(57)【要約】      （修正有）【課題】電力会社から供給される有効電力値Ｐが小さい一方、無効電力値Ｑは大きくなる場合に、無効電力値Ｑに応じて小容量の副コンデンサを使用する制御とすることで、最適な力率に調整することができる力率調整装置を提供する。【解決手段】有効電力値Ｐが第一の基準値Ｔ１以上の場合に大容量の主コンデンサが無効電力値Ｑに応じて開閉制御され、有効電力値Ｐが第二の基準値Ｔ２未満の場合に小容量の副コンデンサがＱに応じて開閉制御される。またＴ２≦Ｐ＜Ｔ１の場合は、無効電力値Ｑが第三の基準値Ｔ３未満であれば副コンデンサが無効電力値Ｑに応じて開閉制御され、一方、Ｔ３≦Ｑであれば主コンデンサが無効電力値Ｑに応じて開閉制御されることで力率が改善される。【選択図】図１
2007020365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統における電圧値及び電流値に基づき有効電力値及び無効電力値を演算する電力演算手段と、
前記有効電力値が所定の第一の基準値以上のとき又は前記有効電力値が前記第一の基準値未満かつ所定の第二の基準値以上かつ前記無効電力値が所定の第三の基準値以上のときに第一の制御信号を出力し、
前記有効電力値が前記第一の基準値未満かつ前記第二の基準値以上かつ前記無効電力値が前記第三の基準値未満のときに第二の制御信号を出力する制御信号作成手段と、
前記第一の制御信号と前記無効電力値とに基づき、前記電力系統に第一の開閉手段を介して接続される二以上の第一のコンデンサを、前記第一の開閉手段を選択的に制御して閉成し、閉成されない前記第一のコンデンサを、前記第一の開閉手段を選択的に制御して開成する第一の開閉信号を出力する第一の制御手段と、
前記第二の制御信号と前記無効電力値とに基づき、前記電力系統に第二の開閉手段を介して接続され前記第一のコンデンサよりも容量が小さい少なくとも一個の第二のコンデンサを、前記第二の開閉手段を選択的に制御して閉成し、閉成されない前記第二のコンデンサを、前記第二の開閉手段を選択的に制御して開成する第二の開閉信号を出力する第二の制御手段とを備えたことを特徴とする力率調整装置。
【請求項２】
前記第三の基準値は、前記有効電力値が前記第一の基準値未満かつ前記第二の基準値以上の場合における前記無効電力値の最大値と最小値の中間値であることを特徴とする、請求項１に記載の力率調整装置。
【請求項３】
前記第一の開閉手段及び前記第二の開閉手段を開成するとともに前記第三の基準値を設定する基準値設定信号を出力する基準値設定信号出力手段と、
前記基準値設定信号に基づいて無効電力値の最大値と最小値を判定する最大最小無効電力記憶制御手段と、
前記無効電力値の最大値を記憶する最大無効電力記憶手段と、
前記無効電力値の最小値を記憶する最小無効電力記憶手段と、
前記最大無効電力記憶手段に記憶された無効電力値の最大値と前記最小無効電力記憶手段に記憶された無効電力値の最小値との中間値を演算して前記第三の基準値に設定する基準値演算手段とを備えたことを特徴とする、請求項１に記載の力率調整装置。
【請求項４】
前記第一のコンデンサの容量を記憶する第一の記憶手段と、前記第二のコンデンサの容量を記憶する第二の記憶手段と、
前記第一の記憶手段に記憶された前記第一のコンデンサのうち最小の容量と前記第二の記憶手段に記憶された前記第二のコンデンサの容量の合計との中間値を演算して、前記第三の基準値に設定する基準値演算手段とを備えたことを特徴とする、請求項１に記載の力率調整装置。
【請求項５】
前記第一の制御手段は、力率が所定の値以上となるような第一の開閉信号を出力することを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の力率調整装置。
【請求項６】
前記第一の制御手段は、力率が所定の値に最も近くなるような第一の開閉信号を出力することを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の力率調整装置。
【請求項７】
電力系統における電圧値及び電流値に基づき有効電力値及び無効電力値を演算する電力演算手段と、
前記有効電力値が所定の第一の基準値以上のときに第一の制御信号を出力し、
前記有効電力値が前記第一の基準値未満かつ所定の第二の基準値以上かつ前記無効電力値が所定の第三の基準値以上のときに第二の制御信号を出力し、
