(57)【要約】【課題】常に最適な進相コンデンサの容量を簡易かつ短時間に安定設定すること。【解決手段】電力系統１の力率と有効電力とを検出し、異なる容量を含む複数の進相コンデンサＣ１〜Ｃｎを投入し、または遮断して電力系統１の力率を制御する自動力率制御装置１０であって、設定された目標力率と現在の有効電力とから目標無効電力を算出するとともに、現在の力率と現在の有効電力とから現在の無効電力を算出する算出部１３と、複数の進相コンデンサの任意数の組合せ容量を変数とし、現在の無効電力に現在投入済みの進相コンデンサ容量を加算した加算値から前記組合せ容量を減算した値が所定の力率進み側無効電力制限値を超え、所定の力率遅れ側無効電力制限値以下となる制約下で、前記加算値から前記目標無効電力および前記組合せ容量を減算した値の絶対値が最小となる最適化演算を行い、このときの進相コンデンサの組合せを出力する最適化演算部１５とを備える。【選択図】図１
2010233410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統の力率と有効電力とを検出し、異なる容量を含む複数の進相コンデンサを投入し、または遮断することによって前記電力系統の力率を制御する自動力率制御装置であって、
設定された目標力率と現在の有効電力とから目標無効電力を算出するとともに、現在の力率と現在の有効電力とから現在の無効電力を算出する算出部と、
前記複数の進相コンデンサの任意数の組合せ容量を変数とし、現在の無効電力に現在投入済みの進相コンデンサ容量を加算した加算値から前記組合せ容量を減算した値が所定の力率進み側無効電力制限値を超え、所定の力率遅れ側無効電力制限値以下となる制約下で、前記加算値から前記目標無効電力および前記組合せ容量を減算した値の絶対値が最小となる最適化演算を行い、このときの前記進相コンデンサの組合せを出力する最適化演算部と、
前記最適化演算部から出力された組合せの進相コンデンサを前記投入済みの進相コンデンサに替えて投入させる切替出力を行う切替出力部と、
を備えたことを特徴とする自動力率制御装置。
【請求項２】
前記最適化演算部は、現在の無効電力に現在投入済みの進相コンデンサ容量を加算した加算値から前記組合せ容量を減算した値が前記所定の力率進み側無効電力制限値未満の場合、前記加算値から前記目標無効電力および前記組合せ容量を減算した値の絶対値に、所定の重みを加算した値が最小となる最適化演算を行うことを特徴とする請求項１に記載の自動力率制御装置。
【請求項３】
前記組合せ容量が同じで進相コンデンサの組合せが異なる場合、現在投入済みの進相コンデンサの遮断数の少ない組合せを選択出力する判定部を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の自動力率制御装置。
【請求項４】
前記判定部は、
各進相コンデンサの識別値に対応し、進相コンデンサが投入される場合にビット１を立てたビットパターンを生成するビットパターン生成回路と、
現在投入済みのビットパターンと判定対象のビットパターンとの排他的論路和を演算するＥＸＯＲ回路と、判定対象のビットパターンを反転するＮＯＴ回路と、前記ＥＸＯＲ回路の出力と前記ＮＯＴ回路との出力の論理積をとるＡＮＤ回路と、該ＡＮＤ回路の出力ビットパターンのビットをカウントするビットカウンタとを有して遮断数を算出するパターン比較回路と、
を備え、前記パターン比較回路の出力値が最も小さい判定対象のビットパターンをもつ組合せを、進相コンデンサの遮断数が最も少ない組合せとして選択出力することを特徴とする請求項３に記載の自動力率制御装置。
【請求項５】
電力系統の力率と有効電力とを検出し、異なる容量を含む複数の進相コンデンサを投入し、または遮断することによって前記電力系統の力率を制御する自動力率制御方法であって、
