(57)【要約】【課題】各負荷装置の無効電力の変動への追従性が高く、かつ、無効電力調整システムの全体の損失を低減することが可能となる無効電力調整システムを提供する。【解決手段】力率及び電力測定器１１１は、共通ノードＮ１から負荷装置１０６に供給される電力及びその力率を測定する。調相器１１３は、共通ノードＮ１から負荷装置１０６に供給される電力の力率を調整するように、共通ノードＮ１と負荷装置１０６との間の配電線１０４において無効電力を供給又は消費する。スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、制御回路１１２の制御下で調相器１１３を配電線１０４に選択的に接続する。制御回路１１２は、無効電力調整システムの全体の損失を低減するように、複数の無効電力調整装置１０５のうちの少なくとも１つの無効電力調整装置１０５におけるスイッチＳＷ１〜ＳＷ３をオフする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の配電線を介して配電網内の共通ノードにそれぞれ接続された複数の負荷装置のための無効電力調整システムであって、
前記無効電力調整システムは、
前記共通ノードと前記複数の負荷装置との間にそれぞれ設けられた複数の無効電力調整装置と、
制御装置とを含み、
前記複数の無効電力調整装置のうちの各１つの無効電力調整装置は、
前記共通ノードから、前記１つの無効電力調整装置に対応する前記複数の負荷装置のうちの１つの負荷装置に供給される電力及びその力率を測定する測定器と、
前記共通ノードから前記１つの負荷装置に供給される電力の力率を調整するように、前記共通ノードと前記１つの負荷装置との間の第１の配電線において無効電力を供給又は消費する調相器と、
前記制御装置の制御下で前記調相器を前記第１の配電線に選択的に接続する第１のスイッチとを備え、
前記制御装置は、前記無効電力調整システムの全体の損失を低減するように、前記複数の無効電力調整装置のうちの少なくとも１つの無効電力調整装置における前記第１のスイッチをオフする、
無効電力調整システム。
【請求項２】
前記複数の負荷装置は、少なくとも１つの誘導性負荷装置と、少なくとも１つの容量性負荷装置とを含み、
前記制御装置は、前記複数の無効電力調整装置のうち、前記共通ノードと１つの誘導性負荷装置との間に設けられた無効電力調整装置における前記第１のスイッチと、前記共通ノードと１つの容量性負荷装置との間に設けられた無効電力調整装置における前記第１のスイッチとをオフする、
請求項１記載の無効電力調整システム。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記第１の配電線の配線長を記憶するメモリを備え、
前記第１の配電線で発生する損失を含む前記無効電力調整システムの全体の損失を低減するように、前記各無効電力調整装置における前記調相器及び前記第１のスイッチを制御する、
請求項２記載の無効電力調整システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記複数の無効電力調整装置にそれぞれ設けられた複数の制御回路を含み、
前記複数の無効電力調整装置のうちの１つの無効電力調整装置における制御回路はマスター制御回路であり、残りの無効電力調整装置における制御回路はスレーブ制御回路であり、前記マスター制御回路及び前記スレーブ制御回路は互いに通信可能に接続され、前記スレーブ制御回路は前記マスター制御回路の制御下で動作する、
請求項１〜３のうちの１つに記載の無効電力調整システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記複数の無効電力調整装置の外部に設けられる、
請求項１〜３のうちの１つに記載の無効電力調整システム。
【請求項６】
前記無効電力調整システムは、第２の配電線を介して前記複数の無効電力調整装置の前記調相器にそれぞれ接続され、前記複数の無効電力調整装置の前記調相器のうちの少なくとも２つを互いに接続する第２のスイッチをさらに備え、
前記制御装置は、前記無効電力調整システムの全体の損失を低減するように、前記各無効電力調整装置における前記調相器及び前記第１のスイッチと、前記第２のスイッチとを制御する、
請求項１〜５のうちの１つに記載の無効電力調整システム。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記複数の無効電力調整装置のうちの第１の無効電力調整装置における前記第１のスイッチをオンし、
前記複数の無効電力調整装置のうちの第２の無効電力調整装置における前記第１のスイッチをオフし、
前記第１の無効電力調整装置における前記調相器と、前記第２の無効電力調整装置における前記調相器とを互いに接続するように前記第２のスイッチを制御する、
請求項６記載の無効電力調整システム。
【請求項８】
前記制御装置は、
前記第２の配電線の配線長を記憶するメモリを備え、
前記第２の配電線で発生する損失を含む前記無効電力調整システムの全体の損失を低減するように、前記各無効電力調整装置における前記調相器及び前記第１のスイッチと、前記第２のスイッチとを制御する、
請求項６又は７記載の無効電力調整システム。
【請求項９】
前記複数の無効電力調整装置の前記調相器の動作頻度を表示する表示器をさらに備える、