前記有効電力値が前記第一の基準値未満かつ前記第二の基準値以上かつ前記無効電力値が前記第三の基準値未満のときに第三の制御信号を出力する制御信号作成手段と、
前記第一の制御信号と前記無効電力値とに基づき、前記電力系統に第一の開閉手段を介して接続される二以上の第一のコンデンサを、力率が所定の値以上となるように前記第一の開閉手段を選択的に制御して閉成し、閉成されない前記第一のコンデンサを、前記第一の開閉手段を選択的に制御して開成する第一の開閉信号を出力する第一の制御手段と、
前記第二の制御信号と前記無効電力値とに基づき、前記第一のコンデンサを、力率が所定の値に最も近くなるように前記第一の開閉手段を選択的に制御して閉成し、閉成されない前記第一のコンデンサを、前記第一の開閉手段を選択的に制御して開成する第二の開閉信号を出力する第二の制御手段と、
前記第三の制御信号と前記無効電力値とに基づき、前記電力系統に第二の開閉手段を介して接続され前記第一のコンデンサよりも容量が小さい少なくとも一個の第二のコンデンサを、前記第二の開閉手段を選択的に制御して閉成し、閉成されない前記第二のコンデンサを、前記第二の開閉手段を選択的に制御して開成する第三の開閉信号を出力する第三の制御手段とを備えたことを特徴とする力率調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、受変電システム等の受変電用変圧器の負荷側母線に接続された、力率改善用の複数のコンデンサの開閉を制御して、力率を改善する力率調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の力率調整装置においては、有効電力の負荷を判断するための第一及び第二の基準値と有効電力値との大小関係に基づき、力率改善用のコンデンサの開閉を制御する。（例えば、特許文献１参照）。すなわち、有効電力値が比較的小さい場合（有効電力値が第一の基準値と第二の基準値との間の場合）には大容量のコンデンサの投入を禁止し、小容量のコンデンサの閉成によって力率の調整を行っていた。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３３６２３４号公報（第２頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、従来の力率調整装置では、受変電用変圧器の負荷側母線に大容量のコンデンサと小容量のコンデンサを取り付け、有効電力値が小さい場合（有効電力値が第一の基準値と第二の基準値との間の場合）に大容量のコンデンサの投入を禁止し、小容量のコンデンサの閉成によって、力率の調整を行っている。これは、有効電力値が小さいときは、無効電力値も小さいという前提条件での制御である。しかし、例えば受変電用の変圧器の負荷側母線に自家発電システムを設置し、自家発電システムによる電力と電力会社から供給される電力とを併用した場合では、電力会社からの供給電力は有効電力値が小さくなる一方、無効電力値は大きくなる場合がある。このような条件下で従来の力率調整装置を適用すると、力率が大きく遅れて送電損失が増加し、改善効果を得られないという問題があった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、有効電力値及び無効電力値の大小に関わらず、最適な力率に調整することができる力率調整装置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】
【０００６】
この発明に係る力率調整装置は、電力系統における電圧値及び電流値に基づき有効電力値及び無効電力値を演算する電力演算手段と、前記有効電力値が所定の第一の基準値以上のとき又は前記有効電力値が前記第一の基準値未満かつ所定の第二の基準値以上かつ前記無効電力値が所定の第三の基準値以上のときに第一の制御信号を出力し、前記有効電力値が前記第一の基準値未満かつ前記第二の基準値以上かつ前記無効電力値が前記第三の基準値未満のときに第二の制御信号を出力する制御信号作成手段と、前記第一の制御信号と前記無効電力値とに基づき、前記電力系統に第一の開閉手段を介して接続される二以上の第一のコンデンサを、前記第一の開閉手段を選択的に制御して閉成し、閉成されない前記第一のコンデンサを、前記第一の開閉手段を選択的に制御して開成する第一の開閉信号を出力する第一の制御手段と、前記第二の制御信号と前記