設定された目標力率と現在の有効電力とから目標無効電力を算出するとともに、現在の力率と現在の有効電力とから現在の無効電力を算出する算出ステップと、
前記複数の進相コンデンサの任意数の組合せ容量を変数とし、現在の無効電力に現在投入済みの進相コンデンサ容量を加算した加算値から前記組合せ容量を減算した値が所定の力率進み側無効電力制限値を超え、所定の力率遅れ側無効電力制限値以下となる制約下で、前記加算値から前記目標無効電力および前記組合せ容量を減算した値の絶対値が最小となる最適化演算を行い、このときの前記進相コンデンサの組合せを出力する最適化演算ステップと、
前記最適化演算ステップから出力された組合せの進相コンデンサを前記投入済みの進相コンデンサに替えて投入させる切替出力を行う切替出力ステップと、
を含むことを特徴とする自動力率制御方法。
【請求項６】
前記最適化演算ステップは、現在の無効電力に現在投入済みの進相コンデンサ容量を加算した加算値から前記組合せ容量を減算した値が前記所定の力率進み側無効電力制限値未満の場合、前記加算値から前記目標無効電力および前記組合せ容量を減算した値の絶対値に、所定の重みを加算した値が最小となる最適化演算を行うことを特徴とする請求項５に記載の自動力率制御方法。
【請求項７】
前記組合せ容量が同じで進相コンデンサの組合せが異なる場合、現在投入済みの進相コンデンサの遮断数の少ない組合せを選択出力する判定ステップを含むことを特徴とする請求項５または６に記載の自動力率制御方法。
【請求項８】
前記判定ステップは、
各進相コンデンサの識別値に対応し、進相コンデンサが投入される場合にビット１を立てたビットパターンを生成するビットパターン生成ステップと、
現在投入済みのビットパターンと判定対象のビットパターンとの排他的論路和を演算し、判定対象のビットパターンを反転した値と前記排他的論理和の出力値と論理積をとり、該論理積の出力ビットパターンのビットをカウントして遮断数を算出するパターン比較ステップと、
を含み、前記パターン比較ステップの出力値が最も小さい判定対象のビットパターンをもつ組合せを、進相コンデンサの遮断数が最も少ない組合せとして選択出力することを特徴とする請求項７に記載の自動力率制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力系統の力率を自動的に改善する自動力率制御装置および自動力率制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力系統における無効電力は、一般に遅れ力率であり、この無効電力が所定限度より遅れたときに進相コンデンサを投入し、所定限度より進んだときに進相コンデンサを遮断することによって、この電力系統の力率を改善することができる。
【０００３】
ここで、特許文献１には、電力系統の電圧、電流から無効電力、力率を検出する検出部、目標力率などの各種動作条件を整定する動作条件整定部、この動作条件をもとに進相コンデンサ容量の投入／遮断レベルを算出する演算部、複数の異なる容量の進相コンデンサの中から選択した進相コンデンサを電力系統に対して投入、遮断する出力部などを備え、電力系統からの検出情報をもとに異なる容量の進相コンデンサを選択的に投入もしくは遮断して電力系統の力率改善を図る自動力率調整装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３１１４２７９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、異なる容量を含む複数の進相コンデンサの組合せパターンを作成して力率制御を行う場合、予め投入する進相コンデンサの組合せパターンを決定しておく必要があるとともに、進相コンデンサの容量変更や進相コンデンサの追加などを行う場合、その都度、進相コンデンサの組合せパターンを作成し直す必要があり、手間がかかるという問題点があった。特に、進相コンデンサの数が増大するに従って指数関数的に組合せパターンが増大する。
