(57)【要約】【課題】装置余力容量等の演算に時間がかかってしまい、本来、急峻な変動の無効電力を補償するべき時点で、切替が遅れることで、最適な補償ができず、補償性能を低下させてしまうという従来技術における問題点を解消する。【解決手段】炉状態に応じて昇降制御される電極を有する電気炉が負荷として存在する電力系統において、負荷の無効電力によって発生する電圧フリッカを抑制するために、電力系統に接続した無効電力補償装置を制御する制御方法において、負荷の無効電力を急峻に変動する無効電力成分と、比較的ゆっくり変動する無効電力成分とに分離して検出し、  常時は、急峻に変動する無効電力成分のみならず比較的ゆっくり変動する無効電力成分の全部又は一部を含めて補償しておき、電気炉の電極昇降制御のために演算される電極の速度指令値が予め設定した限界値を越えた際に、一定時間の間、急峻に変動する無効電力成分のみを補償するように、補償すべき無効電力を切替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉状態に応じて昇降制御される電極を有する電気炉が負荷として存在する電力系統において、負荷の無効電力によって発生する電圧フリッカを抑制するために、電力系統に接続した無効電力補償装置を制御する制御方法において、
負荷の無効電力を急峻に変動する無効電力成分と、比較的ゆっくり変動する無効電力成分とに分離して検出し、
常時は、急峻に変動する無効電力成分のみならず比較的ゆっくり変動する無効電力成分の全部又は一部を含めて補償しておき、電気炉の電極昇降制御のために演算される電極の速度指令値が予め設定した限界値を越えた際に、一定時間の間、急峻に変動する無効電力成分のみを補償するように、補償すべき無効電力を切替えることを特徴とする無効電力補償装置の制御方法。
【請求項２】
急峻に変動する無効電力成分のみを補償した場合の無効電力補償装置の余力容量値を演算し、常時における比較的ゆっくり変動する無効電力成分の補償については、その演算した余力容量値の制限内で補償することを特徴とする請求項１記載の無効電力補償装置の制御方法。
【請求項３】
急峻に変動する無効電力成分のみの補償への切替は、前記余力容量値を強制的に零に切替えることによって行なうことを特徴とする請求項２記載の無効電力補償装置の制御方法。
【請求項４】
炉状態に応じて昇降制御される電極を有する電気炉が負荷（４）として存在する電力系統において負荷（４）の無効電力によって発生する電圧フリッカを抑制するために、電力系統に接続した無効電力補償装置（１）を制御する制御装置において、
負荷（４）の無効電力（Ｑ１）を急峻に変動する無効電力成分（ΔＱ）と比較的ゆっくり変動する無効電力成分（Ｑ２）とに分離して検出する無効電力検出手段（１０，１１，１４）と、
前記電気炉の電極昇降制御装置（３５）内で電極の昇降制御のために演算される速度指令値（Ｎｄ）を受け取って予め設定した限界値と比較する比較手段（３８）と、
速度指令値（Ｎｄ）が限界値を越えた際に前記比較手段（３８）が発生する出力信号に応答して一定時間持続する時限信号を発生する時限手段（３６）と、
常時は、急峻に変動する無効電力成分（ΔＱ）のみならず比較的ゆっくり変動する無効電力成分（Ｑ２）の全部又は一部を含めた無効電力を補償無効電力指令値として選択し、前記時限手段（３６）が時限信号を発生している間は、急峻に変動する無効電力成分のみを補償無効電力指令値として選択する切替手段（３７）と、
前記切替手段（３７）によって選択された補償無効電力指令値に基づいて無効電力補償装置（１）のための制御信号を生成する制御手段（１２）と、
を有することを特徴とする無効電力補償装置の制御装置。
【請求項５】
急峻に変動する無効電力成分（ΔＱ）のみを補償した場合の無効電力補償装置（１）の余力容量値を演算する演算部と、当該余力容量値を上回らないように比較的ゆっくり変動する無効電力成分（Ｑ２）を制限して出力する制限部とを有する余力容量演算手段（１５）と、
急峻に変動する無効電力成分（ΔＱ）に前記制限部の出力を加算して、前記切替手段（３７）が常時において選択すべき補償無効電力指令値として出力する加算手段（１６）と、を有することを特徴とする請求項４記載の無効電力補償装置の制御装置。
【請求項６】