無効電力値とに基づき、前記電力系統に第二の開閉手段を介して接続され前記第一のコンデンサよりも容量が小さい少なくとも一個の第二のコンデンサを、前記第二の開閉手段を選択的に制御して閉成し、閉成されない前記第二のコンデンサを、前記第二の開閉手段を選択的に制御して開成する第二の開閉信号を出力する第二の制御手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、有効電力値が第一の基準値以上の場合又は有効電力値が第一の基準値未満かつ第二の基準値以上かつ無効電力値が第三のしきい値以上の場合に大容量のコンデンサが無効電力値に応じて開閉制御される一方、有効電力値が第一の基準値未満かつ第二の基準以上かつ無効電力値が第三のしきい値未満の場合に小容量のコンデンサが無効電力値に応じて開閉制御されるので、有効電力が小さくなる一方で無効電力は大きくなる場合であっても、有効電力値及び無効電力値の大小に関わらず、最適な力率に調整することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下この発明を、その実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。なお実施の形態では、この発明に係る力率調整装置を受変電システムに適用して、受変電用変圧器の負荷側母線に接続された力率改善用の複数のコンデンサの開閉を制御する場合を例にとり説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における力率調整装置１を適用した受変電システムの構成を示すブロック図である。図１において、変圧器２の負荷側母線３には変流器４が設けられ、負荷側母線３の各相の線電流値を計測する。また、負荷側母線３には計器用変圧器５が接続され、負荷側母線３の各相の電圧値を計測する。計測された各相の線電流値及び電圧値は力率調整装置１の電力演算手段である電力演算部６に渡され、有効電力値Ｐ及び無効電力値Ｑが演算される。有効電力値Ｐは制御信号作成手段である制御部選択回路７に渡され、無効電力値Ｑは制御部選択回路７、第一の制御手段である主制御部８及び第二の制御手段である副制御部９にそれぞれ渡される。制御部選択回路７では、有効電力値Ｐ及び無効電力値Ｑと、所定の第一ないし第三の基準値とに基づき、第一の制御信号である第一の判定値７ａ及び第二の制御信号である第二の判定値７ｂを、それぞれ主制御部８及び副制御部９に渡す。
【０００９】
主制御部８は、電力演算部６から渡された無効電力値Ｑと、制御部選択回路７から渡された第一の判定値７ａとに基づき、第一のコンデンサであるＮ個の主コンデンサ（Ｃｍ）１０を閉成するための第一の開閉信号であるＢ信号及び開成するための第一の開閉信号であるｂ信号を、第一の開閉手段である主開閉部１１に渡す。実施の形態１では、主コンデンサ１０の容量は全て等しいものとする。副制御部９は、電力演算部６から渡された無効電力値Ｑと、制御部選択回路７から渡された第二の判定値７ｂとに基づき、第二のコンデンサであるＭ個の副コンデンサ（Ｃｓ）１２を閉成するための第二の開閉信号であるＡ信号及び開成するための第二の開閉信号であるａ信号を、第二の開閉手段である副開閉部１３に渡す。実施の形態１では、副コンデンサ１２の容量は全て等しく、また副コンデンサ１２の容量の合計は、１個の主コンデンサ１０の容量よりも小さいものとする。主開閉部１１は入力されたＢ信号に対応する主コンデンサ１０を閉成し、ｂ信号に対応する主コンデンサ１０を開成する。副開閉部１３は入力されたＡ信号に対応する副コンデンサ１２を閉成し、ａ信号に対応する副コンデンサ１２を開成する。また負荷側母線３は、変圧器１４を介して負荷１５に電力を供給する。なお、自家発電システム１６が負荷側母線３に並列に接続され、変圧器１４を介して負荷１５に電力を供給する。
【００１０】
次に、図１に示した受変電システムの動作について説明する。変圧器２の負荷側母線３に設けられた変流器４及び計器用変圧器５は、それぞれ各相の線電流及び各相の電圧を計測して、線電流値４ａ及び電圧値５ａを電力演算部６に渡す。電力演算部６の構成を図２に示す。図２において電圧移相器６１は電圧の位相を時間的にπ／２だけ遅らせる。無効電力ユニット６２は無効電力を算出し、有効電力ユニット６３は有効電力を算出する。乗算ブロック６４及び６５は入力を乗算する。また加算ブロック６６及び６７は、それぞれ乗算ブロック６４及び６５の出力を加算する。
