱＴＭＰが０になったかを判定する。無効電力要求量ＱＴＭＰ＝０が成立する場合（Ｓ６０６：Ｙｅｓ）、制御装置４Ｂは、Ｋ番目に到達時刻予測値が遅い変換器５Ｋにより、必要な無効電力を供給できたと判断し、本処理を終了する。
【０１３２】
一方、無効電力要求量ＱＴＭＰ＝０が成立しない場合（Ｓ６０６：Ｎｏ）、制御装置４Ｂは、Ｋ番目に到達時刻予測値が遅い変換器５Ｋにより、必要な無効電力を供給できていないと判断し、ステップＳ６０７へ進む。
【０１３３】
ステップＳ６０７では、制御装置４Ｂは、「Ｋ」と「Ｎ」を比較する。Ｋ＜Ｎが成立する場合（Ｓ６０７：Ｙｅｓ）、ステップＳ６０８へ進む。Ｋ＜Ｎが成立しない場合（Ｓ６０７：Ｎｏ）、本処理を終了する。
【０１３４】
なお、センサ２１は、鋼板の厚みを検出する検出器である必要は必ずしもなく、少なくとも鋼板の有無を検出できればよい。鋼板の有無を「１（鋼板あり）」または「０（鋼板なし）」で検出する場合、閾値ＴＨ２Ａ、ＴＨ２Ｂ，・・・，ＴＨ２Ｎは、０より大きい値であって、かつ１より小さい値に設定すればよい。
【０１３５】
このように構成される本実施例も第１実施例と同様の作用効果を奏する。さらに、本実施例では、鋼板１３を検出するセンサ２１の信号を利用することができるため、第１実施例よりも正確に電力変換器５の状態の変化を予測することができ、効率的に無効電力の出力を適切なタイミングで配分することができる。
【実施例３】
【０１３６】
図１７〜図１９を用いて第３実施例を説明する。図１７は、本実施例に係るプラント電力制御システムの制御装置４Ｃを示す。図１７に示す構成は、図１２で述べた第２実施例の構成と比べて、鋼板速度推定部２３が追加された点で異なる。以下、鋼板速度推定部２３を速度推定部２３と略記する場合がある。
【０１３７】
鋼板速度推定部２３は、鋼板１３の移動する速度の実際の値（実績値）と予測値（推定値）との差異を低減するために設けられた機能である。鋼板１３とローラ１１，１２との間には、スリップなどが生じるため、鋼板１３の速度の実績値と推定値とは異なる場合があるためである。速度推定部２３は、電力変換器５からの角速度情報とセンサ２１からの信号とに基づいて、速度の推定値を算出する。
【０１３８】
図１８は、速度推定部２３の構成を示す。速度推定部２３は、例えば、センサ検出値記憶装置２９と、実速度演算部２４と、速度補正係数学習部２５と、速度補正係数記憶部２６と、鋼板速度推定値計算部２７と、速度情報記憶装置３０と、トルク情報記憶装置３１とを備える。上記構成の名称は、図１８では適宜省略されている。
【０１３９】
センサ検出値記憶装置２９は、センサの２１検出値を記憶し、実速度演算部２４へ出力する。速度情報記憶装置３０は、速度情報を記憶し、速度補正係数学習部２５へ出力する。トルク情報記憶装置３１は、トルク情報を記憶し、速度補正係数学習部２５へ出力する。速度補正係数記憶部２６は、速度補正係数学習部２５から入力された速度補正係数を記憶し、応答速度推定部へ出力する。
【０１４０】
実速度演算部２４の処理を説明する。一方、ローラ１１Ａとローラ１１Ｂの間における実際の鋼板速度は、センサ２１Ｂを検出開始した時刻ｔ３４とローラ１１Ｂによる鋼板の圧延を開始した時刻ｔ３５とを用いて、数２０に基づき演算する。
【０１４１】
【数２０】
2020018117.tif 000022
速度補正係数演算部２５の処理を説明する。補正前の鋼板速度の推定値ＶＥＳＴ＿ＡＢ０は、前述の図１５のｔ＝ｔ３３（図１４のフローチャートのｔ＝ｔＥＮＤＡ）におけるローラ１１Ａの速度とみなし、数２１により演算できる。
【０１４２】
【数２１】
2020018117.tif 000023
鋼板速度の推定値と実際の鋼板速度の比率を補正係数αとすると、補正係数αは数２２で表される。