請求項１〜８のうちの１つに記載の無効電力調整システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、配電系統の低圧系に分散配置された複数の無効電力調整装置を含む無効電力調整システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
配電系統では、負荷によって無効電力が変化し、それにより皮相電力と有効電力との比である力率が変化する。現在の電力会社の電気料金制度では、有効電力が皮相電力と同一となる力率１（１００％）に近づくにつれ割引する優遇措置があるので、電力需要家は力率改善を図っている。
【０００３】
例えば、特許文献１は、送配電線の電圧の大きさを調整する際に、電圧制御業務による中央コンピュータへの負担が少なく、かつ電圧制御処理操作に対して柔軟に対処するための無効電力補償システムを開示している。
【０００４】
特許文献１の無効電力補償システムは、電力系統に接続された複数の無効電力補償装置の制御部が通信伝送路を介して中央コンピュータに接続され、各補償装置設置点の電圧値が規定範囲外となった場合に、補償装置設置点に備えた補償要素を操作して電圧調整を行う。この無効電力補償システムにおいて、分散して設けた各無効電力補償装置にはルールベースを有する推論システムを内蔵したコンピュータを夫々備え、中央コンピュータから与えられた基準値に基づいて無効電力注入量を求める。ここで求めた無効電力注入量が当該自端にて充足できる場合は自端の補償要素のみの投入及び解除操作を行い、自端のみにて充足できない場合は他の無効電力補償装置に応援依頼を行い複数の補償装置の協調動作によって調整操作を行う。
【０００５】
また、特許文献２は、電圧上昇が発生している受電設備毎に個別に受電端電圧を調整できるようにすると共に、分路リアクトルを常設する場合に比べて電圧上昇現象発生対策を安価に実施できるようにした電圧調整システムを開示している。
【０００６】
特許文献２の電圧調整システムは、電圧上昇が発生している受電設備に関する情報が取得された場合、分路リアクトルを積載した移動手段を当該受電設備の設置場所に移動させ、分路リアクトルを受電設備に接続することで、受電設備毎に個別に受電端電圧を調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−１２７８４１号公報
【特許文献２】特開２０１２−２４９３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のような従来例に係る無効電力補償システムによれば、設置した複数の無効電力補償装置が各設置位置における電圧値を規定範囲内に調整するように動作するので、無効電力調整システムの全体の損失が無効電力補償装置の個数に比例して増大する。
【０００９】
また、特許文献２のような従来例に係る電圧調整システムによれば、受電設備の動作状況の変化に応じた電圧変動への追従性が低い。
【００１０】
本開示の目的は、各負荷装置の無効電力の変動への追従性が高く、かつ、無効電力調整システムの全体の損失を低減することが可能となる無効電力調整システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示の一態様に係る無効電力調整システムによれば、
第１の配電線を介して配電網内の共通ノードにそれぞれ接続された複数の負荷装置のための無効電力調整システムであって、
前記無効電力調整システムは、
前記共通ノードと前記複数の負荷装置との間にそれぞれ設けられた複数の無効電力調整装置と、
制御装置とを含み、
前記複数の無効電力調整装置のうちの各１つの無効電力調整装置は、
前記共通ノードから、前記１つの無効電力調整装置に対応する前記複数の負荷装置のうちの１つの負荷装置に供給される電力及びその力率を測定する測定器と、
前記共通ノードから前記１つの負荷装置に供給される電力の力率を調整するように、前記共通ノードと前記１つの負荷装置との間の第１の配電線において無効電力を供給又は消費する調相器と、
前記制御装置の制御下で前記調相器を前記第１の配電線に選択的に接続する第１のスイッチとを備え、
前記制御装置は、前記無効電力調整システムの全体の損失を低減するように、前記複数の無効電力調整装置のうちの少なくとも１つの無効電力調整装置における前記第１のスイッチをオフする。
【発明の効果】
【００１２】
本開示に係る無効電力調整システムによれば、各負荷装置の無効電力の変動への追従性が高く、かつ、無効電力調整システムの全体の損失を低減することが可能となる。
【００１３】
これらの包括的かつ特定の態様は、システムにより、方法により、又はシステム及び方法の任意の組み合わせにより実現してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１に係る無効電力調整システムを含む電力システムの構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態１の第１の変形例に係る無効電力調整システムを含む電力システムの構成を示すブロック図である。
【図３】実施形態１の第２の変形例に係る無効電力調整システムを含む電力システムの構成を示すブロック図である。
【図４】実施形態２に係る無効電力調整システムを含む電力システムの構成を示すブロック図である。
【図５】実施形態３に係る無効電力調整システムを含む電力システムの構成を示すブロック図である。
【図６】図５の調相器１１３−１〜１１３−３の構成を示す回路図である。
【図７】図５の無効電力調整システムの別の動作例を示すブロック図である。
【図８】実施形態４に係る無効電力調整システムを含む電力システムの構成を示すブロック図である。