【００１１】
電力演算部６の動作を説明する。電力演算部６に渡された各相の電圧値５ａは電圧移相器６１に渡されて、π／２だけ位相が遅延される。位相が遅延された各相の電圧値は、無効電力ユニット６２の乗算ブロック６４に渡される。乗算ブロック６４は、位相が遅延された各相の電圧値と各相の線電流値４ａとを乗算する。乗算ブロック６４で乗算した結果は加算ブロック６６へ渡され、加算されて三相一括の無効電力の実効値、すなわち無効電力値Ｑが出力される。一方、電力演算部６に渡された各相の電圧値５ａは、電圧移相器６１を経由せず有効電力ユニット６３の乗算ブロック６５に直接渡される。乗算ブロック６５は、各相の電圧値５ａと各相の線電流値４ａとを乗算する。乗算ブロック６５で乗算した結果は加算ブロック６７へ渡され、加算されて三相一括の有効電力の実効値、すなわち有効電力値Ｐが出力される。
【００１２】
電力演算部６から出力される有効電力値Ｐ及び無効電力値Ｑは、図１に示すように共に制御部選択回路７に渡される。制御部選択回路７の構成を図３に示す。図３において、第一の基準値設定部７１は有効電力の軽負荷検出の第一の基準値Ｔ１を所定の値に設定し、比較器７４に渡す。第二の基準値設定部７２は有効電力の軽負荷検出の第二の基準値Ｔ２を所定の値に設定し、比較器７５に渡す。第三の基準値設定部７３は無効電力の軽負荷検出の第三の基準値Ｔ３を所定の値に設定し、比較器７６に渡す。比較器７４ないし７６は入力を比較して論理信号１または０を出力する。論理回路７７及び７８は入力に基づき所定の論理式に従って論理信号１または０を、それぞれ第一の判定値７ａ及び第二の判定値７ｂとして出力する。
【００１３】
制御部選択回路７の動作を説明する。比較器７４は第一の基準値Ｔ１と有効電力値Ｐとの大小を比較判定して、有効電力値Ｐが第一の基準値Ｔ１以上のときに論理信号１を、有効電力値Ｐが第一の基準値Ｔ１未満の時に論理信号０を、それぞれ出力する。比較器７５は第二の基準値Ｔ２と有効電力値Ｐとの大小を比較判定して、有効電力値Ｐが第二の基準値Ｔ２以上のときに論理信号１を、有効電力値Ｐが第二の基準値Ｔ２未満の時に論理信号０を、それぞれ出力する。比較器７６は第三の基準値Ｔ３と無効電力値Ｑとの大小を比較判定して、無効電力値Ｑが第三の基準値Ｔ３以上の時に論理信号１を、無効電力値Ｑが第三の基準値Ｔ３未満の時に論理信号０を、それぞれ出力する。論理回路７７は、比較器７４の出力信号が０かつ比較器７５の出力信号が１かつ比較器７６の出力信号が１のとき、または比較器７４の出力信号が１のときに論理信号１を第一の判定値７ａとして出力し、それ以外の条件のときに論理信号０を第一の判定値７ａとして出力する。論理回路７８は、比較器７４の出力信号が０かつ比較器７５の出力信号が１かつ比較器７６の出力信号が０のときに論理信号１を第二の判定値７ｂとして出力し、それ以外の条件のときに論理信号０を第二の判定値７ｂとして出力する。
【００１４】
図１において主制御部８は、制御部選択回路７から渡される第一の判定値７ａが１のときに、電力演算部６から渡される無効電力値Ｑの値と、あらかじめ既知であるＮ個の主コンデンサ１０の電力容量とに基づき、目標とする力率以上、すなわち力率が１もしくは、進み力率となるよう、負荷側母線３に接続されたＮ個の主コンデンサ１０のうちｎ個を閉成するＢ信号を主開閉部１１へ出力する。一方、残りの（Ｎ−ｎ）個の主コンデンサ１０については、これらを開成するｂ信号を主開閉部１１へ出力する。また、第一の判定値７ａが０のときは、Ｎ個の主コンデンサ１０の全てに対してｂ信号を主開閉部１１へ出力し、全ての主コンデンサ１０を開成する。副制御部９は、制御部選択回路７から渡される第二の判定値７ｂが１のときに、電力演算部６から渡される無効電力値Ｑの値と、あらかじめ既知であるＭ個の副コンデンサ１２の電力容量とに基づき、目標とする力率以上、すなわち力率が１以上となるよう、負荷側母線３に接続されたＭ個の副コンデンサ１２のうちｍ個を閉成するＡ信号を副開閉部１３へ出力する。一方、残りの（Ｍ−ｍ）個の副コンデンサ１２については、これらを開成するａ信号を副開閉部１３へ出力する。また、第二の判定値７ｂが０のときは、Ｍ個の副コンデンサ１２の全てに対してａ信号を副開閉部１３へ出力し、全ての副コンデンサ１２を開成する。
【００１５】