【０００６】
一方、進相コンデンサの組合せパターンを用いずに、進相コンデンサの容量の小さい順に投入し、進相コンデンサの容量の大きい順に遮断する制御を行う場合、投入、遮断が繰り返すハンチング状態となり、所望範囲の力率に制御することができない場合が発生するという問題点があった。
【０００７】
たとえば、４つの進相コンデンサがあり、それぞれ５０ｋｖａｒ、５０ｋｖａｒ、７５ｋｖａｒ、１００ｋｖａｒの容量で、現在、５０ｋｖａｒ、５０ｋｖａｒ、７５ｋｖａｒの進相コンデンサが投入済みで、１００ｋｖａｒの進相コンデンサが未投入である場合であって、図１５に示すような状態で進相コンデンサの投入が必要になった場合、図１６に示すように、１００ｋｖａｒの進相コンデンサの投入と遮断とが繰り返され、いずれの状態であっても、所定範囲内の力率に収まることがない。
【０００８】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、常に最適な進相コンデンサの容量を簡易かつ短時間に安定設定することができる自動力率制御装置および自動力率制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる自動力率制御装置は、電力系統の力率と有効電力とを検出し、異なる容量を含む複数の進相コンデンサを投入し、または遮断することによって前記電力系統の力率を制御する自動力率制御装置であって、設定された目標力率と現在の有効電力とから目標無効電力を算出するとともに、現在の力率と現在の有効電力とから現在の無効電力を算出する算出部と、前記複数の進相コンデンサの任意数の組合せ容量を変数とし、現在の無効電力に現在投入済みの進相コンデンサ容量を加算した加算値から前記組合せ容量を減算した値が所定の力率進み側無効電力制限値を超え、所定の力率遅れ側無効電力制限値以下となる制約下で、前記加算値から前記目標無効電力および前記組合せ容量を減算した値の絶対値が最小となる最適化演算を行い、このときの前記進相コンデンサの組合せを出力する最適化演算部と、前記最適化演算部から出力された組合せの進相コンデンサを前記投入済みの進相コンデンサに替えて投入させる切替出力を行う切替出力部と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、この発明にかかる自動力率制御装置は、上記の発明において、前記最適化演算部は、現在の無効電力に現在投入済みの進相コンデンサ容量を加算した加算値から前記組合せ容量を減算した値が前記所定の力率進み側無効電力制限値未満の場合、前記加算値から前記目標無効電力および前記組合せ容量を減算した値の絶対値に、所定の重みを加算した値が最小となる最適化演算を行うことを特徴とする。
【００１１】
また、この発明にかかる自動力率制御装置は、上記の発明において、前記組合せ容量が同じで進相コンデンサの組合せが異なる場合、現在投入済みの進相コンデンサの遮断数の少ない組合せを選択出力する判定部を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、この発明にかかる自動力率制御装置は、上記の発明において、前記判定部は、各進相コンデンサの識別値に対応し、進相コンデンサが投入される場合にビット１を立てたビットパターンを生成するビットパターン生成回路と、現在投入済みのビットパターンと判定対象のビットパターンとの排他的論路和を演算するＥＸＯＲ回路と、判定対象のビットパターンを反転するＮＯＴ回路と、前記ＥＸＯＲ回路の出力と前記ＮＯＴ回路との出力の論理積をとるＡＮＤ回路と、該ＡＮＤ回路の出力ビットパターンのビットをカウントするビットカウンタとを有して遮断数を算出するパターン比較回路と、を備え、前記パターン比較回路の出力値が最も小さい判定対象のビットパターンをもつ組合せを、進相コンデンサの遮断数が最も少ない組合せとして選択出力することを特徴とする。