前記切替手段（３７）は、前記加算手段（１６）に導かれる前記制限手段の出力を、前記時限信号に応答して強制的に零に切替えるように構成されていることを特徴とする請求項５記載の無効電力補償装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉状態に応じて昇降制御される電極を有する電気炉が負荷として存在する電力系統において負荷の無効電力によって発生する電圧フリッカを抑制するために、電力系統に接続した無効電力補償装置を制御する無効電力補償装置の制御方法および制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
炉状態に応じて昇降制御される電極を有する電気炉、いわゆるアーク炉が負荷として存在する電力系統では、負荷の無効電力によって発生する電圧フリッカを抑制するために、無効電力補償装置が設置される。
【０００３】
図２に、この種の無効電力補償装置の一例を示す。図２においては、電力系統２に系統インピーダンス３を介して接続されているアーク炉負荷４に無効電力補償装置１が並列接続されている。この無効電力補償装置１は、サイリスタ５、リアクトル６、コンデンサ７、変成器８、変流器９、制御装置１３から構成されている。無効電力補償装置１の動作としては、電圧フリッカを抑制するために、負荷４が発生する無効電力を補償する。負荷４が発生する無効電力Ｑｆ、無効電力補償装置１の無効電力をＱｔ、系統の無効電力をＱｓ（＝Ｑｆ−Ｑｔ）とすると、Ｑｔ＝Ｑｆとなるように無効電力補償装置を制御することで系統の無効電力Ｑｓ＝０となり、系統電圧の電圧変動を抑制することができ、電圧フリッカを抑制することができる。
【０００４】
無効電力補償装置を負荷の無効電力に応じて制御するために、負荷の無効電力を急峻に変動する無効電力成分と、比較的ゆっくり変動する無効電力成分とに分離して検出し、両無効電力成分に基づいて、補償すべき無効電力を指令する制御装置は公知である（例えば、特許文献１参照）。この公知の制御装置を図３に示す。図３の制御装置１３は図２の無効電力補償装置１の制御装置１３として用いられ、従って、図３における変成器８、変流器９は図２のものに対応する。変成器８は系統電圧Ｖｓを検出し、変流器９は負荷電流Ｉｆを検出する。制御装置１３は、無効電力検出回路１０および１１、減算器１４、余力容量演算器１５、点弧角制御回路１２によって構成されている。
【０００５】
検出された系統電圧Ｖｓおよび負荷電流Ｉｆを用いて、無効電力検出回路１０が負荷４の無効電力Ｑ１を演算し、無効電力検出回路１１が負荷４の比較的ゆっくりと変動する無効電力Ｑ２を演算する。従って、減算器１４において、無効電力検出回路１０が演算した負荷４の無効電力Ｑ１から、無効電力演算回路１１が演算した比較的ゆっくりと変動する無効電力Ｑ２を減算することにより、負荷４の急峻に変動する無効電力成分ΔＱ（Ｑ１−Ｑ２）を求めることができる。結果的に、負荷４の無効電力Ｑ１が、急峻に変動する無効電力成分ΔＱと比較的ゆっくりと変動する無効電力成分Ｑ２とを含むことになり、負荷の無効電力Ｑ１が、急峻に変動する無効電力成分ΔＱと、比較的ゆっくり変動する無効電力成分Ｑ２とに分離して検出されているといえる。
【０００６】
ここで、無効電力を補償するにあたり、負荷４の無効電力Ｑ１（＝ΔＱ＋Ｑ２）を補償する方法と、負荷４の急峻に変動する無効電力ΔＱを補償する方法との２通りがあることになるが、フリッカを抑制する場合、急峻に変動する無効電力ΔＱを補償すればよい。しかし、比較的ゆっくりと変動する無効電力Ｑ２が残るため補償後の力率は良くならない。また、負荷４の無効電力Ｑ１を補償する場合は、力率は良くなるが、無効電力補償装置１の補償容量には経済的な設計上から限界があるためフリッカを抑制するには充分ではない。このため、従来技術は、急峻に変動する無効電力を補償することでフリッカを抑制し、余力があれば、力率の補償まで行なうという方法である。
【０００７】
そのために、図３に示すとおり余力容量演算回路１５が設けられている。余力容量演算回路１５は、両無効電力検出器１０および１１の演算出力を用いて、無効電力補償装置１の余力容量を演算し、その演算した余力容量の限度内で、比較的ゆっくり変動する無効電力成分Ｑ２の一部又は全部を追加補償分として加算器１６に入力する。余力容量演算回路１５は、急峻に変動する無効電力成分ΔＱのみを補償した場合の無効電力補償装置１の余力容量値を演算する演算部と、当該余力容量値を上回らないように比較的ゆっくり変動する無効電力成分Ｑ２を制限して出力する制限部とで構成することができるが、その具体的な構成例は、先に挙げた特許文献１を参照されたい。