【図９】実施形態５に係る無効電力調整システムを含む電力システムの構成を示すブロック図である。
【図１０】図９の表示器１１５−１に表示される内容の例を示す図である。
【図１１】図１０の表示内容に従って再構成された図９の電力システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本開示に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付して、その詳細説明を省略する。
【００１６】
実施形態１．
図１は、実施形態１に係る無効電力調整システムを含む電力システムの構成を示すブロック図である。図１の電力システムは、配電用変電所１０１、変圧器１０２、配電盤１０３、配電線１０４−１〜１０４−３、複数の無効電力調整装置１０５−１〜１０５−３、及び複数の負荷装置１０６−１〜１０６−３を含む。ここで、複数の無効電力調整装置１０５−１〜１０５−３が、配電線１０４−１〜１０４−３を介して配電網内の共通ノードＮ１にそれぞれ接続された複数の負荷装置１０６−１〜１０６−３のための無効電力調整システムを構成する。
【００１７】
変圧器１０２の一次側（高圧側）を電力系統と呼び、変圧器１０２の二次側（低圧側）を配電網という。
【００１８】
図１の無効電力調整システムが、例えば、工場において使用される場合を想定する。配電用変電所１０１は、送電線（図示せず）を介して発電所（図示せず）に接続される。配電用変電所１０１は、送電線での電力損失を低減するために、６６０００Ｖ又は２２０００Ｖなど、数十ｋＶの電圧で受電する。配電用変電所１０１で受電された電力は、複数の変圧器１０２により、いったん６６００Ｖに降圧され、６６００Ｖから１１０Ｖ又は２２０Ｖの低圧に降圧される。変圧器１０２により降圧された１１０Ｖ又は２２０Ｖの電力は、配電盤１０３及び配電線１０４−１〜１０４−３を介して複数の負荷装置１０６−１〜１０６−３に供給される。本明細書において、配電線１０４−１〜１０４−３を「第１の配電線」ともいう。
【００１９】
配電盤１０３の後段における共通ノードＮ１と、複数の負荷装置１０６−１〜１０６−３との間に、複数の無効電力調整装置１０５−１〜１０５−３がそれぞれ設けられる。共通ノードＮ１は、配電盤１０３を介して電力系統（配電用変電所１０１、変圧器１０２など）に接続される。無効電力調整装置１０５−１〜１０５−３のそれぞれは、共通ノードＮ１から１つの負荷装置１０６−１〜１０６−３に供給される電力の力率を調整するように、共通ノードＮ１と１つの負荷装置１０６−１〜１０６−３との間の配電線１０４−１〜１０４−３において無効電力を供給又は消費する。従って、各無効電力調整装置１０５−１〜１０５−３は、変圧器１０２の二次側であって、配電線１０４−１〜１０４−３上において各負荷装置１０６−１〜１０６−３の近傍に配置され、各負荷装置１０６−１〜１０６−３に対して低圧個別調相動作を行う。
【００２０】
負荷装置１０６−１〜１０６−３は、少なくとも１つの誘導性負荷装置（遅相負荷）と、少なくとも１つの容量性負荷装置（進相負荷）とを含む。図１の例では、負荷装置１０６−１は誘導性負荷装置であり、負荷装置１０６−２は誘導性負荷装置であり、負荷装置１０６−３は容量性負荷装置である。
【００２１】
図１等では、図示の簡単化のために、共通ノードＮ１から各無効電力調整装置１０５−１〜１０５−３の左側の入力端子までの区間にのみ配電線１０４−１〜１０４−３を示しているが、実際には、各無効電力調整装置１０５−１〜１０５−３の右側の出力端子から各負荷装置１０６−１〜１０６−３まで区間も配電線１０４−１〜１０４−３により接続される。
【００２２】
無効電力調整装置１０５−１は、力率及び電力測定器１１１−１、制御回路１１２−１、調相器１１３−１、通信回路１１４−１、及びスイッチＳＷ１を備える。
【００２３】
力率及び電力測定器１１１−１は、負荷装置１０６−１が動作しているときに配電線１０４−１を流れる電流及び電圧に基づいて、共通ノードＮ１から１つの負荷装置１０６−１に供給される電力及びその力率を測定する。
【００２４】
制御回路１１２−１は、力率及び電力測定器１１１−１によって測定された電力及び力率に基づいて調相器１１３−１及びスイッチＳＷ１を制御する。
【００２５】
調相器１１３−１は、制御回路１１２−１の制御下で動作するスイッチＳＷ１により、配電線１０４−１に選択的に接続される。調相器１１３−１は、制御回路１１２−１の制御下で、共通ノードＮ１から１つの負荷装置１０６−１に供給される電力の力率を調整するように（例えば、力率１に近づけるように）、共通ノードＮ１と１つの負荷装置１０６−１との間の配電線１０４−１において無効電力を供給又は消費する。このため、制御回路１１２−１は、配電線１０４−１において供給又は消費する無効電力の供給量又は消費量を計算し、それに応じて調相器１１３−１を動作させる。
【００２６】
通常、工場などで使用される負荷装置は、モータなどの誘導性負荷装置である場合が多い。誘導性負荷装置では、電圧の位相に対して電流の位相が遅れ、力率が悪化する。この力率を改善するためには、電流の位相を進ませる必要がある。負荷装置１０６−１が誘導性負荷装置である場合、調相器１１３−１は、所定容量を有する複数の進相コンデンサなどを備え、制御回路１１２−１で計算された無効電力の供給量又は消費量に従って配電線１０４−１に接続する進相コンデンサの個数を決定し、調相動作を行う。
【００２７】