【００１３】
また、この発明にかかる自動力率制御方法は、電力系統の力率と有効電力とを検出し、異なる容量を含む複数の進相コンデンサを投入し、または遮断することによって前記電力系統の力率を制御する自動力率制御方法であって、設定された目標力率と現在の有効電力とから目標無効電力を算出するとともに、現在の力率と現在の有効電力とから現在の無効電力を算出する算出ステップと、前記複数の進相コンデンサの任意数の組合せ容量を変数とし、現在の無効電力に現在投入済みの進相コンデンサ容量を加算した加算値から前記組合せ容量を減算した値が所定の力率進み側無効電力制限値を超え、所定の力率遅れ側無効電力制限値以下となる制約下で、前記加算値から前記目標無効電力および前記組合せ容量を減算した値の絶対値が最小となる最適化演算を行い、このときの前記進相コンデンサの組合せを出力する最適化演算ステップと、前記最適化演算ステップから出力された組合せの進相コンデンサを前記投入済みの進相コンデンサに替えて投入させる切替出力を行う切替出力ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、この発明にかかる自動力率制御方法は、上記の発明において、前記最適化演算ステップは、現在の無効電力に現在投入済みの進相コンデンサ容量を加算した加算値から前記組合せ容量を減算した値が前記所定の力率進み側無効電力制限値未満の場合、前記加算値から前記目標無効電力および前記組合せ容量を減算した値の絶対値に、所定の重みを加算した値が最小となる最適化演算を行うことを特徴とする。
【００１５】
また、この発明にかかる自動力率制御方法は、上記の発明において、前記組合せ容量が同じで進相コンデンサの組合せが異なる場合、現在投入済みの進相コンデンサの遮断数の少ない組合せを選択出力する判定ステップを含むことを特徴とする。
【００１６】
また、この発明にかかる自動力率制御方法は、上記の発明において、前記判定ステップは、各進相コンデンサの識別値に対応し、進相コンデンサが投入される場合にビット１を立てたビットパターンを生成するビットパターン生成ステップと、現在投入済みのビットパターンと判定対象のビットパターンとの排他的論路和を演算し、判定対象のビットパターンを反転した値と前記排他的論理和の出力値と論理積をとり、該論理積の出力ビットパターンのビットをカウントして遮断数を算出するパターン比較ステップと、を含み、前記パターン比較ステップの出力値が最も小さい判定対象のビットパターンをもつ組合せを、進相コンデンサの遮断数が最も少ない組合せとして選択出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、最適化演算部が、複数の進相コンデンサの任意数の組合せ容量を変数とし、現在の無効電力に現在投入済みの進相コンデンサ容量を加算した加算値から前記組合せ容量を減算した値が所定の力率進み側無効電力制限値を超え、所定の力率遅れ側無効電力制限値以下となる制約下で、前記加算値から前記目標無効電力および前記組合せ容量を減算した値の絶対値が最小となる最適化演算を行い、このときの前記進相コンデンサの組合せを出力するようにしているので、常に最適な進相コンデンサの容量を簡易かつ短時間に安定設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、この発明の実施の形態である自動力率制御装置の概要構成を示す模式図である。
【図２】図２は、この発明の実施の形態である自動力率制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は、力率と無効電力と進相コンデンサの容量との関係を示す図である。
