(57)【要約】【課題】アーク炉負荷等によって発生する電圧フリッカを抑制するための無効電力補償に際して、負荷変動によるゲイン調整を容易にする。【解決手段】複数の補償装置モデルを予め設け、この複数のモデルにて補償量をそれぞれ演算させて、結果得られた複数の補償量のうち最も小さい補償量を演算した時の補償モデルの制御量を実際の制御量として採用することにより、無駄のない、最適調整を可能とする。【選択図】      図２
2004336948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に連系されてなり、電力系統に繋がれる負荷により発生する電圧フリッカを抑制するための無効電力補償装置において、
複数の互いに異なる補償モデルと、
これら複数の補償モデルから複数の補償量を演算する演算手段と、
この演算手段より演算された複数の補償量のうち、最小の補償量を演算した補償モデルの制御量を実際の補償装置の制御量として採用する選択手段と
を備えたことを特徴とする無効電力補償装置。
【請求項２】
前記複数の互いに異なる補償モデルはそれぞれ、互いに異なるゲインと、互いに異なる系統モデルとからなることを特徴とする請求項１に記載の無効電力補償装置。
【請求項３】
前記補償モデルの制御量はゲインであることを特徴とする請求項１または２に記載の無効電力補償装置。
【請求項４】
前記補償量は電圧フリッカ検出値であることを特徴とする請求項１乃至３に記載の無効電力補償装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、系統に連系された負荷の変動等によって発生する電圧フリッカを補償する無効電力補償装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３に従来の無効電力補償装置の構成例を示す。無効電力補償装置１は電力系統２から、系統インピーダンス３を介して負荷４が接続された系統の系統インピーダンス３と負荷４との間に設置されてなり、負荷４によって発生する電圧フリッカを補償する。ここで無効電力補償装置１はサイリスタ５、リアクトル６、コンデンサ７、制御装置１３によって構成されている。
また、無効電力補償装置１の動作であるが、電圧フリッカを補償するために、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２の無効電力をＱｓ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２の無効電力Ｑｓがゼロになり、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できることになる。
【０００３】
次に、この無効電力補償装置１の制御構成を図４に示す。ここでの制御構成は特許文献１の図６に示されたものと同一である。図４において制御装置１３は、無効電力検出回路１０、ゲイン１１、点弧角制御回路１２によって構成され、負荷電流Ｉｆと系統電圧ＶｓをＰＴ８及びＣＴ９で検出し、無効電力検出回路１０で負荷４の無効電力Ｑを演算する。その後ゲイン１１である値Ｋを乗じてＫ×Ｑとし、点弧角制御回路１２でサイリスタ５の点弧角αを演算することで、前記図３のサイリスタ５を導通させ、無効電力を出力する。ここで、無効電力検出回路１０は負荷電流Ｉｆと系統電圧Ｖｓとから無効電力を予測演算する回路であるため、アーク炉負荷等の負荷電流Ｉｆが急峻かつランダムに変化した場合予測誤差を生じる。このため、この予測誤差を補正するために、予め設定したゲイン１１を設けている。
【０００４】
ところで、電圧フリッカはΔＶ１０とも呼ばれ、フリッカメータ１８で測定される。電圧フリッカΔＶ１０は、電気学会技術報告書ＩＩ部７２号によると、電圧変動を１分間について周波数分析した結果得られる変動周波数ｆｎの電圧変動成分の変動幅をΔＶｎ、変動周波数ｆｎに対応する視感度係数をａｎとすると数１で定義され、視感度係数ａｎは図５のように定義されている。
【数１】
2004336948.tif 000003
【０００５】
【特許文献１】
特公平７−１０４７３９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、無効電力検出回路１０は、負荷電流Ｉｆと系統電圧Ｖｓから無効電力を予測演算している。そのため急峻でランダムな負荷変動により予測誤差が生じてしまうために補正ゲイン１１を設けているが、このゲイン１１は固定値であるので負荷変動に応じて無効電力補償装置１の補償効果が最も高くなるように、手動でこまめにゲインを変えて調整する必要が出てくる。つまり、ゲインを変えては補償効果を逐一測定する、という煩雑な作業によりゲインの調整に時間を要するばかりでなく、作業工程が多くなっていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような課題を鑑みて本願発明では、系統に連系されてなり、系統に繋がれた負荷により発生する電圧フリッカを抑制するために設置される無効電力補償装置において、複数の互いに異なる補償モデルと、これら複数の補償モデルから複数の補償量を演算する演算手段と、この演算手段より演算された複数の補償量のうち、最小の補償量を演算した補償モデルの制御量を実際の補償装置の制御量として採用する選択手段とを備える。