調相器１１３−１の一例として進相コンデンサを挙げたが、これは一例であってこの限りではない。負荷装置によっては、遅相に調相する分路リアクトルであってもよく、また、進相にも遅相にも連続的に調相可能な無負荷で運転される同期電動機である同期調相機であったり、インバータを用いた静止型無効電力補償装置（ＳＴＡＴＣＯＭ：Ｓｔａｔｉｃ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ）であってもよい。
【００２８】
制御回路１１２−１は、通信回路１１４−１により、他の無効電力調整装置１０５−２，１０５−３と有線又は無線で通信可能に接続される。通信回路１１４−１は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、インターネット、電力線通信のような汎用の通信回線を用いて他の無効電力調整装置１０５−２，１０５−３と接続されてもよく、他の専用の通信回線を用いて他の無効電力調整装置１０５−２，１０５−３と接続されてもよい。既存のＬＡＮを用いることにより、無効電力調整装置１０５−１〜１０５−３を互いに接続するために新たな接続ケーブルを設ける必要がなくなり、接続ケーブルの本数を削減することができる。また、無線ＬＡＮを用いる場合には、無効電力調整装置１０５−１〜１０５−３の間の接続ケーブルが不要になる。
【００２９】
無効電力調整装置１０５−２は、力率及び電力測定器１１１−２、制御回路１１２−２、調相器１１３−２、通信回路１１４−２、及びスイッチＳＷ２を備え、無効電力調整装置１０５−１と同様に構成される。無効電力調整装置１０５−３は、力率及び電力測定器１１１−３、制御回路１１２−３、調相器１１３−３、通信回路１１４−３、及びスイッチＳＷ３を備え、無効電力調整装置１０５−１と同様に構成される。
【００３０】
無効電力調整装置１０５−１〜１０５−３のうちの１つの無効電力調整装置における制御回路はマスター制御回路として動作し、残りの無効電力調整装置における制御回路はスレーブ制御回路として動作する。図１の例では、無効電力調整装置１０５−１の制御回路１１２−１がマスター制御回路であり、他の無効電力調整装置１０５−２，１０５−３の制御回路１１２−２，１１２−３がスレーブ制御回路である。各無効電力調整装置１０５−１〜１０５−３の制御回路１１２−１〜１１２−３は、通信回路１１４−１〜１１４−３により、互いに通信可能に接続される。制御回路１１２−２，１１２−３（スレーブ制御回路）は、制御回路１１２−１（マスター制御回路）の制御下で動作し、制御回路１１２−１〜１１２−３は、ともに、無効電力調整システムの制御装置として動作する。
【００３１】
制御回路１１２−１（マスター制御回路）は、無効電力調整システムの全体の損失を低減するように、無効電力調整装置１０５−１〜１０５−３のうちの少なくとも１つの無効電力調整装置におけるスイッチＳＷ１〜ＳＷ３をオフする。
【００３２】
このため、制御回路１１２−１（マスター制御回路）は、負荷装置１０６−１〜１０６−３のうち、無効電力を相殺可能な負荷装置の組み合わせを決定する。制御回路１１２−１は、誘導性負荷装置と容量性負荷装置とを調相器なしで配電線に接続し、これにより、無効電力を相殺する。例えば、制御回路１１２−１は、無効電力調整装置１０５−１〜１０５−３のうち、共通ノードＮ１と誘導性負荷装置である負荷装置１０６−１との間に設けられた無効電力調整装置１０５−１におけるスイッチＳＷ１と、共通ノードＮ１と容量性負荷装置である負荷装置１０６−３との間に設けられた無効電力調整装置１０５−３におけるスイッチＳＷ３とをオフする。
【００３３】
一方、無効電力調整装置１０５−２において、スイッチＳＷ２はオンされ、調相器１１３−２は配電線１０４−２において無効電力を供給又は消費する。
【００３４】
図１及び他の図面において、太線は無効電力の供給及び消費を示す。
【００３５】
制御回路１１２−１は、力率及び電力測定器１１１−１で測定された力率及び電力の測定情報を取得する。制御回路１１２−２，１１２−３はそれぞれ、力率及び電力測定器１１１−２，１１１−３で測定された力率及び電力の測定情報を制御回路１１２−１に送る。制御回路１１２−１は、取得した全ての測定情報に基づいて、無効電力調整システムの全体の無効電力を規定値以下に抑える負荷装置の組み合わせがあるか否かを判断する。無効電力を規定値以下に抑える負荷装置の組み合わせが存在する場合、制御回路１１２−１は、決定された負荷装置の組み合わせを実現するように、スイッチＳＷ１及び調相器１１３−１を制御し、さらに、制御回路１１２−２，１１２−３によりスイッチＳＷ２，ＳＷ３および調相器１１３−２，１１３−３を制御させる。
【００３６】
制御回路１１２−１〜１１２−３は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３のうちのあるスイッチをオフしたとき、対応する調相器をさらにオフする。
【００３７】
図１の無効電力調整システムによれば、各負荷装置１０６−１〜１０６−３の無効電力の変動への追従性が高く、かつ、無効電力調整システムの全体の損失を低減することが可能となる。
【００３８】
図１の無効電力調整システムによれば、負荷装置１０６−１〜１０６−３の近傍に無効電力調整装置１０５−１〜１０５−３を配置し、負荷装置１０６−１〜１０６−３の力率及び電力を測定する。無効電力を規定値以下に抑えることができる負荷装置１０６−１〜１０６−３の組み合わせ（接続状態）がある場合、当該負荷装置の近傍に設置した無効電力調整装置の動作を停止させる。
【００３９】