【０１４３】
【数２２】
2020018117.tif 000024
例えば、トルク情報記憶装置３１に記憶されているトルク情報と、速度情報記憶装置３１に記憶されている速度情報との各々に応じて、補正係数αを学習させる。この場合、補正係数αは、トルクと速度との２次元のテーブルで与えられる。
【０１４４】
なお、補正係数αの学習に用いる情報は、トルクと速度に限定する必要はなく、例えばトルク、速度、鋼板の厚さ、鋼板の温度、鋼板の成分比率などのうち少なくともいずれか１つを外部から取得し、これらのうち少なくともいずれか１つに対して補正係数αを学習させても良い。
【０１４５】
例えば、補正係数αをトルク、速度、鋼板の厚さにより学習させる場合、図１８の速度補正係数学習部２５に鋼板１３の厚さを入力できるように構成を追加し、補正係数αは３次元テーブルとすればよい。
【０１４６】
鋼板速度推定値計算部２７の処理を説明する。補正係数αを用いると、補正後の鋼板速度の推定値は数２３で演算できる。
【０１４７】
【数２３】
2020018117.tif 000025
図１９を用いて、数２０から数２３による速度指令補正の一例を説明する。ｔ３４とｔ３５の間における鋼板の平均速度ＶＡＣＴ＿ＡＢを実際の鋼板速度とみなし、ローラ１１Ａの速度から求めた補正前の鋼板速度ＶＥＳＴ＿ＡＢ０との比率を補正することで、実際の鋼板速度を推定できる。
このように構成される本実施例も第２実施例と同様の作用効果を奏する。さらに、本実施例では、鋼板１３の実際の移動速度と推定速度との差異を補正できるため、第２実施例よりも正確に電力変換器５の状態の変化を予測することができ、適切なタイミングで各電力変換器５から無効電力を出力させることができる。
【実施例４】
【０１４８】
図２０を用いて、第４実施例を説明する。図２０は、本実施例のプラント電力制御システムに使用される制御装置４Ｄの構成を示す。本実施例に係る制御装置４Ｄと図１７で述べた制御装置４Ｃとの違いは、図２０では記憶データ変更部３２と、記憶データ変更部３２のデータを外部から変更するための外部インタフェース３３Ａとが追加されている点である。なお、図２０では、電動機配置記憶部１８を「Ｍ」と、定格皮相電力記憶部１９を「Ｓ」と略記している。
【０１４９】
記憶データ変更部３２は、電動機配置記憶部１８に記憶されている電動機配置と、定格皮相電力記憶部１９に記憶されている定格皮相電力と、鋼板速度推定部３２に記憶されている速度指令値、トルク指令値、圧延時刻、速度補正係数からなる記憶データとを、それぞれ変更する機能を有する。
【０１５０】
このように構成される本実施例も第３実施例と同様の作用効果を奏する。さらに本実施例では、各電力変換器５から出力させる無効電力の値およびタイミングを算出するための基礎となるパラメータの全部または一部を、システム管理者等のユーザが修正することができる。したがって、本実施例によれば、例えば、プラントの設備更新などにより、電動機１０の配置が変更された場合、ユーザは、記憶データ変更部３２により、電動機配置および定格皮相電力の情報を変更することができる。これにより、プラントの設備更新後においても、無効電力指令決定部１６により、必要な無効電力を補償できる。
【実施例５】
【０１５１】
図２１〜図２４を用いて第５実施例を説明する。図２１は、本実施例に係るプラント電力制御システムの全体構成図である。本実施例と第１実施例との違いは、本実施例では変圧器３４および力率調整装置３５が追加されている点である。
【０１５２】
力率調整装置３５は、変圧器３４を介してプラント電源１に接続されている。また力率調整装置３５は、通信経路ＣＮ３を介して制御装置４Ｅと接続されている。
【０１５３】