主開閉部１１は、入力されたＢ信号に対応する主コンデンサ１０に設けられたスイッチをオンすることで、所望のｎ個の主コンデンサ１０を閉成し、入力されたｂ信号に対応する主コンデンサ１０に設けられたスイッチをオフすることで、所望の（Ｎ−ｎ）個の主コンデンサ１０を開成する。また、副開閉部１３は、入力されたＡ信号に対応する副コンデンサ１２に設けられたスイッチをオンすることで、所望のｍ個の副コンデンサ１２を閉成し、入力されたａ信号に対応する副コンデンサ１２に設けられたスイッチをオフすることで、所望の（Ｍ−ｍ）個の副コンデンサ１２を開成する。
【００１６】
実施の形態１では、上述した第一ないし第三の基準値設定部において設定されるＴ１ないしＴ３を、電力計等を用いた事前の計測によって定めるものとする。例えば、Ｔ１は昼間、自家発電システム１６が稼動している状態での有効電力値Ｐｄ及び夜間に自家発電システム１６が停止している状態での有効電力値Ｐｎをそれぞれ計測して設定し、具体的にはＰｎ＜Ｔ１＜Ｐｄとする。またＴ２は、休日の有効電力値Ｐｈを計測して設定し、具体的にはＰｈ＜Ｔ２＜Ｐｎとする。さらにＴ３は、昼間、自家発電システム１６が稼動している状態での無効電力値Ｑｄ及び夜間に自家発電システム１６が停止している状態での無効電力値Ｑｎをそれぞれ計測して設定し、具体的にはＱｎ＜Ｔ３＜Ｑｄとする。
【００１７】
上述のように構成された力率調整装置１においては、平日の昼間に自家発電システム１６が停止した状態では、有効電力値Ｐ、無効電力値Ｑともに大きくなる。すなわち有効電力値ＰはＴ１≦Ｐとなるため比較器７４の出力が１となり、従って、論理回路７７の出力が１かつ論理回路７８の出力が０となる。この場合、主制御部８においては無効電力値Ｑに応じて、主開閉部１１によって電力容量が大きな主コンデンサ１０を開閉制御するので、遅れ力率となるのを避けることができる。
【００１８】
また、平日の昼間に自家発電システム１６を動作させた状態では、自家発電システム１６より供給される有効電力を考慮すると、有効電力値Ｐは小さくなる一方、発電機の特性により無効電力値Ｑは大きくなる。すなわち有効電力値Ｐ及び無効電力値Ｑに対してＴ２≦Ｐ＜Ｔ１かつＴ３≦Ｑが成立して、比較器７４の出力が０かつ比較器７５の出力が１かつ比較器７６の出力が１となり、従って、論理回路７７の出力が１かつ論理回路７８の出力が０となる。この場合、主制御部８においては無効電力値Ｑに応じて、主開閉部１１によって電力容量が大きな主コンデンサ１０を開閉制御する。すなわちこの場合は副コンデンサ１２を使用せず、主コンデンサ１０を使用する。これにより、大きな無効電力値Ｑに対して容量の大きな主コンデンサ１０を使用するので、遅れ力率となるのを避けることができる。
【００１９】
また、平日の夜間は有効電力値Ｐ、無効電力値Ｑ共に小さくなる。すなわち有効電力値Ｐ及び無効電力値Ｑに対してＴ２≦Ｐ＜Ｔ１かつＱ＜Ｔ３が成立して、比較器７４の出力が０かつ比較器７５の出力が１かつ比較器７６の出力が０となり、従って、論理回路７７の出力が０かつ論理回路７８の出力が１となる。この場合、副制御部９においては無効電力値Ｑに応じて、副開閉部１３によって電力容量が小さな副コンデンサ１２を開閉制御するので、遅れ力率となるのを避けることができる。さらにこの場合は、容量の小さな副コンデンサ１２を使用するので、力率が大きく進むのを避けることができる。
【００２０】
さらに最も消費電力の低い休日では、有効電力値Ｐ、無効電力値Ｑ共にさらに小さくなってコンデンサの投入が不要となる。この場合、有効電力Ｐに対してＰ＜Ｔ２が成立して、比較器７４の出力が０かつ比較器７５の出力が０かつ比較器７６の出力が０となり、従って、論理回路７７の出力が０かつ論理回路７８の出力が０となる。この場合、上述のように主制御部８及び副制御部９は共に主開閉部１１と副開閉部１３に対してｂ信号及びａ信号を出力して、全ての主コンデンサ１０及び副コンデンサ１２を開成する。すなわち、不要なコンデンサの閉成をしないため、力率が大きく進むのを避けることができる。
【００２１】
以上説明したように、実施の形態１によれば有効電力値Ｐの大小、無効電力値Ｑの大小に関わらず遅れ力率となるのを避けることができ、力率を最適に調整することができる。
【００２２】