図１の例では、調相器１１３−１，１１３−３は動作しないので、これらの調相器１１３−１，１１３−３における損失の発生を回避することができる。
【００４０】
さらに、調相器１１３−１〜１１３−３を動作させる回数を削減できるので、調相器１１３−１〜１１３−３の寿命を長くすることができる。
【００４１】
以上の説明では、制御回路１１２−１がマスター制御回路として動作するものとしたが、制御回路１１２−１〜１１２−３のどれがマスター制御回路として動作してもよく、その場合、他の制御回路はスレーブ制御回路として動作する。
【００４２】
図１では、３つの負荷装置１０６−１〜１０６−３及び３つの無効電力調整装置１０５−１〜１０５−３を示しているが、電力システムは、２つ又は４つ以上の負荷装置及び対応する２つ又は４つ以上の無効電力調整装置を備えていてもよい。
【００４３】
無効電力調整システムの制御装置は、無効電力調整装置１０５−１〜１０５−３の内部に設けられることに限定されず、それらの外部に設けられてもよい。
【００４４】
図２は、実施形態１の第１の変形例に係る無効電力調整システムを含む電力システムの構成を示すブロック図である。図２の無効電力調整システムは、図１と同様の無効電力調整装置１０５−１〜１０５−３と、無効電力調整装置１０５−１〜１０５−３の外部に設けられた外部制御装置１２１とをさらに備える。外部制御装置１２１は、無効電力調整装置１０５−１〜１０５−３と有線又は無線で通信可能に接続される。外部制御装置１２１はマスター制御装置として動作し、各無効電力調整装置１０５−１〜１０５−３の制御回路１１２−１〜１１２−３はスレーブ制御装置として動作する。制御回路１１２−１〜１１２−３は外部制御装置１２１の制御下で動作し、外部制御装置１２１及び制御回路１１２−１〜１１２−３は、ともに、無効電力調整システムの制御装置として動作する。
【００４５】
制御回路１１２−１〜１１２−３はそれぞれ、力率及び電力測定器１１１−１〜１１１−３で測定された力率及び電力の測定情報を外部制御装置１２１に送る。外部制御装置１２１は、取得した全ての測定情報に基づいて、無効電力調整システムの全体の無効電力を規定値以下に抑える負荷装置の組み合わせがあるか否かを判断する。無効電力を規定値以下に抑える負荷装置の組み合わせが存在する場合、外部制御装置１２１は、決定された負荷装置の組み合わせを実現するように、制御回路１１２−１〜１１２−３によりスイッチＳＷ１〜ＳＷ３および調相器１１３−１〜１１３−３を制御させる。
【００４６】
外部制御装置１２１が、無効電力調整システムの全体の損失を低減するように調相器１１３−１〜１１３−３及びスイッチＳＷ１〜ＳＷ３を制御する（例えば、無効電力を相殺可能な負荷装置の組み合わせを決定する）ことにより、制御回路１１２−１〜１１２−３によって実行される処理を簡単化することができる。
【００４７】
図３は、実施形態１の第２の変形例に係る無効電力調整システムを含む電力システムの構成を示すブロック図である。図３の無効電力調整システムは、無効電力調整装置１０５Ａ−１〜１０５Ａ−３と、遠隔のデータセンタ１３１とを備える。各無効電力調整装置１０５Ａ−１〜１０５Ａ−３は、図１の通信回路１１４−１〜１１４−３に代えて、遠隔のデータセンタ１３１と有線又は無線で通信可能に接続された通信回路１１４Ａ−１〜１１４Ａ−３を備える。各無効電力調整装置１０５Ａ−１〜１０５Ａ−３は、通信回路１１４Ａ−１〜１１４Ａ−３以外の点では、図１の無効電力調整装置１０５−１〜１０５−３と同様に構成される。データセンタ１３１はマスター制御装置として動作し、各無効電力調整装置１０５Ａ−１〜１０５Ａ−３の制御回路１１２−１〜１１２−３はスレーブ制御装置として動作する。制御回路１１２−１〜１１２−３はデータセンタ１３１の制御下で動作し、データセンタ１３１及び制御回路１１２−１〜１１２−３は、ともに、無効電力調整システムの制御装置として動作する。
【００４８】
制御回路１１２−１〜１１２−３はそれぞれ、力率及び電力測定器１１１−１〜１１１−３で測定された力率及び電力の測定情報をデータセンタ１３１に送る。データセンタ１３１は、取得した全ての測定情報に基づいて、無効電力調整システムの全体の無効電力を規定値以下に抑える負荷装置の組み合わせがあるか否かを判断する。無効電力を規定値以下に抑える負荷装置の組み合わせが存在する場合、データセンタ１３１は、決定された負荷装置の組み合わせを実現するように、制御回路１１２−１〜１１２−３によりスイッチＳＷ１〜ＳＷ３および調相器１１３−１〜１１３−３を制御させる。
【００４９】
データセンタ１３１が、無効電力調整システムの全体の損失を低減するように調相器１１３−１〜１１３−３及びスイッチＳＷ１〜ＳＷ３を制御する（例えば、無効電力を相殺可能な負荷装置の組み合わせを決定する）ことにより、制御回路１１２−１〜１１２−３によって実行される処理を簡単化することができる。
【００５０】
また、データセンタ１３１と各無効電力調整装置１０５Ａ−１〜１０５Ａ−３とを無線接続すれば、無効電力調整装置１０５Ａ−１〜１０５Ａ−３の間の接続ケーブルが不要になる。
【００５１】
実施形態２．
図４は、実施形態２に係る無効電力調整システムを含む電力システムの構成を示すブロック図である。図４の無効電力調整システムは、図１の無効電力調整装置１０５−１に代えて無効電力調整装置１０５Ｂ−１を備える。無効電力調整装置１０５Ｂ−１は、図１の制御回路１１２−１に代えて制御回路１１２Ｂ−１を備え、さらに、メモリ１１２ｍ−１を備える。無効電力調整装置１０５Ｂ−１は、他の点では、図１の無効電力調整装置１０５−１と同様に構成される。
