(57)【要約】【課題】進相コンデンサのＯＮ／ＯＦＦ制御によるＡＱＲ制御を用いて無効電力を制御する場合に、進み無効電力とならず、かつ、無効電力制御のＰＦを１．０とすることができる無効電力制御システムを提供すること。【解決手段】本発明に係る無効電力制御システム１は、商用電源１１に系統連系するとともに分散電源１８を備え、進相コンデンサ１４を用いたＡＱＲ制御により商用電源１１からの受電点の無効電力を制御するものであり、ＡＱＲ制御前における受電点の無効電力である第１の無効電力を検出する検出部１９と、第１の無効電力の値からＡＱＲ制御が必要か否かを判断するとともにＡＱＲ制御を行うＡＱＲ２０と、ＡＱＲ２０でのＡＱＲ制御の前に第１の無効電力の値をＡＱＲ制御で相殺可能な値の無効電力に修正するＡＶＲ制御を行うＡＶＲ２２とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源に系統連系するとともに分散電源を備え、進相コンデンサを用いたＡＱＲ制御により前記商用電源からの受電点の無効電力を制御する無効電力制御システムにおいて、
前記ＡＱＲ制御前における前記受電点の無効電力である第１の無効電力を検出する検出部と、
前記第１の無効電力の値から前記ＡＱＲ制御が必要か否かを判断するとともに、前記ＡＱＲ制御を行うＡＱＲと、
前記ＡＱＲでのＡＱＲ制御の前に、前記第１の無効電力の値をＡＱＲ制御で相殺可能な値の無効電力に修正するＡＶＲ制御を行うＡＶＲとを備えることを特徴とする無効電力制御システム。
【請求項２】
前記ＡＶＲ制御は、前記第１の無効電力と、前記ＡＱＲ制御で用いられる全ての進相コンデンサの無効電力の総和である第２の無効電力と、の差分がゼロになるように、前記分散電源を制御するものであることを特徴とする請求項１記載の無効電力制御システム。
【請求項３】
商用電源に系統連系するとともに分散電源を備え、進相コンデンサを用いたＡＱＲ制御により前記商用電源からの受電点の無効電力を制御する無効電力制御方法において、
前記受電点の無効電力である第１の無効電力を検出する検出ステップと、
前記第１の無効電力の値から前記ＡＱＲ制御が必要か否かを判断する判断ステップと、
前記ＡＱＲ制御が必要なときに、前記ＡＱＲ制御に必要な進相コンデンサの台数を算出する台数算出ステップと、
全ての進相コンデンサの無効電力の総和である第２の無効電力が、前記第１の無効電力と同じ値になるか否かを比較する比較ステップと、
前記第１の無効電力が前記第２の無効電力と違う値になるときに、前記分散電源をＡＶＲで制御して、前記第１の無効電力を前記第２の無効電力と同じ値を有する第３の無効電力に修正するＡＶＲ制御ステップと、
前記第２の無効電力と同じ値を有する前記第１の無効電力または前記第３の無効電力に対し前記ＡＱＲ制御を行うＡＱＲ制御ステップとを備えることを特徴とする無効電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散電源を商用電源に系統連系する受変電設備における、電力会社からの受電点の無効電力制御システムおよび無効電力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
分散電源を商用電源に系統連系する受変電設備では、電力会社等の商用電源からの受電点の力率を１に近づけることが好ましい。このため、受変電設備では、通常、自動無効電力調整装置（以下、「ＡＱＲ」と略す。）で受電点の力率制御を行う。ＡＱＲによる力率制御をＡＱＲ制御という。ＡＱＲ制御は、通常、進相コンデンサのＯＮ／ＯＦＦにより行われる。
【０００３】
また、受変電設備の分散電源として用いられる回転型発電機等の発電機は、通常、自動電圧調整器（以下、「ＡＶＲ」と略す。）を有している。ＡＶＲは、発電機の励磁電圧を可変することで発電機の運転力率を可変させるものである。ＡＶＲによる制御を、ＡＶＲ制御という。
【０００４】
回転型発電機による受電点の力率制御は、発電機励磁電圧の可変により行う。発電機より供給可能な無効電力は、自身のフレーム（体格）に対応した供給量の範囲内で供給される。この無効電力の供給量は、通称Ｐ−Ｑカーブと称する発電機の運転限界曲線により定まる。