【０００８】
加算器１６において、余力容量演算回路１５が演算した追加補償分を、急峻に変動する無効電力成分ΔＱに対して加算することで、補償すべき無効電力の指令値が求められる。この指令値に基づいて点弧角制御回路１２が点弧角指令αを演算し、この点弧角指令αに従って無効電力補償装置１のサイリスタ５が点弧制御される。例えば、余力容量演算回路１５が演算した追加補償分が零のときは、即ち余力が全くないときは、急峻に変動する無効電力成分ΔＱのみが補償され、そうでない場合は、急峻に変動する無効電力成分ΔＱのみならず、容量演算回路１５が演算した追加補償分に応じて、比較的ゆっくり変動する無効電力成分Ｑ２の一部又は全部が補償される。
【０００９】
一方、図２に示された負荷４は、スクラップ鉄などをアークによって溶かして再生させる設備としての電気炉を示しており、この電気炉の一例が図４に示されている。図４の電気炉４は、変流器３２、炉用変圧器３１、電極３３、炉体３４、変流器１７、変成器１８、電極３３を昇降させる電極昇降装置３０、電極昇降装置３０を構成する電動機に電極３３の速度制御に必要な電力を供給する電極昇降制御装置３５で構成される。電極昇降制御装置３５は、アーク状態演算回路１９、整流回路２０、比較回路２１，２３、設定器２２、２４、タイマ２５、フリップフロップ２６、切替器２７、設定器２８、昇降制御回路２９から構成されている。
【００１０】
アーク状態演算回路１９は、変成器１８で検出したアーク電圧と、変流器１７で検出したアーク電流とからインピーダンスを演算し、このインピーダンスが設定値よりも小さくなったときには電極３３を上昇させる速度指令値を出力し、逆にインピーダンスが設定値よりも大きくなったときには電極３３を下降させる速度指令値を出力する。
【００１１】
変流器３２によって検出されたアーク炉に流れる電流が整流回路２０で整流され、整流回路２０の出力値が比較回路２１および２３に導かれる。比較回路２１は、整流回路２０の出力値が設定器２２で設定された上限値（例えば、１１０％程度）を上回ったとき動作し、比較回路２３は、整流回路２０の出力値が設定器２４で設定された下限値（例えば、８０％程度）を下回っているときに動作する。比較回路２１が動作したときにタイマ２５が起動し、タイマ２５は比較回路２１が動作している期間が所定の時限（例えば、３秒程度）以上になると動作する。フリップフロップ２６は、タイマ２５が動作したときにセットされ、比較回路２３が動作したときにリセットされる。
【００１２】
切替器２７は、フリップフロップ２６がセット状態のときには設定器２８で設定された速度指令値を選択して出力し、フリップフロップ２６がリセット状態のときにはアーク状態演算回路１９で演算された速度指令値を選択して出力する。設定器２８においては、電極３３の所定の引き上げ速度指令値（最大値）が設定されている。昇降制御回路２９は、切替器２７が出力する速度指令値に基づいて電極昇降装置３０を介して電極３３の昇降を制御する。従って、フリップフロップ２６がセット状態のときには、電極３３の引上げ速度指令値（最大値）による急速上昇指令に基づいて電極３３が急速に上昇させられる。これによって、例えばアーク炉においてスクラップが電極３３に接触する現象（山崩れ現象）によって生じる過電流の継続期間を最小限にし、図示されていない炉用遮断器がトリップするのを防止している。ここで、一般に、スクラップを溶かす期間には山崩れ現象が頻繁に発生し、この期間のフリッカ発生は多いことが言われている。
【００１３】