なお、上記の説明では主コンデンサ１０及び副コンデンサ１２の電力容量を全て等しいものとして説明したが、これは必ずしも全て等しくする必要はない。すなわち、主コンデンサ１０及び副コンデンサ１２の電力容量はそれぞれ異なっていても良い。また、上記の説明では副コンデンサ１２の容量の合計値よりも１個の主コンデンサ１０の容量が大きいものとして説明したが、これは必ずしも大きくなくても良い。
【００２３】
なお、上記の説明では目標力率が１であるとして説明したが、目標力率は必ずしも１である必要はなく、１に近い値であれば力率が遅れ力率でも、又は、進み力率でも良い。
【００２４】
実施の形態２．
実施の形態１では、第三の基準値Ｔ３は電力計等を用いてあらかじめ計測した無効電力値Ｑに基づき定まるものとして説明した。これに対して実施の形態２では、あらかじめ無効電力値を計測することなく、所定の基準値設定信号が入力されている時点の無効電力値Ｑに基づき第三の基準値Ｔ３を設定する。実施の形態２における力率調整装置１を適用した受変電システムの構成は、実施の形態１における図１と同様であるため省略する。実施の形態２では、図１の制御部選択回路７の代わりに制御部選択回路７０を適用する。
【００２５】
図４は実施の形態２における制御部選択回路７０を示すブロック図であり、実施の形態１の図３に相当する。なお図３と同一の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図４において、基準値設定信号出力手段である第三の基準値設定信号部７０１は論理信号１または０を出力する。最大最小無効電力記憶制御手段である最大最小無効電力記憶制御部７０２は、電力演算部６から渡される有効電力値Ｐならびに無効電力値Ｑ、及び第一の基準値Ｔ１ならびに第二の基準値Ｔ２に基づき、記憶すべき最大無効電力Ｑｍａｘ及び最小無効電力Ｑｍｉｎを決定する。最大無効電力記憶手段である最大無効電力記憶部７０３は最大無効電力Ｑｍａｘを記憶し、最小無効電力記憶手段である最小無効電力記憶部７０４は最小無効電力Ｑｍｉｎを記憶する。基準値演算手段である第三の基準値演算部７０５は、最大無効電力Ｑｍａｘ及び最小無効電力Ｑｍｉｎに基づき演算して第三の基準値Ｔ３を算出する。
【００２６】
実施の形態２における受変電システムの動作を説明する。通常の動作については実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。実施の形態２では、第三の基準値Ｔ３を設定する動作が実施の形態１と異なる。第三の基準値設定信号部７０１は、通常時は論理信号０を出力するが、第三の基準値Ｔ３を設定する時には基準値設定信号として論理信号１を出力する。論理信号１が出力された場合、論理回路７７１の中の論理積回路７７２及び論理回路７８１は論理信号０を出力する。さらにこのとき、有効電力値Ｐが第一の基準値Ｔ１未満かつ第二の基準値Ｔ２以上のとき、すなわちＴ２≦Ｐ＜Ｔ１が成り立つ場合に第三の基準値Ｔ３が設定される。この場合、比較器７４の出力は論理信号０となる。すると主制御部８及び副制御部９により、主コンデンサ１０及び副コンデンサ１２は全て開成制御される。従って、第三の基準値Ｔ３を設定する時には、全てのコンデンサの影響を除外することができる。
【００２７】
最大最小無効電力記憶制御部７０２は、第三の基準値Ｔ３を設定する時、すなわち第三の基準値設定信号部７０１から論理信号１が出力された場合であって、かつ有効電力値ＰがＴ２≦Ｐ＜Ｔ１の場合に動作する。そして、既に最大無効電力記憶部７０３に記憶されている最大無効電力Ｑｍａｘよりも無効電力値Ｑが大きければ、当該無効電力値Ｑの値を新たな最大無効電力Ｑｍａｘとして、最大無効電力記憶部７０３に記憶する。一方、既に最小無効電力記憶部７０４に記憶されている最小無効電力Ｑｍｉｎよりも無効電力値Ｑが小さければ、当該無効電力値Ｑの値を最小無効電力Ｑｍｉｎとして、最小無効電力記憶部７０４に記憶する。第三の基準値演算部７０５は、最大無効電力記憶部７０３に記憶された最大無効電力Ｑｍａｘと、最小無効電力記憶部７０４に記憶された最小無効電力Ｑｍｉｎとの値の中間値Ｑａｖｅ＝（Ｑｍａｘ＋Ｑｍｉｎ）／２を算出し、Ｑａｖｅを第三の基準値Ｔ３として、第三の基準値設定部７３へ渡す。第三の基準値Ｔ３の設定が完了すると基準値設定信号の出力が停止して、設定動作が完了する。すなわち第三の基準値設定信号部７０１から出力される論理信号が１から０へ遷移する。
【００２８】