【０００５】
一般的に、受変電設備は、発電機容量が構内負荷と同等またはこれ以上であるときは、受電点の力率制御を行う。また、受変電設備は、発電機容量が構内負荷より小さい、たとえば発電機容量（熱負荷）が構内負荷の１／４程度のとき、または売電しないときは、需要家の回転型発電機は力率制御を行わず一定力率運転をする。
【０００６】
受変電設備は、進相コンデンサと発電機とを組み合わせた無効電力制御を行う場合もある。
【０００７】
進相コンデンサのＯＮ／ＯＦＦ制御においては、単機容量を複数台有してのＯＮ／ＯＦＦ制御であるため、受電点の無効電力を０ｋｖａｒ近傍（ＰＦ＝１．０制御）に収束させることは困難である。
【０００８】
また、発電機のＡＶＲ制御による無効電力調整では、発電機の構造から決まる運転限界曲線（Ｐ−Ｑカーブ）より決まるが、無効電力の許容供給分の制限があり、大きな無効電力を調整できない不具合があった。
【０００９】
さらに、従来の進相コンデンサのＯＮ／ＯＦＦ制御でのＡＱＲ制御を行う場合、進相コンデンサの単機容量と調整を要する無効電力量は必ずしも一致しないため、進み力率となることがある。
【００１０】
たとえば、特許文献１（特開平６−１４４６６号公報）には、同期発電機の有効電力と無効電力を検出し、その結果が、予め記憶されている有効−無効電力特性パターンデータ領域内であるか否かを判別し、領域内であればその受電力率で、領域外であれば受電力率を変化させて前記同期発電機の界磁制御を行う方法が開示されている。
【特許文献１】特開平６−１４４６６号公報
【特許文献２】特開平１０−９７３３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１記載の方法は、上記問題を解決するものではない。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、進相コンデンサのＯＮ／ＯＦＦ制御によるＡＱＲ制御を用いて無効電力を制御する場合に、進み無効電力とならず、かつ、無効電力制御のＰＦを１．０とすることができる無効電力制御システムおよび無効電力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】
【００１３】
本発明に係る無効電力制御システムは、上記問題点を解決するものであり、商用電源に系統連系するとともに分散電源を備え、進相コンデンサを用いたＡＱＲ制御により前記商用電源からの受電点の無効電力を制御する無効電力制御システムにおいて、前記ＡＱＲ制御前における前記受電点の無効電力である第１の無効電力を検出する検出部と、前記第１の無効電力の値から前記ＡＱＲ制御が必要か否かを判断するとともに、前記ＡＱＲ制御を行うＡＱＲと、前記ＡＱＲでのＡＱＲ制御の前に、前記第１の無効電力の値をＡＱＲ制御で相殺可能な値の無効電力に修正するＡＶＲ制御を行うＡＶＲとを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る無効電力制御方法は、上記問題点を解決するものであり、商用電源に系統連系するとともに分散電源を備え、進相コンデンサを用いたＡＱＲ制御により前記商用電源からの受電点の無効電力を制御する無効電力制御方法において、前記受電点の無効電力である第１の無効電力を検出する検出ステップと、前記第１の無効電力の値から前記ＡＱＲ制御が必要か否かを判断する判断ステップと、前記ＡＱＲ制御が必要なときに、前記ＡＱＲ制御に必要な進相コンデンサの台数を算出する台数算出ステップと、全ての進相コンデンサの無効電力の総和である第２の無効電力が、前記第１の無効電力と同じ値になるか否かを比較する比較ステップと、前記第１の無効電力が前記第２の無効電力と違う値になるときに、前記分散電源をＡＶＲで制御して、前記第１の無効電力を前記第２の無効電力と同じ値を有する第３の無効電力に修正するＡＶＲ制御ステップと、前記第２の無効電力と同じ値を有する前記第１の無効電力または前記第３の無効電力に対し前記ＡＱＲ制御を行うＡＱＲ制御ステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る無効電力制御システムおよび無効電力制御方法によれば、進相コンデンサのＯＮ／ＯＦＦ制御によるＡＱＲ制御を用いて無効電力を制御する場合に、進み無効電力とならず、かつ、無効電力制御のＰＦを１．０とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