【００５２】
図４の例では、無効電力調整装置１０５Ｂ−１の制御回路１１２Ｂ−１がマスター制御回路として動作し、他の無効電力調整装置１０５−２，１０５−３の制御回路１１２−２，１１２−３がスレーブ制御回路として動作する。
【００５３】
メモリ１１２ｍ−１は、配電線１０４−１〜１０４−３の配線長、言い換えると、各負荷装置１０６−１〜１０６−３の間の配線長を記憶している。メモリ１１２ｍ−１は、揮発性又は不揮発性メモリである。制御回路１１２Ｂ−１は、メモリ１１２ｍ−１に記憶された配線長に基づいて、配電線１０４−１〜１０４−３で発生する損失を含む無効電力調整システムの全体の損失を低減するように、各無効電力調整装置１０５Ｂ−１，１０５−２，１０５−３における調相器１１３−１〜１１３−３及びスイッチＳＷ１〜ＳＷ３を制御する。
【００５４】
例えば、負荷装置１０６−１，１０６−２が誘導性負荷装置であり、負荷装置１０６−３が容量性負荷装置であって、負荷装置１０６−１，１０６−３の組み合わせでも、負荷装置１０６−２，１０６−３の組み合わせでも、無効電力を規定値以下に抑えられる場合について考える。配電線１０４−２の配線長が配電線１０４−１の配線長より短い場合は、図４に示すように、スイッチＳＷ１をオンし、スイッチＳＷ２，ＳＷ３をオフする。これにより、配電線１０４−１〜１０４−３で発生する損失を含む無効電力調整システムの全体の損失を低減することができる。
【００５５】
配電線１０４−１〜１０４−３の配線長を記憶するメモリは、複数の無効電力調整装置のうち、少なくとも、マスター制御回路を備える無効電力調整装置に設けられる。それに代わって、配線長を記憶するメモリは、すべての無効電力調整装置に設けられてもよい。この場合、任意の制御回路がマスター制御回路として動作することができる。
【００５６】
実施形態３．
図５は、実施形態３に係る無効電力調整システムを含む電力システムの構成を示すブロック図である。図５の無効電力調整システムは、図１の無効電力調整装置１０５−１に代えて無効電力調整装置１０５Ｃ−１を備え、さらに、配電線１４１−１〜１４１−３及びスイッチ回路１４２をさらに備える。
【００５７】
無効電力調整装置１０５Ｃ−１は、図１の制御回路１１２−１に代えて制御回路１１２Ｃ−１を備える。図５の例では、無効電力調整装置１０５Ｃ−１の制御回路１１２Ｃ−１がマスター制御回路として動作し、他の無効電力調整装置１０５−２，１０５−３の制御回路１１２−２，１１２−３がスレーブ制御回路として動作する。
【００５８】
スイッチ回路１４２は、配電線１４１−１〜１４１−３を介して複数の無効電力調整装置１０５Ｃ−１，１０５−２，１０５−３の調相器１１３−１〜１１３−３にそれぞれ接続され、調相器１１３−１〜１１３−３のうちの少なくとも２つを互いに接続する。スイッチ回路１４２は、調相器１１３−１〜１１３−３にそれぞれ接続されたスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３を含む。本明細書では、配電線１４１−１〜１４１−３を「第２の配電線」ともいい、スイッチ回路１４２を「第２のスイッチ」ともいう。
【００５９】
無効電力調整装置１０５Ｃ−１の制御回路１１２Ｃ−１は、無効電力調整システムの全体の損失を低減するように、各無効電力調整装置１０５Ｃ−１，１０５−２，１０５−３における調相器１１３−１〜１１３−３及びスイッチＳＷ１〜ＳＷ３と、スイッチ回路１４２とを制御する。無効電力調整装置１０５Ｃ−１は、他の点では、図１の無効電力調整装置１０５−１と同様に構成される。
【００６０】
制御回路１１２Ｃ−１は、共通ノードＮ１とある負荷装置との間に接続された無効電力調整装置の調相器を、他の負荷装置の無効電力を供給又は消費するために流用する。言い換えると、制御回路１１２Ｃ−１は、共通ノードＮ１とある負荷装置との間に接続された無効電力調整装置の調相器だけでは、その負荷装置の無効電力を十分に供給又は消費できないと判断した場合、共通ノードＮ１と他の負荷装置との間に接続された無効電力調整装置の調相器であって、無効電力を供給又は消費するために使用されていない調相器を流用する。
【００６１】
制御回路１１２Ｃ−１（マスター制御回路）は、無効電力調整装置１０５Ｃ−１，１０５−２，１０５−３のうちの第１の無効電力調整装置におけるスイッチをオンし、無効電力調整装置１０５Ｃ−１，１０５−２，１０５−３のうちの第２の無効電力調整装置におけるスイッチをオフする。次いで、制御回路１１２Ｃ−１は、スイッチ回路１４２により、第１の無効電力調整装置における調相器と、第２の無効電力調整装置における調相器とを互いに接続する。
【００６２】
制御回路１１２Ｃ−１は、力率及び電力測定器１１１−１で測定された力率及び電力の測定情報を取得する。制御回路１１２−２，１１２−３はそれぞれ、力率及び電力測定器１１１−２，１１１−３で測定された力率及び電力の測定情報を制御回路１１２Ｃ−１に送る。制御回路１１２Ｃ−１は、取得した全ての測定情報に基づいて、無効電力調整システムの全体の無効電力を規定値以下に抑える負荷装置の組み合わせがあるか否かを判断する。無効電力を規定値以下に抑える負荷装置の組み合わせが存在する場合、制御回路１１２Ｃ−１は、決定された負荷装置の組み合わせを実現するように、スイッチＳＷ１及び調相器１１３−１を制御し、さらに、制御回路１１２−２，１１２−３によりスイッチＳＷ２，ＳＷ３および調相器１１３−２，１１３−３を制御させる。例えば、負荷装置１０６−１が誘導性負荷装置であり、負荷装置１０６−３が容量性負荷装置であり、負荷装置１０６−１、１０６−３を互いに接続することで無効電力を規定値以下に抑えられる場合、スイッチＳＷ１，ＳＷ３がオフされる。