上述の従来技術は、フリッカおよび力率を補償するために負荷４の急峻に変動する無効電力を補償する場合と、負荷４の無効電力を補償する場合の補償モードを有していることになるが、その切替は負荷４の無効電力から装置余力容量に応じて行なわれる。しかし、この場合、装置余力容量等の演算に時間がかかってしまい、本来、急峻な変動の無効電力を補償するべき時点で、切替が遅れることで、最適な補償ができず、補償性能を低下させてしまうことが懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００５−０８０３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の課題は、装置余力容量等の演算に時間がかかってしまい、本来、急峻な変動の無効電力を補償するべき時点で、切替が遅れることで、最適な補償ができず、補償性能を低下させてしまうという従来技術における問題点を解消した無効電力補償装置の制御方法および制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記課題は、方法発明に関しては、請求項１に記載の無効電力補償装置の制御方法によって解決され、装置発明に関しては、請求項４記載の無効電力補償装置の制御装置によって解決される。方法発明および装置発明に関する好ましい実施形態もしくは発展形態はそれぞれの従属項に記載されている。
【００１７】
本発明は、炉状態に応じて昇降制御される電極を有する電気炉においては、スクラップを溶かす期間には山崩れ現象が頻繁に発生し、この期間のフリッカ発生が多く、そして、このような期間には電極が頻繁に通常よりも高い速度で指令されることに着目して、電気炉の電極昇降制御のための速度指令値が予め与えられた限界値を上回ったことをもって、フリッカ発生の予兆としてとらえることができるという認識から出発し、このような際に直ちに、比較的ゆっくり変動する無効電力成分の補償を一時的に中断して、急峻に大きく変動する無効電力のみを補償するよう、補償すべき無効電力を切替えるならば、フリッカ抑制を犠牲にすることなく可能な限りの力率改善を保証して、最適な補償を実現することができるという技術思想に想到したものである。
【００１８】
従って、本発明による制御方法は、炉状態に応じて昇降制御される電極を有する電気炉が負荷として存在する電力系統において負荷の無効電力によって発生する電圧フリッカを抑制するために、電力系統に接続した無効電力補償装置を制御する制御方法において、負荷の無効電力を急峻に変動する無効電力成分と比較的ゆっくり変動する無効電力成分とに分離して検出し、常時は、急峻に変動する無効電力成分のみならず比較的ゆっくり変動する無効電力成分の全部又は一部を含めて補償しておき、電気炉の電極昇降制御のための速度指令値が予め与えられた限界値を上回った際に、一定時間の間、急峻に変動する無効電力成分のみを補償するように、補償すべき無効電力を切替えることを特徴とする。
【００１９】
本発明による制御方法は、急峻に変動する無効電力成分のみを補償する一定の時間以外の常時において、比較的ゆっくり変動する無効電力成分に関して、一部でなくて常に全部を補償する場合を一実施形態として含む。しかし、この場合には一般に無効電力補償装置の容量を大きく設計しなければならない。無効電力補償装置の経済的設計のためには、比較的ゆっくり変動する無効電力成分は常に全部ではなく、その都度の余力容量値に応じて可変とする従来の制御方法を併用することが好ましい。そこで、本発明の実施形態に従って、急峻に変動する無効電力成分のみを補償した場合の無効電力補償装置の余力容量値を演算し、常時における比較的ゆっくり変動する無効電力成分の補償については、その演算した余力容量値の制限内で補償するとよい。この場合に、急峻に変動する無効電力成分のみの補償への切替は、前記余力容量値を強制的に零に切替えることによって簡単に行なうことができる。
【００２０】
本発明よる制御装置は、炉状態に応じて昇降制御される電極を有する電気炉が負荷として存在する電力系統において負荷の無効電力によって発生する電圧フリッカを抑制するために、電力系統に接続した無効電力補償装置を制御する制御装置において、
負荷の無効電力を急峻に変動する無効電力成分と比較的ゆっくり変動する無効電力成分とに分離して検出する無効電力検出手段と、
前記電気炉の電極昇降制御装置内で電極の昇降制御のために演算される速度指令値を受け取って予め設定した限界値と比較する比較手段と、
速度指令値が限界値を越えた際に前記比較手段が発生する出力信号に応答して一定時間持続する時限信号を発生する時限手段と、