［第１の実施形態］
本発明に係る無効電力制御システムの構造につき図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る無効電力制御システムの機能ブロック図である。
【００１７】
無効電力制御システム１は、商用電源１１と、特高変圧器１２と、計器用変流器１３と、進相コンデンサ１４と、負荷１５と、励磁用変流器１６と、励磁用変圧器１７と、分散電源としての常用発電機１８と、検出部としての無効電力トランスデューサ１９と、自動無効電力調整装置（ＡＱＲ）２０と、自動電圧調整器（ＡＶＲ）２２とを備える。ＡＱＲ２０内には、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）２１が設けられる。
【００１８】
商用電源１１には、特高変圧器１２が接続される。特高変圧器１２には、計器用変流器１３が接続される。計器用変流器１３には、進相コンデンサ１４と、負荷１５と、無効電力トランスデューサ１９が接続される。進相コンデンサ１４および負荷１５には、励磁用変流器１６を介して、常用発電機１８が接続される。
【００１９】
無効電力トランスデューサ１９は、ＡＱＲ２０に接続される。常用発電機１８は、励磁用変流器１６を介して、直接にまたは励磁用変圧器１７をさらに介してＡＶＲ２２に接続される。
【００２０】
商用電源１１は、常用発電機１８と系統連系運転している。系統連系運転とは、系統連系を行う運転を意味する。系統連系とは、所内系統の発電設備である常用発電機１８を電力会社等による商用電源１１の配電線に接続して運用する方法である。このため、無効電力制御システム１の需要家は、商用電源１１から発生する電力と、常用発電機１８から発生する電力とを両方使用可能になっている。
【００２１】
無効電力トランスデューサ１９は、受電点の無効電力を検出し、ＡＱＲ２０内のＰＬＣ２１に入力する。ＡＱＲ制御前における受電点の無効電力を「第１の無効電力」という。
【００２２】
無効電力について簡単に説明する。交流で電圧と電流との間に位相ずれθがあるとき、電圧Ｅ、電流Ｉとすると、皮相電力はＥＩ（kVA）、有効電力はＥＩｃｏｓθ（kW）、無効電力はＥＩｓｉｎθ（kvar）の関係がある。無効電力は、電圧と直角の関係にある電流成分Ｉｓｉｎθと電圧Ｅとの積であり、エネルギーを有効に伝達しない電力である。
【００２３】
進相コンデンサ１４は、ＡＱＲ制御でＯＮ／ＯＦＦされることにより、受電点の力率制御を行う。
【００２４】
ＡＱＲ２０は、受電点の力率制御のために、進相コンデンサ１４にＯＮ／ＯＦＦ制御の信号を出力する。ＡＱＲ２０は、内部に設けられたＰＬＣ２１が、第１の無効電力の値からＡＱＲ制御が必要か否かを判断し、ＡＱＲ制御に必要な制御を行う。
【００２５】
分散電源としての常用発電機１８は、回転型発電機等が用いられる。
【００２６】
ＡＶＲ２２は、常用発電機１８の励磁電圧を可変することにより、常用発電機１８の運転力率を可変させる。ＡＶＲ２２は、ＡＱＲ２０でのＡＱＲ制御の前に、第１の無効電力の値をＡＱＲ制御で相殺可能な値の無効電力（第３の無効電力）に修正するＡＶＲ制御を行う。
【００２７】
ＡＶＲ制御は、第１の無効電力と、ＡＱＲ制御で用いられる全ての進相コンデンサの無効電力の総和である第２の無効電力と、の差分がゼロになるように、分散電源を制御するものである。
【００２８】
商用電源１１の通電電流は、特高変圧器１２の二次側に取付けた計器用変流器１３で検出され、無効電力トランスデューサ１９でたとえば４〜２０ｍＡのアナログ信号に変換された後、ＡＱＲ２０内のＰＬＣ２１に入力される。