図２２は、力率調整装置３５の構成図である。力率調整装置３５は、例えば、複数のコンデンサ３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃと、各コンデンサ３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃに直列に接続されたスイッチ３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃを備える。力率調整装置３５は、スイッチ３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃをオンオフさせることにより、コンデンサ３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃを系統に接続したり切り離したりすることができる。力率調整装置３５の構成は図２２に示す例に限らない。例えば、力率調整装置として、無効電力補償装置（Ｓｔａｔｉｃ  Ｖａｒ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ）等を用いてもよい。
【０１５４】
図２３は、本実施例に係る制御装置４Ｅの構成を示す。本実施例の制御装置４Ｅと第１実施例で述べた制御装置４との違いは、本実施例の制御装置４Ｅでは、力率調整装置３５から無効電力供給計画を受信する受信部２０Ｄと、無効電力の配分を演算する機能３８とが追加されている点である。
【０１５５】
制御装置４Ｅは、力率調整装置３５により実施される無効電力供給計画を受信部２０Ｄを介して力率調整装置３５から受信する。そして、制御装置４Ｅは、必要な無効電力量を、力率調整装置３５と各電力変換器５とに配分する。
【０１５６】
無効電力配分演算部３８は、受信部２０Ａで受信した無効電力検出装置２の無効電力検出値と、受信部２０Ｄで受信した力率調整装置３５の無効電力供給計画との差を求めることにより、制御装置４Ｅの無効電力指令決定部１６が補償すべき無効電力を演算する。
【０１５７】
図２４は、力率調整装置３５と電力変換器群とを組み合わせて無効電力を補償する場合の例を示す。図２４の上段には、無効電力検出装置２により検出された無効電力の時間変化が示されている。図２４の中段には、力率調整装置３５が無効電力を補償する様子が示されている。図２４の下段には、各電力変換器５から無効電力の出力状態が示されている。
【０１５８】
図２４に示されるように、力率調整装置３５は、コンデンサ３７のオンオフにより無効電力を制御するため、力率調整装置３５のコンデンサ３７のみでは無効電力を完全に補償することはできない。
【０１５９】
そこで、本実施例では、力率調整装置３５による無効電力の補償と各電力変換器５による力率補償機能とを結合させることにより、プラント電力制御システム全体の力率を補償する。さらに、本実施例では、電力変換器５の力率補償機能を用いるため、力率調整装置３５で必要とするコンデンサ容量を少なくすることができ、力率調整装置３５のコストを削減できる。
【実施例６】
【０１６０】
図２５〜図２７を用いて第６実施例を説明する。図２５は、本実施例に係るプラント電力制御システムの全体構成図である。図２５に示す本実施例の構成と図２１で述べた第５実施例の構成との違いは、本実施例では、制御装置４Ｆから力率調整装置３５へ向けて信号が流れる点である。
【０１６１】
図２６は、本実施例に係る制御装置４Ｆの構成を示す。図２６に示す制御装置４Ｆと図２で述べた制御装置４との違いは、本実施例の制御装置４Ｆには送信部１５Ａが含まれている点である。
【０１６２】
図２７を用いて、本実施例の制御装４Ｆの有する無効電力指令決定部１６の処理を説明する。
【０１６３】