常時は、急峻に変動する無効電力成分のみならず比較的ゆっくり変動する無効電力成分の全部又は一部を含めた無効電力を補償無効電力指令値として選択し、前記時限手段が時限信号を発生している間は、急峻に変動する無効電力成分のみを補償無効電力指令値として選択する切替手段と、
前記切替手段によって選択された補償無効電力指令値に基づいて無効電力補償装置のための制御信号を生成する制御手段と、
を有することを特徴とする。
【００２１】
本発明よる制御装置は、一実施形態によれば、更に、急峻に変動する無効電力成分のみを補償した場合の無効電力補償装置の余力容量値を演算する演算部と、当該余力容量値を上回らないように、比較的ゆっくり変動する無効電力成分を制限して出力する出力制限部とからなる余力容量演算手段と、
急峻に変動する無効電力成分に前記制限手段の出力を加算して、前記切替手段が常時において選択すべき補償無効電力指令値として出力する加算手段と、
を有する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明による制御方法によれば、常時は、急峻に変動する無効電力成分のみならず比較的ゆっくり変動する無効電力成分の全部又は一部を含めて補償しておき、電気炉の電極昇降制御のための速度指令値が予め与えられた限界値を上回った際に、一定時間の間、急峻に変動する無効電力成分のみを補償するように、補償すべき無効電力を切替えることによって、フリッカの原因となる急峻に変動する負荷の無効電力成分に対する補償に最大限の能力を発揮できる動作モードへ直ちに移行することができる。従って、常時は力率改善を含めた無効電力補償動作をさせながらも、フリッカの抑制にとって肝心な期間には遅れなくフリッカの抑制のために最適な無効電力補償動作に移行させて、十分な補償性能を発揮させることができる。更に、無効電力補償装置の容量限界を考慮してその都度の余力容量を求め、その制限内で力率改善を図りながらフリッカを抑制する従来の制御方法と併用することができ、従来方法における余力容量演算に起因する応答遅れの問題を解消して、補償性能の一層の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は無効電力補償装置の制御装置の本発明による実施例を示すブロック図である。
【図２】図２は無効電力制御装置の概略構成例を示すブロック図である。
【図３】図３は無効電力補償装置の制御装置の従来における実施例を示すブロック図である。
【図４】図４は電極昇降制御装置を備えた電気炉の概略構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は無効電力補償装置の制御装置の本発明による実施例を示す。図１乃至４において互いに対応する構成要素には同一符号が付されている。図１において、１は無効電力補償装置であり、これの主回路は図２に示したとおりサイリスタ５、リアクトル６およびコンデンサ７から構成されており、系統インダクタンス３を有する電力系統２において、負荷４に対して並列に接続されている。図１には、負荷４が、図４と全く同じ構成の負荷４として示されている。
【００２５】
負荷４は、炉体３４、電極３３、炉用変圧器３１および電極昇降装置３０、電極昇降制御装置３５、変流器３２、変流器１７および変成器１８から構成されたアーク炉であり、電極昇降制御装置３５の入力側には、一方では変流器３２で検出した負荷電流を整流して直流信号に変換する整流回路２０が設けられており、他方では変流器１７および変成器１８で検出したアーク電流およびアーク電圧から求めたインピーダンスに応じて電極昇降制御のための速度指令値を演算するアーク状態演算回路１９が設けられている。アーク状態演算回路１９は、求めたインピーダンスが設定値よりも小さくなったときには電極３３を上昇させる速度指令値を出力し、逆にインピーダンスが設定値よりも大きくなったときには電極３３を下降させる速度指令値を出力する。アーク状態演算回路１９の出力は、切替器２７を介して速度指令値Ｎｄとして昇降制御回路２９に入力される。昇降制御回路２９は、速度指令値Ｎｄに従って電極昇降装置３０の電動機に必要な電力を供給する。
【００２６】