【００２９】
一方、常用発電機１８の発電電圧は励磁用変圧器１７で検出される。常用発電機１８から負荷１５へ供給される電流は励磁用変流器１６で検出される。常用発電機１８の出力は、励磁用変圧器１７または励磁用変流器１６を介してＡＶＲ２２に入力される。
【００３０】
ＡＶＲ２２は、一般的に、同期発電機の出力電圧を商用電源１１の電圧に合わせるべく、励磁用変圧器１７および励磁用変流器１６より取り込んだ電圧信号で母線電圧追従制御を行う。また、ＡＶＲ２２は、発電機出力電圧を商用電源１１の電圧に対して若干の差を持たせることで発電機の力率制御を行う。
【００３１】
次に、図１および図２を参照して無効電力制御システム１の作用を説明する。図２は、無効電力制御システム１の動作のフローチャートである。
【００３２】
（検出ステップ）
はじめに、無効電力トランスデューサ１９で、受電点の無効電力である第１の無効電力を検出する（ステップＳ１）。
【００３３】
（判断ステップ）
次に、ＡＱＲ２０中のＰＬＣ２１で、第１の無効電力の値からＡＱＲ制御が必要か否かを判断する（ステップＳ２）。
【００３４】
ＡＱＲ制御が必要か否かは、受電点の無効電力（第１の無効電力）の値と、進相コンデンサ１４につき整定した開放無効電力の値と、進相コンデンサ１４につき整定した投入無効電力の値との大小により判断する。
【００３５】
すなわち、下記式（１）または下記式（３）の関係を満たすときは、ＡＱＲ制御が必要であると判断する。具体的には、下記式（１）の関係を満たすときは、進相コンデンサ１４をＯＮにする制御が必要であると判断する。下記式（３）の関係を満たすときは、進相コンデンサ１４をＯＦＦにする制御が必要であると判断する。なお、下記式（２）の関係を満たすときは、進相コンデンサ１４は動作させない。
【００３６】
［数１］
投入無効電力＜第１の無効電力                      （１）
開放無効電力＜第１の無効電力＜投入無効電力        （２）
第１の無効電力＜開放無効電力                      （３）
【００３７】
（台数算出ステップ）
さらに、ＡＱＲ２０中のＰＬＣ２１で、ＡＱＲ制御が必要なとき、すなわち、上記式（１）または上記式（３）の関係を満たすときに、ＡＱＲ制御に必要な進相コンデンサ１４の台数を算出する（ステップＳ３）。
【００３８】
すなわち、下記式（４）により、ＡＱＲ制御に必要な進相コンデンサ１４の台数を算出する。
【数２】
2008182789.tif 000003
【００３９】
（比較ステップ）
次に、ＡＱＲ２０中のＰＬＣ２１で、全ての進相コンデンサ１４の無効電力の総和である第２の無効電力が、第１の無効電力と同じ値になるか否かを比較する（ステップＳ４）。
【００４０】
式（４）中の△ｋｖａｒが０ｋｖａｒになるときは、第２の無効電力が第１の無効電力と同じ値になると判断する。
【００４１】
第２の無効電力が第１の無効電力と同じ値になるときは、ステップＳ６に進む。第２の無効電力が第１の無効電力と違う値になるときは、ステップＳ５に進む。
【００４２】
（ＡＶＲ制御ステップ）
さらに、第１の無効電力が第２の無効電力と違う値になるときに、ＡＱＲ２０中のＰＬＣ２１がＡＶＲ２２に、常用発電機（分散電源）１８をＡＶＲ２２で制御して、第１の無効電力を第２の無効電力と同じ値を有する第３の無効電力に修正する指令を出す（ステップＳ５）。
【００４３】
（ＡＱＲ制御ステップ）
次に、第２の無効電力と同じ値を有する第１の無効電力または第３の無効電力に対し、ＡＱＲ制御を行い、進相コンデンサ１４の投入後の受電点の無効電力を０ｋｖａｒにする（ステップＳ６）。
【００４４】
次に、図１、図３〜図６を参照して無効電力制御システム１の作用をより具体的に説明する。図３〜図６は、無効電力制御システム１の作用を説明する図である。
【００４５】
図１に示す無効電力制御システム１における諸条件を以下のとおりに仮定する。  
［数３］
進相コンデンサ１４：５台×200kvar                      （５）