【図４】図４は、ペナルティ関数の場合分けに対応する領域を示す図である。
【図５】図５は、ペナルティ関数を導入した場合としない場合とを比較する図である。
【図６】図６は、遮断数の少ない組合せパターンを選択する場合の投入済み組合せパターンの一例を示す図である。
【図７】図７は、遮断数の少ない組合せパターンを選択する場合の力率と無効電力と進相コンデンサの容量との関係を示す図である。
【図８】図８は、比較対象となる組合せパターンのバイナリ変換を説明する図である。
【図９】図９は、パターン比較回路の一例を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、パターン比較回路による比較結果の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、パターン比較回路による比較結果の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、パターン比較回路による比較結果の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、パターン比較回路による比較結果の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、パターン比較回路による比較結果の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、従来の組合せパターンを用いないで力率制御を行う場合の力率と無効電力と進相コンデンサの容量との関係を示す図である。
【図１６】図１６は、図１５による力率制御を行った場合に生じるハンチング状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態である自動力率制御装置および自動力率制御方法について説明する。
【００２０】
図１は、この発明の実施の形態である自動力率制御装置の概要構成を示す模式図である。図１に示すように、この自動力率制御装置１０は、電圧検出部１１、電流検出部１２、算出部１３、制御部１４，最適化演算部１５、判定部１６、および切替出力部１７を有する。自動力率制御装置１０は、電力系統１の力率をモニタし、この力率が所定範囲となるように、開閉器２０を制御して、異なる容量を含む複数の進相コンデンサＣ１〜Ｃｎの電力系統１への投入あるいは遮断を行うようにしている。
【００２１】
電圧検出部１１および電流検出部１２は、それぞれ電力系統１から電圧変成器２および電流変成器３を介して電力系統１の電圧および電流を検出する。算出部１３は、電圧検出部１１が検出した電圧と電流検出部１２が検出した電流とをもとに、力率、有効電力を求め、この力率と有効電力を用いて無効電力を算出する。具体的には、目標力率と現在の有効電力とをもとに目標無効電力を算出する。また、現在の力率と現在の有効電力とをもとに現在の無効電力を算出する。最適化演算部１５は、目標無効電力と、投入すべき任意数の進相コンデンサＣ１〜Ｃｎの合計容量との偏差が最小となるときの進相コンデンサＣ１〜Ｃｎの組合せを探索する最適化演算を行う。判定部１６は、同じ容量の進相コンデンサＣ１〜Ｃｎの組合せが複数ある場合に、現在投入済みの進相コンデンサの遮断数が最も少ない組合せパターンを選択出力する。制御部１４は、最適化演算部１５あるいは判定部１６から出力された進相コンデンサの組合せに対応する進相コンデンサを投入する指示を切替出力部１７を介して開閉器２０に出力する。この場合、既に投入済みの進相コンデンサと新たに投入する進相コンデンサとが同じである場合、そのまま投入状態を維持させる。
【００２２】