アーク炉において過電流が発生した際には、その過電流の継続期間を最小限にするために、所定の引上げ速度指令値（最大値）によって電極３３の急速上昇が実行される。この目的のために、設定器２８には、電極３３の急速上昇のための速度指令値（最大値）が設定されており、昇降制御回路２９の入力される速度指令値Ｎｄは、切替器２７によって、アーク状態演算回路１９で演算される速度指令値から、設定器２８で設定された速度指令値へ切替えることができる。
【００２７】
過電流を判別するために、前記変流器３２および整流回路２０によって直流信号に変換された負荷電流検出値が、比較器２１および２３において、設定器２２で設定された上限値（例えば、１１０％程度）および設定器２４で設定された下限値（例えば、８０％程度）と比較される。比較器２１は負荷電流検出値が前記上限値を上回った際に動作してタイマ２５を起動し、タイマ２５は比較器２１が動作している期間が所定の時限（例えば、３秒程度）以上になると動作してフリップフロップ２６をセットする。比較器２１は負荷電流検出値が前記下限値を下回った際に動作してフリップフロップ２６をリセットする。切替器２７は、昇降制御回路２９に入力すべき速度指令値Ｎｄとして、フリップフロップ２６のリセット状態ではアーク状態演算回路１９によって演算された速度指令値を選択し、フリップフロップ２６のセット状態では設定器２８によって設定された電極急速上昇のための速度指令値（最大値）を選択する。これによって、例えばアーク炉においてスクラップが電極３３に接触する現象（山崩れ現象）によって生じる過電流の継続期間を最小限にし、図示されていない炉用遮断器がトリップするのを防止している。
【００２８】
無効電力補償装置１の制御装置１３は、無効電力検出手段として、系統電圧Ｖｓを検出器する変成器８と負荷電流Ｉｆを検出する変流器９のほかに、２つの無効電力検出回路１０および１１と、減算器１４とを有する。検出される電圧Ｖｓおよび負荷電流Ｉｆから、一方の無効電力検出回路１０は負荷４の無効電力Ｑ１を検出し、他方の無効電力検出回路１１は負荷４の比較的ゆっくり変動する無効電力成分Ｑ２を検出する。
【００２９】
この比較的ゆっくり変動する無効電力成分Ｑ２は、装置の仕様にしたがって適宜に選定した、電源周波数よりも低い電源電圧のフリッカにほとんど影響を与えない周波数以下、例えば、１Ｈｚ以下の周波数で変動する無効電力成分とすることができるが、これに限るものではない。
【００３０】
減算器１４は、負荷４の無効電力Ｑ１から、負荷４の比較的ゆっくり変動する無効電力成分Ｑ２を減算することによって、負荷４の急峻に変動する無効電力成分ΔＱ（＝Ｑ１−Ｑ２）を演算する。従って、無効電力検出回路１０によって検出される負荷４の無効電力Ｑ１は、負荷４の急峻に変動する無効電力成分ΔＱと、負荷４の比較的ゆっくり変動する無効電力成分Ｑ２とを含んでいる（Ｑ１＝ΔＱ＋Ｑ２）。それゆえ、無効電力検出回路１０、１１および減算器１４は、負荷４の無効電力Ｑ１を、負荷４の急峻に変動する無効電力成分ΔＱと、負荷４の比較的ゆっくり変動する無効電力成分Ｑ２とに分離して検出する無効電力検出手段を構成している。
【００３１】
制御装置１３は、上記無効電力検出手段のほかに、点弧角制御回路１２、比較器３８およびタイマ３６を有する。切替器３７は、上記無効電力検出手段によって検出された無効電力もしくはその成分から補償すべき無効電力、即ち補償無効電力指令値を選択する。切替器３７によって、常時は無効電力検出回路１０によって検出された負荷の無効電力Ｑ１（＝ΔＱ＋Ｑ２）が選択されて補償無効電力指令値として点弧角制御回路１２に入力される。点弧角制御回路１２は、入力された補償無効電力指令値を点弧角指令αに変換して、無効電力補償装置１のサイリスタ５を制御する。
【００３２】
本発明に従って、比較器３８には、先に説明した電極昇降制御装置３５において演算される電極昇降制御のための速度指令値Ｎｄが入力される。比較器３８は、速度指令値Ｎｄを、内部の設定器において設定されている限界値と比較し、その速度指令値の大きさが当該限界値を上回っている際には、タイマ３６を起動する出力信号を発生する。起動されたタイマ３６は、予め設定された一定時間だけ動作する時限信号を発生する。その途中で速度指令値Ｎｄが限界値を下回っても、その時限信号が発生している間は、前述の切替器３７は、減算器１４からの急峻に変動する無効電力成分ΔＱを選択して、これを補償無効電力指令値として点弧角制御回路１２に入力する。