ステップＳ７０１〜Ｓ７０６は、図１６で述べたステップＳ６０１〜Ｓ６０６と同様であるため、説明を省略する。
【０１６４】
ステップＳ７０７では、制御装置４Ｆは、「Ｋ」と「Ｎ」を比較する。Ｋ＜Ｎが成立する場合（Ｓ７０７：Ｙｅｓ）、制御装置４Ｆは、Ｋ＋１番目に到達時刻予測値が遅い変換器５が存在すると判断し、ステップＳ７０８へ進む。
【０１６５】
一方、Ｋ＜Ｎが成立しない場合（Ｓ７０７：Ｎｏ）、Ｋ＋１番目に到達時刻予測値が遅い変換器が存在しないため、制御装置４Ｆは、力率調整装置３５による無効電力補償が必要であると判断し、ステップＳ７０９へ進む。
【０１６６】
ステップＳ７０８では、制御装置４Ｆは、Ｋの値を更新して、ステップＳ７０４へ戻る。変数Ｋの値を一つ増加させることにより、Ｋ＋１番目に到達時刻予測値が遅い変換器をステップＳ７０４で指定できる。
【０１６７】
ステップＳ７０９では、制御装置４Ｆは、力率調整装置３５に対して無効電力出力指令ＱＴＭＡＰＲＥＦを送信する。
【０１６８】
このように構成される本実施例も第５実施例と同様の作用効果を奏する。本実施例では、電力変換器５だけでは無効電力を補償できない場合に、力率調整装置３５と協働して無効電力を補償する。これにより、プラント全体の力率を改善できる。
【実施例７】
【０１６９】
図２８，図２９を用いて第７実施例を説明する。図２８は、本実施例に係るプラント電力制御システムが備える制御装置４Ｇの構成図である。本実施例に係る制御装置４Ｇは、アラーム表示部３９を有する点で、図２で述べた第１実施例の制御装置４と異なる。アラーム表示部３９は、無効電力指令決定部１６に接続されており、無効電力指令決定部１６からの指示に応じて警告を出力する。
【０１７０】
図２９のフローチャートは、制御装置４Ｇが備える無効電力指令決定部１６の処理を示す。ステップＳ８０１〜Ｓ８０８は、図２７で述べたステップＳ７０１〜Ｓ７０８と同様であるため、説明を省略する。
【０１７１】
ステップＳ８０９では、制御装置４Ｇは、アラーム表示部３９に所定の警告を表示させる。所定の警告としては、例えば「Ｎ台の変換器では、無効電力要求通りに補償することはできません」のようなメッセージをディスプレイに表示させる。ディスプレイへ表示に代えて、あるいはディスプレイ表示と共に音声で警告してもよい。なお、所定の警告は、文字情報である必要はなく、例えば表示灯を点灯させることによりユーザの注意を喚起してもよい。
【０１７２】
所定の警告には、プラント電力制御システムからの提案を含んでもよい。その提案には、短期的な提案と、長期的な提案との少なくともいずれかが含まれる。短期的な提案とは、無効電力を補償するために比較的早期に実施可能な内容である。短期的な提案には、例えば、力率調整装置３５の無効電力供給計画の修正がある。すなわち、制御装置４Ｇは、オンオフさせるコンデンサ３７の数またはコンデンサ３７をオンオフさせるタイミングの少なくともいずれか一つを変更させることにより、無効電力を補償することができるか計算し、補償できると判定した場合は、力率調整装置３５の無効電力供給計画の修正をユーザへ提案する。長期的な提案とは、短期的な提案よりも長い時間をかけて実施される提案である。長期的な提案には、例えば、電力変換器５の交換または追加、力率調整装置３５の交換または追加といった、プラントの電力設備に関する更新の提案が含まれる。
【０１７３】
このように構成される本実施例も第１実施例と同様の作用効果を奏する。さらに本実施例では、無効電力の補償ができない場合に警告を出力するため、ユーザは、その警告を確認して対策することができ、ユーザの使い勝手が向上する。
【実施例８】
【０１７４】