負荷１５：2800kVA(A1)、pf（力率）：0.8(θ1)              （６）
常用発電機１８：2000kW(P2)、pf：0.9(θ2)                  （７）
【００４６】
ＰＬＣ２１で行うＡＱＲ制御の整定値は、下記のとおりに仮定する。  
［数４］
投入無効電力（Ｑ５１）：220kvar                  （８）
開放無効電力（Ｑ６１）：0kvar                    （９）
【００４７】
（検出ステップ）
受電点の無効電力（第１の無効電力）を、無効電力トランスデューサ１９で検出し、ＰＬＣ２１に入力する。
【００４８】
前述の仮定値および図１に示す系統図より得られる受電点のベクトル図を図３に示す。
【００４９】
図３において、Ａ１は、負荷１５の皮相電力ベクトル（2800kVA）である。Ｐ１は、負荷１５の有効電力ベクトルである。Ｑ１は、負荷１５の無効電力ベクトルである。θ１は、負荷１５の力率（0.8）である。
【００５０】
図３において、Ａ２は、常用発電機１８の皮相電力ベクトルである。Ｐ２は、常用発電機１８の有効電力ベクトル（2000kW）である。Ｑ２は、常用発電機１８の無効電力ベクトルである。θ２は、常用発電機１８の力率（0.9）である。
【００５１】
図３において、Ａ３は、受電点の皮相電力ベクトルである。Ｐ３は、受電点の有効電力ベクトルである。Ｑ３は、受電点の無効電力ベクトルである。θ３は、進相コンデンサ投入前における受電点の力率である。
【００５２】
受電点の力率θ3を下記のようにして求める。実質的な計算および演算はＰＬＣ２１で行う。
【００５３】
｛負荷１５の皮相電力ベクトル等｝
はじめに、式（１０）および式（１１）を用いて、負荷１５の皮相電力ベクトルＡ１（2800kVA）および力率θ１（0.8）から、負荷１５の有効電力ベクトルＰ１および無効電力ベクトルＱ１の大きさを求める。  
［数５］
P1＝A1×θ1＝2800kVA×0.8＝2240kW                    （１０）
【数６】
2008182789.tif 000004
【００５４】
｛常用発電機１８の有効電力ベクトル等｝
次に、式（１２）および式（１３）を用いて、常用発電機１８の有効電力ベクトルＰ２（2000kW）および力率θ２（0.9）から、常用発電機１８の皮相電力ベクトルＡ２および無効電力ベクトルＱ２の大きさを求める。  
【数７】
2008182789.tif 000005
【数８】
2008182789.tif 000006
【００５５】
｛受電点の無効電力ベクトル等｝
よって、受電点における有効電力Ｐ３、無効電力（第１の無効電力）Ｑ３および皮相電力Ａ３は下記式（１４）〜（１６）により求められる。  
［数９］
P3＝P1−P2
＝2240kW−2000kW
＝240kW                      （１４）
［数１０］
Q3＝Q1−Q2
＝1680kvar−968.5kvar
＝711.5kvar                  （１５）
【数１１】
2008182789.tif 000007
【００５６】
進相コンデンサ１４の投入前における受電点の力率θ3は下記式（１７）により求められる。
【数１２】
2008182789.tif 000008
【００５７】
（判断ステップ）
次に、ＰＬＣ２１内でのＡＱＲ２０の設定により、下記の比較を行った結果で、進相コンデンサのＯＮ／ＯＦＦを決定する。
【数１３】
2008182789.tif 000009
【００５８】
式（１８）〜式（２０）は、式（１）〜式（３）にそれぞれ対応するものである。投入無効電力が条件（８）より220kvarであり、受電点の無効電力（第１の無効電力Ｑ３）が式（１５）より711.5kvarであり、式（１８）の場合に該当するため、進相コンデンサ１４を投入（ＯＮ）する。
【００５９】
（台数算出ステップ）