従って、制御装置１３は、負荷の無効電力Ｑ１を急峻に変動する無効電力成分ΔＱと、比較的ゆっくり変動する無効電力成分Ｑ２とに分離して検出し、常時は、負荷の無効電力Ｑ１（＝ΔＱ＋Ｑ２）を補償しておき、電気炉の電極昇降制御のために演算される電極の速度指令値Ｎｄが予め設定した限界値を越えた際に、一定時間の間、急峻に変動する無効電力成分のみを補償するように、補償すべき無効電力（補償無効電力指令値）を切替えるものである。これによって、常時はフリッカ抑制と同時に力率改善を図りながらも、必要なときには遅れなく、フリッカ抑制にとって最善の補償を可能にする態勢に移行することができる。このように、フリッカの発生の多い期間は急峻に変動する無効電力成分ΔＱのみを補償することによって効果的にフリッカを補償することができる。
【００３３】
図１の制御装置１３は、急峻に変動する無効電力成分ΔＱのみを補償する一定の時間以外の常時において、比較的ゆっくり変動する無効電力成分Ｑ２に関して、一部でなくて常に全部を補償することを前提としているが、この場合には一般に無効電力補償装置の容量を大きく設計しなければならない。無効電力補償装置の経済的設計のためには、比較的ゆっくり変動する無効電力成分は常に全部を補償対象とするのではなく、その都度の余力容量値に応じて一部に補償対象を制限する従来の制御方法と併用することが好ましい。そこで、本発明の実施形態に従って、急峻に変動する無効電力成分のみを補償した場合の無効電力補償装置の余力容量値を演算し、常時における比較的ゆっくり変動する無効電力成分については、その演算した余力容量値の制限内で補償するとよい。急峻に変動する無効電力成分のみの補償への切替は、前記余力容量値を強制的に零に切替えることによって行なうことができる。
【００３４】
従来の制御装置１３（図３）の余力容量演算回路１５は、既述の如く、急峻に変動する無効電力成分ΔＱのみを補償した場合の装置１の余力容量値を演算する演算部と、当該余力容量値を上回らないように比較的ゆっくり変動する無効電力成分Ｑ２を制限して出力する制限部とで構成することができる。従って、本発明による制御装置１３の変形例では、減算器１４からの急峻に変動する無効電力成分ΔＱと前記制限部からの出力とを加算する加算手段を設け、この加算手段の出力を補償無効電力指令値として点弧角制御回路１２に入力することによって、常時は、急峻に変動する無効電力成分ΔＱのみならず、比較的ゆっくり変動する無効電力成分Ｑ２の一部又は全部を補償することを可能にしている。この場合に、急峻に変動する無効電力成分ΔＱのみの補償への切替は、タイマ３６の時限信号に応答する切替器によって、前記制限部の出力を強制的に零に切替えることによって行なうのが簡単である。
【符号の説明】
【００３５】
１          無効電力補償装置
２          電力系統
３          系統インピーダンス
４          負荷
５          サイリスタ
６          リアクトル
７          コンデンサ
８          変成器
９          変流器
１０        無効電力検出回路
１１        無効電力検出回路
１２        点弧角制御回路
１３        制御装置
１４        減算器
１５        余力容量演算器
１６        加算器
１７        変流器
１８        変成器
１９        アーク状態演算器
２０        整流回路
２１        比較器
２２        設定器
２３        比較器
２４        設定器
２５        タイマ
２６        フリップフロップ
２７        切替器
２８        設定器
２９        昇降制御回路
３０        電極昇降装置
３１        炉用変圧器
３２        変流器
３３        電極
３４        炉体
３５        電極昇降制御装置
３６        タイマ
３７        切替器
３８        比較器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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