図３０，図３１を用いて第８実施例を説明する。図３０は、本実施例に係るプラント電力制御システムが備える制御装置４Ｈの構成図である。本実施例の制御装置４Ｈは、無効電力比較部４０と、ログデータ記憶部４１と、ログデータ記憶部４１のデータを外部へ入出力するための外部インタフェース３３Ｂとが追加されている点で、第１実施例の制御装置４と異なる。
【０１７５】
無効電力比較部４０は、無効電力検出装置２で検出された無効電力を受信部２０Ａを介して受け取ると共に、各電力変換器５から出力される無効電力の情報を受信部２０Ｂを介して受け取る。無効電力比較部４０は、受信部２０Ａから受信した無効電力と受信部２０Ｂから受信した無効電力とを比較し、無効電力を補償できないと判定された場合に所定のログデータをログデータ記憶部４１へ保存させる。
【０１７６】
図３１のフローチャートを用いて、制御装置４Ｈの備える無効電力比較部４０の処理を説明する。
【０１７７】
制御装置４Ｈは、受信部２０Ａから無効電力検出値ＱＭを読み込み、受信部２０Ｂから無効電力ＱＡ，ＱＢ，ＱＣ，・・・，ＱＮを読み込む（Ｓ９０１）。
【０１７８】
制御装置４Ｈは、総無効電力要求量ＱＲＥＦ０を計算する（Ｓ９０２）。総無効電力要求量ＱＲＥＦ０は、下記数２４で計算できる。
【０１７９】
【数２４】
2020018117.tif 000026
制御装置４Ｈは、無効電力ＱＡ，ＱＢ，ＱＣ，・・・，ＱＮの和ＱＴＯＴＡＬを計算する（Ｓ９０３）。ＱＴＯＴＡＬは、下記数２５で表される。前記同様に、ＱＮのＮは電力変換器の数である。
【０１８０】
【数２５】
2020018117.tif 000027
制御装置４は、ＱＴＯＴＡＬとＱＲＥＦ０とを比較する（Ｓ９０４）。ＱＴＯＴＡＬ＜ＱＲＥＦ０が成立する場合（Ｓ９０４：Ｙｅｓ）、制御装置４Ｈは、ステップＳ９０５へ進む。一方、ＱＴＯＴＡＬ＜ＱＲＥＦ０が成立しない場合（Ｓ９０４：Ｎｏ）、制御装置４Ｈは、本処理を終了する。
【０１８１】
制御装置４Ｈは、ログデータ記憶部４１に所定のログデータを保存させる（Ｓ９０５）。所定のログデータとは、例えば、受信部２０Ａが受信した無効電力検出値と、受信部２０Ｂが受信した各電力変換器５の有効電力、無効電力、トルク、速度のうちの少なくともいずれか一つと、ログデータ保存時のタイムスタンプである。これに代えて、複数時点の任意のデータをログデータ記憶部４１に保存してもよい。
【０１８２】
ユーザは、外部インタフェース３３Ｂを介して、ログデータ記憶部４１に記憶されたログデータを取り出して、利用することができる。それらのログデータは、例えば閾値の変更等による無効電力配分手法の改善、将来の設備更新時における電力変換器５の定格皮相容量の決定等に役立てることが可能である。
【０１８３】
このように構成される本実施例も第１実施例と同様の作用効果を奏する。さらに、本実施例では、無効電力を補償できない場合に所定のログデータを保存するため、ユーザは、ログデータを原因解析または将来の設備更新等に役立てることができ、ユーザの使い勝手が向上する。
【実施例９】
【０１８４】
図３２〜図３５を用いて第９実施例を説明する。図３２は、本実施例に係るプラント電力制御システムの備える制御装置４Ｊの構成図である。本実施例の制御装置４Ｊは、有効電力予測部４２と、無効電力不足量予測部４３と、受信部２０Ｅと、送信部１５Ａとが追加されており、さらに、送信部１５Ａには力率調整装置３５が接続されており、さらに、受信部２０Ｅには無効電力予測値４４が接続されている点で、第１実施例の制御装置４と異なる。
【０１８５】
図３３は、有効電力予測部４２の構成図である。図３４は、鋼板１３とローラ１１，１２とセンサ２１の位置関係の例を示す。
【０１８６】