以上のような動作により、あらかじめ無効電力値Ｑを計測することなく第三の基準値Ｔ３を設定することができる。なお、上述した動作において、第三の基準値設定信号部７０１から論理信号１が出力された場合でも、有効電力ＰがＰ＜Ｔ２またはＴ１≦Ｐの場合には、最大最小無効電力記憶制御部７０２は動作しない。すなわち最大最小無効電力記憶制御部７０２は、平日の昼間に自家発電システム１６が停止した状態や休日のように、第三の基準値Ｔ３の値に関わらず制御が行われる場合には動作せず、第三の基準値Ｔ３の値が制御に関係するような条件下でのみ動作する。
【００２９】
実施の形態３．
実施の形態２では、基準値設定信号を用いることで、あらかじめ無効電力値Ｑを計測することなく第三の基準値Ｔ３を設定する場合について説明した。実施の形態３では、使用する主コンデンサ１０及び副コンデンサ１２の電力容量値に基づき、第三の基準値Ｔ３を設定する場合について説明する。実施の形態３における力率調整装置１を適用した受変電システムの構成は、実施の形態１における図１と同様であるため省略する。実施の形態３では、図１の制御部選択回路７の代わりに制御部選択回路７００を適用する。
【００３０】
図５は実施の形態３における制御部選択回路７００を示すブロック図であり、実施の形態１の図３及び実施の形態２の図４に相当する。なお図３又は図４と同一の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図５において、第一の記憶手段である主コンデンサｖａｒ値設定部７００１は主コンデンサ１０の電力容量値である無効電力ｖａｒ値をあらかじめ記憶し、第二の記憶手段である副コンデンサｖａｒ値設定部７００２は副コンデンサ１２の電力容量値である無効電力ｖａｒ値をあらかじめ記憶する。基準値演算手段である第三の基準値演算部７０５は、主コンデンサｖａｒ値設定部７００１及び副コンデンサｖａｒ値設定部７００２から渡される、主コンデンサｖａｒ値及び副コンデンサｖａｒ値に基づき演算して、第三の基準値Ｔ３を算出する。
【００３１】
実施の形態３における受変電システムの動作を説明する。通常の動作については実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。実施の形態３では、主コンデンサｖａｒ値設定部７００１が１個の主コンデンサ１０の電力容量Ｑ１を第三の基準値演算部７０５に渡す。一方、副コンデンサｖａｒ値設定部７００２は全ての副コンデンサ１２の電力容量の和Ｑ２を第三の基準値演算部７０５に渡す。第三の基準値演算部７０５は、Ｑ１及びＱ２に基づき、（Ｑ１＋Ｑ２）／２を、第三の基準値Ｔ３として、第三の基準値設定部７３へ渡す。
【００３２】
以上のような動作により、実施の形態３によれば、実施の形態２と同様にあらかじめ無効電力値Ｑを計測することなく第三の基準値Ｔ３を設定することができる。
【００３３】
実施の形態４．
実施の形態１では、無効電力値Ｑに応じて主コンデンサ１０又は副コンデンサ１２を選択的に開閉制御することでコンデンサの容量を制御し、これにより遅れ力率とならないよう制御するものとして説明した。これに対して実施の形態４では、遅れ力率となるのを許し、力率を１に最も近い値とする制御を行って、極端な進み力率とならないよう制御する。実施の形態４では、図１の主制御部８の代わりに第一の主制御部８１及び第二の主制御部８２を適用する。
【００３４】
図６は実施の形態４における受変電システムの構成を示すブロック図であり、実施の形態１の図１に相当する。なお図１と同一の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図６において、力率調整装置１の制御部選択回路１７は、第一の判定値７ａの代わりに第三の判定値７ｃ及び第四の判定値７ｄを出力する。このうち第三の判定値７ｃは第一の主制御部８１に渡される。また第四の判定値７ｄは第二の主制御部８２に渡される。
【００３５】