【００６３】
一方、無効電力調整装置１０５−２において、スイッチＳＷ２はオンされ、調相器１１３−２は配電線１０４−２において無効電力を供給又は消費する。
【００６４】
例えば、調相器１１３−２の調相能力だけでは負荷装置１０６−２の無効電力が規定値以下とならない場合、制御回路１１２Ｃ−１は、スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２をオンすることにより、負荷装置１０６−２の無効電力を調整するために調相器１１３−１，１１３−２を動作させる。図５の例では、負荷装置１０６−２の無効電力を調整するために１つの調相器１１３−１のみを流用したが、必要に応じて複数個の調相器を流用してもよい。流用する調相器の個数が多いほど、無効電流の調整能力は大きくなる。
【００６５】
図６は、図５の調相器１１３−１〜１１３−３の構成を示す回路図である。以下、図６を用いて、調相器を流用することで無効電力の調整能力が向上することについて説明する。図６は、調相器１１３−１〜１１３−３が、３種類の容量値０．１ｍＦ，０．３ｍＦ，０．５ｍＦをもつ進相コンデンサである場合を示す。スイッチＳ２１〜Ｓ２７を制御することで、負荷装置１０６−１〜１０６−３に接続する進相コンデンサの容量値を調整する。調相器１１３−２だけで負荷装置１０６−２の無効電力を調整する場合、７通りの容量値０．１ｍＦ，０．３ｍＦ，０．４ｍＦ，０．５ｍＦ，０．６ｍＦ，０．８ｍＦ，０．９ｍＦのみを設定可能である。一方、図６に示すように、スイッチ回路１４２のスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２をオンして、負荷装置１０６−２の無効電力を調整するために調相器１１３−１を流用する場合、さらに容量値０．２ｍＦ，０．７ｍＦを設定可能になり、無効電力の調整精度を向上させることができる。さらには、１．０ｍＦ〜１．８ｍＦの範囲の容量値を０．１ｍＦのステップで設定することが可能となり、無効電力の調整範囲を広げることが可能となる。このように、実施形態３の構成によれば、各調相器の回路規模を大きくすることなく、無効電力の調整精度の向上及び調整範囲の拡大が可能となる。
【００６６】
調相器１１３−１〜１１３−３の一例として、３種類の容量値０．１ｍＦ，０．３ｍＦ，０．５ｍＦをもつ進相コンデンサとしたが、これは一例であってこの限りではない。負荷装置に応じて容量値の種類及び個数を決定することができる。また、前述のように、調相器１１３−１〜１１３−３は、分路リアクトル、同期調相機、静止型無効電力補償装置などであってもよい。
【００６７】
図７は、図５の無効電力調整システムの別の動作例を示すブロック図である。前述のように、制御回路１１２Ｃ−１は、無効電力を規定値以下に抑える負荷装置の組み合わせを実現するように、調相器１１３−１〜１１３−３、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、及びスイッチ回路１４２を制御する場合について説明したが、制御回路１１２Ｃ−１は、無効電力調整システムの全体の損失を低減するように、調相器１１３−１〜１１３−３、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、及びスイッチ回路１４２を制御してもよい。
【００６８】
例えば、図７に示すように、負荷装置１０６−１〜１０６−３のすべてが誘導性負荷装置である場合について考える。力率及び電力測定器１１１−１〜１１１−３で無効電力を測定した結果、負荷装置１０６−１の無効電力は小さく、負荷装置１０６−２の無効電力は大きく、負荷装置１０６−３の無効電力は中程度であると仮定する。この場合、各負荷装置１０６−１〜１０６−３の無効電力をそれらの近傍の調相器１１３−１〜１１３−３でそれぞれ調整するよりも、無効電力の小さい負荷装置１０６−１については無効電力を調整せず、無効電力の大きい負荷装置１０６−２の無効電力を調整するために調相器１１３−１を流用する方が、無効電力調整システムの全体として無効電力による損失を小さくできる可能性がある。制御回路１１２Ｃ−１は、このように無効電力を調整するように、調相器１１３−１〜１１３−３、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、及びスイッチ回路１４２を制御する。具体的には、図７に示すように、スイッチＳＷ１をオフし、スイッチＳＷ２，ＳＷ３をオンし、スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２をオンし、スイッチＳＷ１３をオフする。
【００６９】
これにより、無効電力を規定値以下に抑えることが可能となる負荷装置の組み合わせが存在しない場合でも、無効電力調整システムの全体において無効電力により発生する損失を低く抑えることができる。
【００７０】
実施形態４．
図８は、実施形態４に係る無効電力調整システムを含む電力システムの構成を示すブロック図である。図８の無効電力調整システムは、図５の無効電力調整装置１０５Ｃ−１に代えて無効電力調整装置１０５Ｄ−１を備える。無効電力調整装置１０５Ｄ−１は、図５の制御回路１１２Ｃ−１に代えて制御回路１１２Ｄ−１を備え、さらに、メモリ１１２ｍ−１を備える。無効電力調整装置１０５Ｄ−１は、他の点では、図５の無効電力調整装置１０５Ｃ−１と同様に構成される。