図３４において、圧延ローラ１１Ａ，１２Ａは、位置ＸＡに、圧延ローラ１１Ｂ，１２Ｂは位置ＸＢに、圧延ローラ１１Ｃ，１２Ｃは位置ＸＣに、それぞれ配置されたものとする。センサ２１Ａは位置ＸＡＳに、センサ２１Ｂは位置ＸＢＳに、センサ２１Ｃは位置ＸＣＳに、それぞれ配置されたものとする。図３４の左側を上流、右側を下流とし、鋼板１３は上流から下流へ移動するものとして説明する。
【０１８７】
時刻ｔ４１は、圧延ローラ１１Ａ，１２Ａによる鋼板１３の圧延が開始された状態を示す。時刻ｔ４２は、圧延ローラ１１Ａ，１２Ａによる鋼板１３の圧延が完了し、圧延ローラ１１Ａ，１２Ａよりも下流側に鋼板１３が位置した状態を示す。時刻ｔ４３は、圧延ローラ１１Ｂ，１２Ｂによる鋼板１３の圧延が開始された状態を示す。時刻ｔ４４は、圧延ローラ１１Ｂ，１２Ｂによる鋼板１３の圧延が完了し、圧延ローラ１１Ｂ，１２Ｂよりも下流側に鋼板１３が位置した状態を示す。
【０１８８】
図３３に戻る。有効電力予測部４２は、例えば、到達時刻記憶装置４４と、有効電力記憶装置４５と、速度情報記憶装置３０と、トルク情報記憶装置３１と、有効電力学習部４６と、有効電力予測値計算部４７とを備える。図中では、各構成の名称を適宜略記している。
【０１８９】
有効電力学習部４６は、各電力変換器５の将来の時点における有効電力を学習する機能である。例えば、図３４において、或る鋼板１３が電力変換器５Ａを通過した際（時刻ｔ４１から時刻ｔ４２まで）の電力変換器５Ａの有効電力をＰＡ＿ＤＢとし、同じ鋼板１３が電力変換器５Ｂを通過した際（時刻ｔ４３から時刻ｔ４４まで）の電力変換器５Ｂの有効電力をＰＢ＿ＤＢとする。電力変換器５Ａの有効電力ＰＡ＿ＤＢと電力変換器５Ｂの有効電力ＰＢ＿ＤＢとの比率を補正係数βとすると、補正係数βは、下記数２６で表される。
【０１９０】
【数２６】
2020018117.tif 000028
数２６に示す補正係数βを、速度情報やトルク情報などと関連付けて学習させることにより、鋼板１３が電力変換器５Ａを圧延中の有効電力情報ＰＡと速度情報とトルク情報と補正係数βとに基づいて、同じ鋼板１３が電力変換器５Ｂを圧延した際の有効電力ＰＢ＿ＰＲＥＤを数２７から予測することができる。
【０１９１】
【数２７】
2020018117.tif 000029
有効電力予測値計算部４７は、将来の任意の時点における有効電力を予測する機能である。将来の任意の時点ｔ＋ｔＡＲＢにおける有効電力の予測値ＰＰＲＥＤは、下記数２８で計算できる。ただし、ｔＡＲＢは任意の時間である。
【０１９２】
【数２８】
2020018117.tif 000030
数２８におけるＰｉ＿ＰＲＥＤ（ｔ＋ｔＡＲＢ）は、次のように決定される。すなわち、任意の時刻ｔ＋ｔＡＲＢと到達時刻記憶装置４４に記憶された到達時刻予測値（ｔＡ＿ＥＳＴ、ｔＢ＿ＥＳＴ，・・・，ｔＮ＿ＥＳＴ）とを比較し、任意の時刻ｔ＋ｔＡＲＢにおいて鋼板１３が到達したと予測される場合は、有効電力学習部４６で学習した有効電力予測値をＰｉ＿ＰＲＥＤ（ｔ＋ｔＡＲＢ）とする。鋼板１３が到達していないと予測される場合は、無負荷時の有効電力を有効電力予測値Ｐｉ＿ＰＲＥＤ（ｔ＋ｔＡＲＢ）とする。
【０１９３】
図３５のフローチャートを用いて、無効電力不足量予測部４３の実施する処理を説明する。
【０１９４】
制御装置４Ｊは、有効電力予測部４２から有効電力の予測値ＰＡ（ｔ＋ｔＡＲＢ），ＰＢ（ｔ＋ｔＡＲＢ），・・・，ＰＮ（ｔ＋ｔＡＲＢ）を読み込み、受信部２０Ｄから総無効電力要求量の予測値ＱＲＥＦ０（ｔ＋ｔＡＲＢ）を読み込み、定格皮相電力記憶部１９から定格皮相電力ＳＡ、ＳＢ，・・・，ＳＮを読み込む（Ｓ１００１）。
【０１９５】
制御装置４Ｊは、将来の任意の時点において供給可能な無効電力の予測値を計算する（Ｓ１００２）。将来の任意の時点ｔ＋ｔＡＲＢにおいて供給可能な無効電力の予測値ＱＰＲＥＤ（ｔ＋ｔＡＲＢ）は、下記数２９で計算できる。
【０１９６】
【数２９】