ここで、図２に示したフローチャートを参照して、制御部１４による自動力率制御処理手順について説明する。まず、制御部１４は、算出部１３に対して目標無効電力および無効電力現在値を算出させる（ステップＳ１０１）。その後、最適化演算部１５によって目標無効電力との偏差が最も小さくなるときの進相コンデンサの組合せを探索する最適化演算処理を行う（ステップＳ１０２）。その後、同じ容量をもつ進相コンデンサの組合せが複数あるか否かを判断し（ステップＳ１０３）、組合せが複数ある場合（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）には、判定部１６によって、遮断数が最も少ない組合せを選択する選択処理を行わせる（ステップＳ１０４）。そして、同じ組合せが複数ない場合（ステップＳ１０３，Ｎｏ）における進相コンデンサの１つの組合せ、あるいはステップＳ１０４によって選択された１つの組合せを開閉器２０側に出力する切替処理を行う（ステップＳ１０５）。その後、本処理に対する終了指示があったか否かを判断し（ステップＳ１０６）、終了指示があった場合（ステップＳ１０６，Ｙｅｓ）には、本処理を終了し、終了指示がない場合（ステップＳ１０６，Ｎｏ）には、ステップＳ１０１に移行して上述した処理を繰り返す。
【００２３】
ここで、最適化演算処理についてさらに説明する。図３は、力率と無効電力との関係を示す図である。最適化演算部１５は、次式（１）を、次式（２）の制約条件のもとに演算する。
Ｍｉｎ｛｜ΣＳＣＡ＋ＰＶ−Ｑ０−ΣＳＣ−ＳＵＭ｜｝                        …（１）
進み側無効電力制限値＜ΣＳＣＡ＋ＰＶ−ΣＳＣ−ＳＵＭ≦遅れ側無効電力制限値
…（２）
ここで、ΣＳＣＡは、自動投入済進相コンデンサの合計容量であり、ＰＶは、現在の力率と現在の有効電力とから算出される無効電力現在値であり、Ｑ０は、目標力率θ０と現在の有効電力とから算出される目標無効電力であり、ΣＳＣ−ＳＵＭは、進相コンデンサの組合せによる合計容量である。ここで、ΣＳＣ−ＳＵＭは、変数であり、式（１）が最小となるときの変数ΣＳＣ−ＳＵＭの進相コンデンサの組合せが最適解となって出力される。なお、図３に示すように、無効電力現在値ＰＶの符号は、遅れでプラス（＋）となり、進みでマイナス（−）となる。同様に、目標無効電力Ｑ０の符号も、遅れでプラス（＋）となり、進みでマイナス（−）となる。
【００２４】
式（１）は、図３に示すように、目標無効電力Ｑ０と、進相コンデンサ組合せの合計容量であるΣＳＣ−ＳＵＭとの偏差εを最小にすることを意味する。その際、式（２）に示す制約条件を満足する必要がある。式（２）は、図３に示すように、進み側の制限力率θＬＥＡＤと、遅れ側の制限力率θＬＡＧとの範囲内収まる力率の無効電力となることを条件としている。なお、図３において、ΣＳＣＭは、手動により投入済みの進相コンデンサの合計容量である。
【００２５】
（ペナルティ関数の導入）
ここで、この実施の形態では、式（１）の最適解を求める際に、ペナルティ関数Ｐｘを導入している。このペナルティ関数Ｐｘは、式（２）に示した制約条件と同じである（ΣＳＣＡ＋ＰＶ−ΣＳＣ−ＳＵＭ）の値が、進み側無効電力制限値未満の場合に、Ｐｘ＝α１を与え、それ以外、すなわち、（ΣＳＣＡ＋ＰＶ−ΣＳＣ−ＳＵＭ）の値が、進み側無効電力制限値以上の場合に、Ｐｘ＝０とする関数である（図４参照）。すなわち、
Ｐｘ＝α１  （（ΣＳＣＡ＋ＰＶ−ΣＳＣ−ＳＵＭ）＜進み側無効電力制限値  のとき）
Ｐｘ＝０    （（ΣＳＣＡ＋ＰＶ−ΣＳＣ−ＳＵＭ）≧進み側無効電力制限値  のとき）
となる。
【００２６】
そして、式（１）に示した演算式にペナルティ関数Ｐｘを加算して演算する。すなわち、式（１）に替えて次式（３）を満足する最適解ΣＳＣ−ＳＵＭを探索する。
Ｍｉｎ｛｜ΣＳＣＡ＋ＰＶ−Ｑ０−ΣＳＣ−ＳＵＭ｜＋Ｐｘ｝                    …（３）
ここで、たとえばα１＝（進相コンデンサの最大容量）×（制御対象進相コンデンサの現在数）としている。