さらに、進相コンデンサ１４の投入台数を算出する。投入台数は、受電点の無効電力（第１の無効電力）Ｑ３（711.5kvar）と、進相コンデンサ１４単機の無効電力（200kvar）とから、下記式（２１）で算出される。  
［数１４］
711.5kvar÷200kvar＝3台…111.5kvar          （２１）
進相コンデンサ１４は3台投入される。式（２１）中の111.5kvarは無効電力の余りである。
【００６０】
（比較ステップ）
次に、ＡＱＲ２０内のＰＬＣ２１において、進相コンデンサ１４の投入により、進相コンデンサ１４を３台投入した無効電力の合計値（第２の無効電力Ｑ４）が、受電点の無効電力（第１の無効電力Ｑ３）と同じ値になるか否かを比較する。
【００６１】
第２の無効電力Ｑ４は600kvarであり、第１の無効電力Ｑ３は711.5kvarであるから、同じ値にならないと判断される。第１の無効電力Ｑ３には、進相コンデンサ１４では改善しきれない無効電力（111.5kvar）が含まれる。改善しきれない無効電力111.5kvarは、遅れの無効電力として残存する。
【００６２】
（ＡＶＲ制御ステップ）
次に、受電点の無効電力（第１の無効電力Ｑ３、711.5kvar）が、進相コンデンサ１４を３台投入した無効電力の合計値（第２の無効電力Ｑ４600kvar）と違う値になったため、ＡＶＲ２０が常用発電機１８を制御する。ＡＶＲ２０による常用発電機１８の制御は、第１の無効電力Ｑ３（711.5kvar）を、第２の無効電力Ｑ４と同じ値（600kvar）を有する第３の無効電力Ｑ３３に変えるものである。
【００６３】
図４は、ＡＶＲ制御を行った場合のベクトル図を示す。図４中、図３と同じ成分には、図３と同一の符号を付す。
【００６４】
図４において、Ｑ２３は、ＡＶＲ制御を行った後の常用発電機１８の無効電力ベクトルである。Ａ２３は、ＡＶＲ制御を行った後の常用発電機１８の皮相電力ベクトルである。θ２３は、ＡＶＲ制御を行った後の常用発電機１８の力率である。ＡＶＲ制御を行った後の常用発電機１８の有効電力ベクトルは、ＡＶＲ制御を行う前の常用発電機１８の有効電力ベクトルＰ２と同じであるため、図４中にＰ２と示す。
【００６５】
Ｐ３３は、ＡＶＲ制御を行った後の受電点の有効電力ベクトルである。Ｑ３３は、ＡＶＲ制御を行った後の受電点の無効電力（第３の無効電力）ベクトルである。Ａ３３は、ＡＶＲ制御を行った後の受電点の皮相電力ベクトルである。θ３３は、ＡＶＲ制御を行った後の受電点の力率である。
【００６６】
ＡＶＲ制御を行った後の受電点の有効電力ベクトルＰ３３は、ＡＶＲ制御を行う前の受電点の有効電力ベクトルＰ３と同じ値（240kW）である。
【００６７】
｛常用発電機１８の有効電力ベクトル等｝
ＡＶＲ制御を行った後の常用発電機１８の無効電力ベクトルＱ２３は、下記式（２２）を用いて、図３における常用発電機１８の無効電力ベクトルＱ２（968.5kvar）と、上記式（２１）で算出された改善しきれない無効電力ベクトル111.5kvarとを加算して求められる。  
［数１５］
Q23＝968.5kvar＋111.5kvar＝1080kvar          （２２）
【００６８】
ＡＶＲ制御を行った後の常用発電機１８の皮相電力ベクトルＡ２３は、下記式（２３）を用いて、ＡＶＲ制御を行った後の常用発電機１８の有効電力ベクトルＰ２（2000kW）と、ＡＶＲ制御を行った後の常用発電機１８の無効電力ベクトルＱ２３（1080kvar）とから求められる。
【数１６】
2008182789.tif 000010
【００６９】
ＡＶＲ制御を行った後の常用発電機１８の力率θ２３は、下記式（２４）により求められる。
【数１７】
2008182789.tif 000011
【００７０】
｛受電点の無効電力ベクトル等｝
ＡＶＲ制御を行った後の受電点の皮相電力ベクトルＡ３３は、下記式（２５）を用いて、ＡＶＲ制御を行った後の受電点の有効電力ベクトルＰ３３（240kW）と、ＡＶＲ制御を行った後の受電点の無効電力ベクトルＱ３３とから求められる。
【００７１】