2020018117.tif 000031
制御装置４Ｊは、将来の任意の時点において供給可能な無効電力の予測値ＱＰＲＥＤ（ｔ＋ｔＡＲＢ）と総無効電力要求量の予測値ＱＲＥＦ０（ｔ＋ｔＡＲＢ）とを比較する（Ｓ１００３）。ＱＰＲＥＤ（ｔ＋ｔＡＲＢ）＞ＱＲＥＦ０（ｔ＋ｔＡＲＢ）が成立する場合（Ｓ１００３：Ｙｅｓ）、制御装置４Ｊは、ステップＳ１００４へ進む。一方、制御装置４Ｊは、ＱＰＲＥＤ（ｔ＋ｔＡＲＢ）＞ＱＲＥＦ０（ｔ＋ｔＡＲＢ）が成立しないと判定すると（Ｓ１００３：Ｎｏ）、本処理を終了する。
【０１９７】
ステップＳ１００４では、制御装置４Ｊは、力率調整装置３５に対して無効電力出力指令ＱＴＭＡＰＲＥＦを送信する。
【０１９８】
このように構成される本実施例も第１実施例と同様の作用効果を奏する。さらに、本実施例では、総無効電力要求量に対して、各電力変換器５の無効電力の余力が不足する前に、力率調整装置３５へ指令を与えることができる。これにより、本実施例では、力率調整装置３５を速やかに動作させて、力率調整装置３５の応答遅れ時間による力率の低下を抑制することができる。
【符号の説明】
【０１９９】
１：電源、２：無効電力検出装置、３：遅れ力率負荷設備、４：制御装置、５：電力変換器、６：電力変換器用トランス、７：遅れ力率負荷設備用トランス、８：電流検出器、９：電源電圧検出器、１０：電動機、１１：圧延ローラ上部、１２：圧延ローラ下部、１３：鋼板、１５：送信部、１６：無効電力指令決定部、１７：到達時刻予測部、１８：電動機配置記憶部、１９：定格皮相電力記憶部、２０：受信部、２１：センサ、２３：鋼板速度推定部、２４：実速度演算部、２５：速度補正係数学習部、２６：速度補正係数記憶部、２７：鋼板速度推定値計算部、２９：センサ検出値記憶装置、３０：速度情報記憶装置、３１：トルク情報記憶装置、３２：記憶データ変更部、３３：外部インタフェース、３４：力率調整装置用トランス、３５：力率調整装置、３６：スイッチ、３７：コンデンサ、３８：無効電力配分演算部、３９：アラーム表示部、４０：無効電力比較部、４１：ログデータ記憶部、４２：有効電力予測部、４３：無効電力不足量予測部、４４：無効電力予測値
【図１】
2020018117.tif 000032
【図２】
2020018117.tif 000033
【図３】
2020018117.tif 000034
【図４】
2020018117.tif 000035
【図５】
2020018117.tif 000036
【図６】
2020018117.tif 000037
【図７】
2020018117.tif 000038
【図８】
2020018117.tif 000039
【図９】
2020018117.tif 000040
【図１０】
2020018117.tif 000041
【図１１】
2020018117.tif 000042
【図１２】
2020018117.tif 000043
【図１３】
2020018117.tif 000044
【図１４】
2020018117.tif 000045
【図１５】
2020018117.tif 000046
【図１６】
2020018117.tif 000047
【図１７】
2020018117.tif 000048
【図１８】
2020018117.tif 000049
【図１９】
2020018117.tif 000050
【図２０】
2020018117.tif 000051
【図２１】
2020018117.tif 000052
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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