実施の形態４における受変電システムの動作を説明する。電力演算部６が有効電力値Ｐ及び無効電力値Ｑを出力するまでの動作については実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。実施の形態４では制御部選択回路１７が第一の判定値７ａの代わりに第三の判定値７ｃ及び第四の判定値７ｄを出力する。図７は実施の形態４における制御部選択回路１７を示すブロック図であり、実施の形態１の図３、実施の形態２の図４、または実施の形態３の図５に相当する。なお図３ないし図５と同一の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図７において、比較器７４は第一の基準値Ｔ１と有効電力値Ｐとの大小を比較判定して、有効電力値Ｐが第一の基準値Ｔ１以上のときに論理信号１を第三の判定値７ｃとして出力し、また有効電力値Ｐが第一の基準値Ｔ１未満のときに論理信号０を第三の判定値７ｃとして出力する。論理回路７９は、比較器７４の出力信号が０かつ比較器７５の出力信号が１かつ比較器７６の出力信号が１のときに、論理信号１を第四の判定値７ｄとして出力し、それ以外の条件のときに論理信号０を第四の判定値７ｄとして出力する。
【００３６】
第一の主制御部８１は、制御部選択回路１７から渡される第三の判定値７ｃに従って、電力演算部６から渡される無効電力値Ｑの値と主コンデンサ１０の電力容量とに基づき、主コンデンサ１０を閉成するＢ信号及び開成するｂ信号を主開閉部１１へ出力する。すなわち、平日の昼間に自家発電システム１６が停止した状態のようにＴ１≦Ｐが成立する場合、第一の主制御部８１が実施の形態１における主制御部８と同様の動作を行って、遅れ力率となるのを回避する。
【００３７】
一方、第二の主制御部８２は、制御部選択回路１７から渡される第四の判定値７ｄに従って、電力演算部６から渡される無効電力値Ｑの値と主コンデンサ１０の電力容量とに基づき、力率が最も１に近い値となるよう、主コンデンサ１０を閉成するＢ信号及び開成するｂ信号を主開閉部１１へ出力する。
【００３８】
具体的には、平日の昼間に自家発電システム１６を動作させた状態のようにＴ２≦Ｐ＜Ｔ１かつＴ３≦Ｑが成り立ち、さらに遅れ力率となるのが許される場合には、第二の主制御部８２が第一の主制御部８１に代わって動作する。すなわち第二の主制御部８２は主開閉部１１により主コンデンサ１０を選択的に開閉制御し、遅れ力率を許容しつつ力率が１に最も近くなるような制御を行って、極端な進み力率とならないよう制御する。なお上記の場合、副制御部９も第２の主制御部８２と同様に、力率１に最も近くなるような制御を行う。また以降の動作は実施の形態１におけるのと同様であるため説明を省略する。
【００３９】
以上説明したように、実施の形態４によれば有効電力値Ｐの大小又は無効電力値Ｑの大小に関わらず力率を調整することができ、しかも極端な進み力率とならないように制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の実施の形態１における力率調整装置１を用いた受変電システムの構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１における電力演算部６の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１における制御部選択回路７の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態２における制御部選択回路７０の構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態３における制御部選択回路７００の構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態４における力率調整装置１を用いた受変電システムの構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態４における制御部選択回路１７の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  力率調整装置
２  変圧器
３  負荷側母線
４  計器用変圧器
５  変流器
６  電力演算手段である電力演算部
７  制御信号作成手段である制御部選択回路
８  第一の制御手段である主制御部
９  第二の制御手段である副制御部
１０  第一のコンデンサである主コンデンサ
１１  第一の開閉手段である主開閉部
１２  第二のコンデンサである副コンデンサ
１３  第二の開閉手段である副開閉部
１４  変圧器
１５  負荷
１６  自家発電システム
【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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