ここで受電点の無効電力ベクトル（第３の無効電力）Ｑ３３は、ＡＶＲ２０が常用発電機１８を制御することにより、第１の無効電力Ｑ３（711.5kvar）を第２の無効電力Ｑ４と同じ値（600kvar）になるように変化させたものであるから、大きさが600kvarである。
【数１８】
2008182789.tif 000012
【００７２】
ＡＶＲ制御を行った後の受電点の力率θ３３は、受電点の有効電力Ｐ３３（240kW）と受電点の皮相電力Ａ３３（646.2kVA）とから下記式（２６）により求められる。
【数１９】
2008182789.tif 000013
【００７３】
（ＡＱＲ制御ステップ）
次に、進相コンデンサ１４を３台投入し、第２の無効電力Ｑ４（600kvar）と同じ値を有する第３の無効電力Ｑ３３（600kvar）に対しＡＱＲ制御を行う。
【００７４】
図５は、ＡＶＲ制御後にＡＱＲ制御で進相コンデンサ１４を3台投入した場合のベクトル図を示す。図５中、図３と同じ成分には、図３と同一の符号を付す。
【００７５】
図５において、Ｐ３４は、ＡＶＲ制御後にＡＱＲ制御で3台の進相コンデンサ１４を投入した場合の受電点の有効電力ベクトルである。Ａ３４は、ＡＶＲ制御後にＡＱＲ制御で3台の進相コンデンサ１４を投入した場合の受電点の皮相電力ベクトルである。
【００７６】
ＡＶＲ制御後にＡＱＲ制御で3台の進相コンデンサ１４を投入した場合の受電点の有効電力ベクトルＰ３４は、ＡＶＲ制御を行う前の受電点の有効電力ベクトルＰ３と同じ値（240kW）である。
【００７７】
ＡＶＲ制御ステップにおいて、ＡＶＲ制御を行った後の受電点の無効電力ベクトルＱ３３（600kvar）は、進相コンデンサ１４の３台の無効電力ベクトルの合計Ｑ４（第２の無効電力ベクトル、600kvar）と同じ大きさで、向きが逆になっている。
【００７８】
このため、ＡＶＲ制御後にＡＱＲ制御で3台の進相コンデンサ１４を投入した場合の受電点の無効電力ベクトルＱ３４（図示せず）は、進相コンデンサ１４の投入による第２の無効電力ベクトルＱ４（600kvar）で相殺され、0kvarになる。  
［数２０］
Q34＝0kvar          （２７）
【００７９】
ＡＶＲ制御後にＡＱＲ制御で3台の進相コンデンサ１４を投入した場合の受電点の皮相電力ベクトルＡ３４の大きさは、有効電力ベクトルＰ３４（240kW）と無効電力ベクトルＱ３４（0kvar）とから、下記式（２８）により求められる。
【数２１】
2008182789.tif 000014
【００８０】
ＡＶＲ制御後にＡＱＲ制御で3台の進相コンデンサ１４を投入した場合の受電点の力率θ３４（図示せず）は、受電点の有効電力ベクトルＰ３４（240kW）と、受電点の皮相電力ベクトルＡ３４（240kVA）とから、下記式（２９）により求められる。
【数２２】
2008182789.tif 000015
【００８１】
このように、ＡＶＲ制御とＡＱＲ制御を組み合わせて無効電力制御をすると、受電点の力率θ３４を1.0とすることができる。
【００８２】
無効電力制御システム１によれば、分散電源のＡＶＲ制御と進相コンデンサを用いたＡＱＲ制御とを組み合わせて無効電力制御をすることにより、受電点の力率を1.0にすることができる。
【００８３】
また、無効電力制御システム１によれば、受電点の力率を1.0にしても進み無効電力とならない。
【００８４】
また、無効電力制御システム１によれば、ＡＶＲ２２での無効電力の制御をコンデンサ等位kvar以内で行うため、分散電源である常用発電機１８の安定度が増す。
【００８５】
一般的に、分散電源である常用発電機１８をｐｆ１．０に近い値で運転すると、事故時の電圧回復が遅いという事象が生じ、系が不安定となるが、無効電力制御システム１によれば、これを抑制する効果が期待できる。
【００８６】
＜ＡＱＲのみの制御＞
なお、ＡＶＲ制御ステップを実行しないＡＱＲ制御のみの無効電力制御の場合は、受電点の力率を1.0にすることは困難である。この点について、以下、説明する。
【００８７】
無効電力制御システム１における諸条件（５）〜（７）、ならびにＡＱＲ制御の整定値（８）および（９）が同じで、比較ステップおよびＡＶＲ制御ステップを実行しない場合を考える。