また、前記複数の互いに異なる補償モデルはそれぞれ、互いに異なるゲインと、互いに異なる系統モデルとからなるものとしてもよいし、前記補償モデルの制御量をゲインとしてもよいし、前記補償量を電力フリッカ検出値としてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１に本発明の具体的実施例を示す。図１では、負荷電流Ｉｆと系統電圧Ｖｓから無効電力検出回路１０で無効電力Ｑを演算し、ゲイン１１を乗算し、点弧角制御回路１２で無効電力補償装置１を制御する回路のほかに、ゲイン１１１（現状のゲイン１１の値）と、ゲイン１１２（現状のゲイン１１の値＋ΔＧ）及びゲイン１１３（現状のゲイン１１の値−ΔＧ）、点弧角制御回路１２１、１２２、１２３、無効電力補償モデル１４１、１４２、１４３、系統モデル１５１、１５２、１５３、電圧フリッカ検出回路１６１、１６２、１６３、からなる３つの補償モデル１９１、１９２、１９３、及び最小値選択回路１７、加算器２０１、２０２、２０３、を無効電力検出回路１０の後段に設けている。
【０００９】
この回路は、無効電力検出回路１０で演算した無効電力Ｑにゲイン１１１（ゲイン１１の値）を乗算し、点弧角制御回路１２１で点弧角α１を演算し、無効電力補償装置モデル１４１で補償装置の出力する電流Ｉｔ１を演算した結果を負荷電流Ｉｆと加算器２０１で加算し、この加算した電流と系統モデル１５１によって電圧変動を演算し、電圧フリッカ検出回路１６１でゲイン１１の現状値での電圧フリッカ、つまり補償量を演算する。また、無効電力検出回路１０で演算した無効電力Ｑにゲイン１１２（ゲイン１１＋ΔＧ）を乗算し、点弧角制御回路１２２で点弧角α２を演算し、無効電力補償装置モデル１４２で補償装置の出力する電流Ｉｔ２を演算した結果を負荷電流Ｉｆと加算器２０２で加算し、この加算した電流と系統モデル１５２によって電圧変動を演算し、電圧フリッカ検出回路１６２でゲイン１１の現状値＋ΔＧにした場合の電圧フリッカを演算する。さらに、無効電力検出回路１０で演算した無効電力Ｑにゲイン１１３（ゲイン１１−ΔＧ）を乗算し、点弧角制御回路１２３で点弧角α３を演算し、無効電力補償装置モデル１４３で補償装置の出力する電流Ｉｔ３を演算した結果を負荷電流Ｉｆと加算器２０３で加算し、この加算した電流と系統モデル１５３によって電圧変動を演算し、電圧フリッカ検出回路１６３でゲイン１１の現状値−ΔＧにした場合の電圧フリッカを演算する。電圧フリッカ検出回路１６１、１６２、１６３はフリッカメータ１８と同じく、電圧フリッカを演算する機能を有する。
【００１０】
このように、ゲイン１１の現状値、ゲイン１１の現状値＋ΔＧ、ゲイン１１の現状値−ΔＧ、という３つの場合における補償量（電圧フリッカ検出値）を演算しておく。そしてこれら３つの補償量（電圧フリッカ検出値）から最小値選択回路１７にて最小値を選択し、この最小値を演算した補償モデルの制御量を採用する。すなわち本実施例においては、このときの補償モデルのゲイン値を、実際の補償装置におけるゲイン１１の値として設定／更新する。
ここで図２を用いて１分ごとにゲイン１１の値を変えて最適な補償量、すなわち電圧フリッカを求めるプロセスを説明する。最初にゲイン１１の現状値＝０．５、ΔＧ＝０．１とし、ゲイン１１１＝０．５の場合の電圧フリッカ＝１Ｖ、ゲイン１１２＝０．６（＝０．５＋０．１）の場合の電圧フリッカ＝０．９Ｖ、ゲイン１１３＝０．４（＝０．５−０．１）の場合の電圧フリッカ＝１．２Ｖであったとすると、この場合電圧フリッカは０．９Ｖが最も小さいため、ゲイン１１をゲイン１１２の値＝０．６とする（１分の時点）。
【００１１】
次に１分後、ゲイン１１１＝０．６とした場合の電圧フリッカ＝０．９５Ｖ、ゲイン１１２＝０．７の場合の電圧フリッカ＝０．７Ｖ、ゲイン１１３＝０．５の場合の電圧フリッカ＝１．１Ｖとなったとすると、電圧フリッカは０．７が最も小さいため、ここでゲイン１１をゲイン１１２の値＝０．７と設定する（２分の時点）。
以降、図２では１分毎に順次ゲインを０．１ずつ増やして同様の演算を行うのであるが、ゲイン１１１＝０．７とした場合の補償量（電圧フリッカ）がゲイン１１２＝０．８（０．７＋０．１）としたときの補償量（電圧フリッカ）より小さいので、この時点で最適とみなし、以降ゲイン１１１＝０．７として固定する（２分の時点）。
【００１２】
このように、本実施例では１分ごとに３つの異なる補償モデルで演算した３つの補償量を比較して最小の補償量を選択・設定しているが、本願発明の適用範囲はこれに限定されることはなく、請求範囲に記載した内容を変更しない範囲で変更可能であることは言うまでもない。
【００１３】
【発明の効果】
以上のように、互いに異なる数種類の補償モデルを予め設けておき、この複数の補償モデルから補償量をそれぞれ演算させ、このうち補償量が最も小さくなる時の補償モデルの制御量を、実際の補償装置の制御量として採用することにより、余計な時間を労することなく、最適な無効電力補償制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の具体的構成を示す図
【図２】この発明におけるゲインと電圧フリッカとの関係の一例を示す図
【図３】従来技術における無効電力補償装置の一例を示す図
【図４】図３の無効電力補償装置の制御装置を詳細に示した図
【図５】正弦波状電圧変動の周波数ｆｎに対する視感度係数ａｎを示した図
【符号の説明】
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…ＰＴ、９…ＣＴ、１０…無効電力検出回路、１１…ゲイン、１２…点弧角制御回路、１３…制御装置、１７…最小値選択回路、１８…フリッカメータ、１１１〜１１３…ゲイン、１２１〜１２３…点弧角制御回路、１４１〜１４３…無効電力補償装置モデル、１５１〜１５３…系統モデル、１６１〜１６３…電圧フリッカ検出回路、１９１〜１９３…補償モデル、２０１〜２０３…加算器
【図１】
2004336948.tif 000004
【図２】
2004336948.tif 000005
【図３】
2004336948.tif 000006
【図４】
2004336948.tif 000007
【図５】
2004336948.tif 000008