【００７１】
メモリ１１２ｍ−１は、配電線１４１−１〜１４１−３の配線長を記憶している。制御回路１１２Ｄ−１は、メモリ１１２ｍ−１に記憶された配線長に基づいて、配電線１４１−１〜１４１−３で発生する損失を含む無効電力調整システムの全体の損失を低減するように、調相器１１３−１〜１１３−３、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、及びスイッチ回路１４２を制御する。
【００７２】
例えば、配電線１４１−３で発生する損失が配電線１４１−１で発生する損失より小さい場合は、図８に示すように、スイッチＳＷ１１をオフし、スイッチＳ１２，ＳＷ１３をオンする。これにより、配電線１４１−１〜１４１−３で発生する損失を含む無効電力調整システムの全体の損失を低減することができる。
【００７３】
配電線１４１−１〜１４１−３の配線長を記憶するメモリは、複数の無効電力調整装置のうち、マスター制御回路を備える無効電力調整装置に設けられる。
【００７４】
実施形態５．
図９は、実施形態５に係る無効電力調整システムを含む電力システムの構成を示すブロック図である。図９の無効電力調整システムは、図５の無効電力調整装置１０５Ｃ−１に代えて無効電力調整装置１０５Ｅ−１を備える。無効電力調整装置１０５Ｅ−１は、図５の制御回路１１２Ｃ−１に代えて制御回路１１２Ｅ−１を備え、さらに、表示器１１５−１を備える。無効電力調整装置１０５Ｅ−１は、他の点では、図５の無効電力調整装置１０５Ｃ−１と同様に構成される。
【００７５】
図９の例では、無効電力調整装置１０５Ｅ−１の制御回路１１２Ｅ−１がマスター制御回路として動作し、他の無効電力調整装置１０５−２，１０５−３の制御回路１１２−２，１１２−３がスレーブ制御回路として動作する。
【００７６】
表示器１１５−１は、各無効電力調整装置１０５Ｅ−１，１０５−２，１０５−３の調相器１１３−１〜１１３−３の動作頻度を表示する。動作頻度は、例えば、予め決められた期間内に調相器を動作させた回数及び／又は時間長によって定義される。図１０は、図９の表示器１１５−１に表示される内容の例を示す図である。図１０より、ユーザは調相器１１３−３の動作頻度が小さいということを把握できる。
【００７７】
図１１は、図１０の表示内容に従って再構成された図９の電力システムの構成を示すブロック図である。表示器１１５−１の表示内容から、ユーザは動作頻度が低かったり、無効電力の調整精度又は調整範囲が不足していたりする無効電力調整装置を把握することができる。従って、不要と思われる無効電力調整装置を削減したり、無効電力の調整精度又は調整範囲が不足している無効電力調整装置の調整能力を上げたりするなどの改善を図ることができる。これにより、無効電力調整システムのコスト削減及び性能向上を図ることができる。
【００７８】
表示器は、複数の無効電力調整装置のうち、少なくとも、マスター制御回路を備える無効電力調整装置に設けられる。それに代わって、表示器は、すべての無効電力調整装置に設けられてもよい。この場合、任意の制御回路がマスター制御回路として動作することができる。
【００７９】
なお、上述の実施形態１〜５に記載の構成は、それぞれ、適宜、組み合わされてもよい。例えば、配電線１０４−１〜１０４−３の配線長を記憶するメモリ（図４）、配電線１４１−１〜１４１−３の配線長を記憶するメモリ（図８）、又は表示器（図９）は、図２の外部制御装置１２１又は図３のデータセンタ１３１に設けられてもよい。
【００８０】
特許請求の範囲に記載された本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、各種変形及び変更を行うことも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本開示に係る無効電力調整システムは、例えば、工場内設備、家庭内設備、店舗内設備、又は公共機関などに応用可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１０１…配電用変電所、
１０２…変圧器、
１０３…配電盤、
１０４−１〜１０４−３…配電線、
１０５−１〜１０５−３，１０５Ａ−１〜１０５Ａ−３，１０５Ｂ−１，１０５Ｃ−１，１０５Ｄ−１，１０５Ｅ−１…無効電力調整装置、
１０６−１〜１０６−３…負荷装置、
１１１−１〜１１１−３…力率及び電力測定器、
１１２−１〜１１２−３，１１２Ｂ−１，１１２Ｃ−１，１１２Ｄ−１，１１２Ｅ−１…制御回路、
１１２ｍ−１…メモリ、
１１３−１〜１１３−３…調相器、
１１４−１〜１１４−３，１１４Ａ−１〜１１４Ａ−３…通信回路、
１１５−１…表示器、
１２１…外部制御装置、
１３１…データセンタ、
１４１−１〜１４１−３…配電線、
１４２…スイッチ回路、
ＳＷ１〜ＳＷ３，ＳＷ１１〜ＳＷ１３，ＳＷ２１〜ＳＷ２７…スイッチ。
【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】
2018113803.tif 000009
【図８】
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【図９】
2018113803.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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