【００２７】
このペナルティ関数Ｐｘを加えて最適解を求めると、進み側無効電力制限値を越えた進相コンデンサの組合せを選択する可能性を低くすることができる。たとえば、図５に示すように、進相コンデンサが１つも投入されていない状態で、かつ投入できる進相コンデンサが、１００ｋｖａｒが１つと、１５０ｋｖａｒが１つの２つである場合を考える。なお、進み側制限力率θＬＥＡＤ＝０（すなわち進み側無効電力制限値＝０）で、無効電力現在値ＰＶ＝１４０ｋｖａｒ、目標無効電力Ｑ０＝１０ｋｖａｒとすると、ペナルティ関数Ｐｘを用いず式（１）を用いた演算を行うと、偏差εの無効電力絶対値Ｑ１は、１００ｋｖａｒの進相コンデンサが投入される場合には、
Ｑ１＝｜ΣＳＣＡ＋ＰＶ−Ｑ０−ΣＳＣ−ＳＵＭ｜
＝｜０＋１４０―１０−１００｜
＝３０（ｋｖａｒ）
となり、１５０ｋｖａｒの進相コンデンサが投入された場合の偏差εの無効電力絶対値Ｑ２は、
Ｑ２＝｜ΣＳＣＡ＋ＰＶ−Ｑ０−ΣＳＣ−ＳＵＭ｜
＝｜０＋１４０―１０−１５０｜
＝２０（ｋｖａｒ）
となり、Ｑ１＞Ｑ２であるので、Ｑ２を最小値として算出する。この場合、Ｑ２＝２０（ｋｖａｒ）と目標無効電力Ｑ０＝１０（ｋｖａｒ）との間の偏差は、進み側無効電力制限値＝０（ｋｖａｒ）と目標無効電力Ｑ０＝１０（ｋｖａｒ）との間の偏差よりも大きく、進み側無効電力制限値＝０（ｋｖａｒ）を越えてしまう。
【００２８】
これに対し、ペナルティ関数Ｐｘを用いると、
α１＝１５０×２
＝３００
である。
１００ｋｖａｒの進相コンデンサがと投入される場合には、
Ｑ１Ｐ＝（｜ΣＳＣＡ＋ＰＶ−Ｑ０−ΣＳＣ−ＳＵＭ｜＋Ｐｘ）
＝（｜０＋１４０―１０−１００｜＋０）
＝３０（ｋｖａｒ）
となり、１５０ｋｖａｒの進相コンデンサが投入された場合、
Ｑ２Ｐ＝（｜ΣＳＣＡ＋ＰＶ−Ｑ０−ΣＳＣ−ＳＵＭ｜＋Ｐｘ）
＝（｜０＋１４０―１０−１５０｜＋（１５０×２））
＝３２０（ｋｖａｒ）
となり、Ｑ１Ｐ＜Ｑ２Ｐであるので、Ｑ１Ｐを最小値として算出する。この場合、Ｑ１Ｐ＝３０（ｋｖａｒ）と目標無効電力Ｑ０＝１０（ｋｖａｒ）との間の偏差は、進み側無効電力制限値＝０（ｋｖａｒ）と目標無効電力Ｑ０＝１０（ｋｖａｒ）との間の偏差を越えるが、進み側無効電力制限値＝０（ｋｖａｒ）を越えない（図５参照）。したがって、ペナルティ関数Ｐｘを導入することによって、高い確率で、改善後の無効電力値を制約条件内とすることができ、安定した力率改善を行うことができる。
【００２９】
この実施の形態では、式（１）あるいは式（３）に示した関数を用いて、制約条件下で、改善後の無効電力に対応した力率と目標力率θ０に対応した目標無効電力Ｐ０との無効電力偏差εが最小となる最適な進相コンデンサの組合せを探索して、この探索した組合せの進相コンデンサを投入するようにしているので、常に最適な進相コンデンサの容量を簡易かつ短時間に安定設定することができる。
【００３０】
（判定部の導入）
ところで、最適解として、組合せ容量が同じで進相コンデンサの組合せが異なる複数の解が出力される場合がある。この場合、判定部１６は、現在投入済みの進相コンデンサの遮断数の少ない組合せを選択出力する。この判定部１６の具体的な動作について説明する。
【００３１】
まず、前提として、現在図７に示すように、７５ｋｖａｒ×２、１０ｋｖａｒ×１、５０ｋｖａｒ×３の６つの進相コンデンサがあり、現在投入済みの進相コンデンサが２つで、５０ｋｖａｒ×２＝１００ｋｖａｒの容量である場合（図６参照）に、負荷の増大によって、合計１５０ｋｖａｒの進相コンデンサの容量を投入する必要がある場合を考える（図６参照）。
【００３２】