【００８８】
具体的には、台数算出ステップの後、台数算出ステップで算出された式（２１）中の111.5kvarをＡＶＲ制御で0kvarに補正せずに、ＡＱＲ制御ステップに進んで進相コンデンサ１４を3台投入する場合を考える。
【００８９】
図６は、図３に示す状態から、ＡＱＲ制御のみで進相コンデンサ１４を3台投入した場合のベクトル図を示す。図６中、図３と同じ成分には、図３と同一の符号を付す。
【００９０】
図６において、Ｐ３２は、ＡＱＲ制御のみで3台の進相コンデンサ１４を投入した場合の受電点の有効電力ベクトルである。受電点の有効電力ベクトルＰ３２は、進相コンデンサ１４を3台投入する前の受電点の有効電力ベクトルＰ３と同じであるため、大きさは240kWである。Ｑ３２は、ＡＱＲ制御のみで3台の進相コンデンサ１４を投入した場合の受電点の無効電力ベクトルである。
【００９１】
Ｑ３１（1080kvar）は、図３における負荷１５の無効電力ベクトルＱ１（1680kvar）から、ＡＱＲ制御による進相コンデンサ１４の３台分の無効電力ベクトル（第２の無効電力Ｑ４）（600kvar）を差し引いたものである。
【００９２】
θ３２は、ＡＱＲ制御のみで3台の進相コンデンサ１４を投入した場合の受電点の力率である。
【００９３】
図６に示す、ＡＱＲ制御のみで進相コンデンサ１４を3台投入した状態の受電点の力率θ３２は下記のようにして求められる。
【００９４】
進相コンデンサ１４を3台投入した後の受電点の無効電力ベクトルＱ３２は、図３における受電点の無効電力ベクトルＱ３と、投入された３台の進相コンデンサ１４の無効電力ベクトルの合計Ｑ４との差分であるので、下記式（３０）により求められる。  
［数２３］
Q32＝Q3−Q4＝711.5kvar−3×200kvar＝111.5kvar          （３０）
［数２４］
P32＝P3＝240kW          （３１）
【００９５】
ＡＱＲ制御のみで進相コンデンサ１４を3台投入した後の受電点の皮相電力Ａ３２は、受電点の有効電力ベクトルＰ３２（240kW）と、受電点の無効電力ベクトルＱ３２（111.5kvar）とから、下記式（３２）により求められる。
【数２５】
2008182789.tif 000016
【００９６】
これにより、ＡＱＲ制御のみで、すなわちＡＱＲ制御とＡＶＲを個別に制御した場合の受電点の力率θ３２は、有効電力ベクトルＰ３２（240kW）と皮相電力Ａ３２（264kVA）とから、下記式（３３）により求められる。
【数２６】
2008182789.tif 000017
【００９７】
以上より、進相コンデンサのＯＮ／ＯＦＦ制御のみによるＡＱＲ制御のみ、すなわち、ＡＶＲ制御が関与しないＡＱＲ制御では、ｐｆ１．０の運転は困難であることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明に係る無効電力制御システムの機能ブロック図。
【図２】本発明に係る無効電力制御システムの動作のフローチャート。
【図３】受電点等のベクトル図。
【図４】受電点等のベクトル図。
【図５】受電点等のベクトル図。
【図６】受電点等のベクトル図。
【符号の説明】
【００９９】
１  無効電力制御システム
１１  商用電源
１２  変圧器
１３  計器用変流器
１４  進相コンデンサ
１５  負荷
１６  励磁用変流器
１７  励磁用変圧器
１８  常用発電機（分散電源）
１９  無効電力トランスデューサ（検出部）
２０  自動無効電力調整装置（ＡＱＲ）
２１  プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）
２２  自動電圧調整器（ＡＶＲ）
【図１】
2008182789.tif 000018
【図２】
2008182789.tif 000019
【図３】
2008182789.tif 000020
【図４】
2008182789.tif 000021
【図５】
2008182789.tif 000022
【図６】
2008182789.tif 000023