この場合、上述した式（１）または式（３）によって得られた進相コンデンサの組合せは、図８に示すように、１５０ｋｖａｒの容量を実現する５つの組合せパターンが最適解として得られる（図８（ａ）参照）。そこで、判定部１６は、この５つの組合せパターンを各進相コンデンサの識別値（名称）に対応してビット配置した６ビットのバイナリ値に変換する（図８（ｂ）参照）。この変換に際して、進相コンデンサが投入される場合にはビット「１」を立て、投入されない場合には、ビット「０」としている。たとえば、各進相コンデンサの名称が、「１号ＳＣ」（５０ｋｖａｒ）、「２号ＳＣ」（５０ｋｖａｒ）、「３号ＳＣ」（５０ｋｖａｒ）、「４号ＳＣ」（１００ｋｖａｒ）、「５号ＳＣ」（７５ｋｖａｒ）、「６号ＳＣ」（７５ｋｖａｒ）である場合で、ビットパターン生成回路によって、低ビット側から「１号ＳＣ」、「２号ＳＣ」、「３号ＳＣ」、「４号ＳＣ」、「５号ＳＣ」、「６号ＳＣ」をビット配置する（図８（ｃ）参照）。この場合、現在投入済みの組合せパターンは、「０００１１０」と変換される。
【００３３】
ここで、５つの組合せパターンが、それぞれ図８に示すように、「１１００００」、「００１１００」、「００１０１０」、「００１００１」、「０００１１１」であり、上述したように、現在投入済みの組合せパターンが、「０００１１０」である場合、図９に示したパターン比較回路を用いて、遮断数の少ない組合せを最適組合せとして選択する。このパターン比較回路は、現在投入済みの組合せパターンのバイナリ値Ｂ１と、各比較対象の組合せパターンの各バイナリ値Ｂ１〜Ｂ５（Ｂｘ）とを比較し、出力値が最小値となる組合せパターンを最適組合せパターンとして選択する。
【００３４】
このパターン比較回路は、図９に示すように、まずＥＸＯＲ回路３１によって、バイナリ値Ｂ０とバイナリ値Ｂｘとの排他的論理和を演算するとともに、ＮＯＴ回路３２によってバイナリ値Ｂｘの反転を演算する。その後、ＡＮＤ回路３３が、排他的論理和の値と反転値との論理積をとり、ビットカウンタ３４がこの論理積を示すビットの「１」の数をカウントして出力する。この出力値は、現在投入済みの進相コンデンサの遮断数を示すことなる。
【００３５】
具体的に、５つの組合せパターン「１」〜「５」（バイナリ値Ｂ１〜Ｂ５）は、図１０〜図１４に示すように、現在投入済みの組合せパターン（バイナリ値Ｂ０）と比較される。その結果、５つの組合せパターン「１」〜「５」の出力値は、それぞれ「２」、「１」、「１」、「２」、「０」となり、値が最も小さい組合せパターン５が、最適組合せパターンとして選択される。この場合、現在投入されている「３号ＳＣ」と「２号ＳＣ」とは投入状態が維持され、新たに「１号ＳＣ」を投入することになり、遮断数が０となる。
【００３６】
なお、パターン比較回路を用いても、同一の遮断数となる組合せが複数ある場合には、予め設定された優先条件にしたがって選択すればよい。たとえば、進相コンデンサに割り当てられた名称である号機の番号の小さい方を有する組合せを優先的に選択するとよい。その他、複数の優先条件をもちいて選択することが好ましい。いずれにしても、選択された組合せは、同一の遮断数を有するので、いずれが選択されてもよい。
【００３７】
また、上述した実施の形態では、進相コンデンサの投入・遮断による自動力率制御を行うものであったが、同様な構成および処理によって、進相コンデンサの投入・遮断による自動無効電力制御を行うことができる。すなわち、制御対象を力率を基準にするか、無効電力を基準にするかの違いである。
【符号の説明】
【００３８】
１  電力系統
２  電圧変成器
３  電流変成器
１０  自動力率制御装置
１１  電圧検出部
１２  電流検出部
１３  算出部
１４  制御部
１５  最適化演算部
１６  判定部
１７  切替出力部
２０  開閉器
Ｃ１〜Ｃｎ  進相コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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