(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーク炉を使用することにより発生するフリッカを検出するフリッカメータの出力波形をモニタし、この出力波形に基づきフリッカの発生前にフリッカの発生が予見されたときは、アーク炉への投入電力を一時的に下げるようにすることを特徴とするアーク炉のフリッカ抑制方法。
【請求項２】
アーク炉を使用することにより発生するフリッカを検出するフリッカメータの出力を微分してフリッカの増加傾向が所定の閾値を超える方向にあるか否かを予測する予測手段と、フリッカの増加傾向が所定の閾値を超える方向であると予測されたときにアーク炉への投入電力を制御する制御装置に対して投入電力を一時的に下げるよう指示する信号を出力する信号出力手段とを備えたことを特徴とするアーク炉のフリッカ抑制装置。
【請求項３】
フリッカの増加傾向時の波形を記憶したテーブルと、アーク炉を使用することにより発生するフリッカを検出するフリッカメータの出力波形が前記テーブルに記憶された波形に類似しているか否かを判定する判定手段と、フリッカメータの出力波形が前記テーブルに記憶された波形に類似していると判定されたときにアーク炉への投入電力を制御する制御装置に対して投入電力を一時的に下げるよう指示する信号を出力する信号出力手段とを備えたことを特徴とするアーク炉のフリッカ抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアーク炉にて発生するフリッカを抑制するアーク炉のフリッカ抑制方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、アーク炉を使用することにより発生するフリッカを抑えるためにフリッカ抑制装置が用いられている。従来のフリッカ抑制装置は、ロータリコンデンサ及びリアクタ等から構成されており、その種類や容量はアーク炉の発生するフリッカと抑制目標のフリッカに基づいて決めている。
フリッカは、無効電力の変動、有効電力の変動、歪み波電流及び逆相電流の４つの要因によって生じることが解っており、これらの４つの要因を抑制するために、従来はフリッカレベルが予め決められた基準値（限界値）或は閾値以下になるように常時アーク炉への投入電力を低く抑えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のアーク炉のフリッカ抑制装置にあっては、次のような問題点があった。
フリッカは、アーク炉と同系等に接続された各種の電気機器に支障を与え、他の需要家に迷惑をかけることになるので、アーク炉の設置者にとってフリッカ抑制装置の設置は操業上必要なものになっている。しかしながら、従来のフリッカ抑制装置は、上述したようにロータリコンデンサ及びリアクタ等から構成される大規模かつ高価なものであることから過大な設備投資になっている。また、フリッカを抑制するためにアーク炉への投入電力を常時低く抑えることは、電力の使用効率や操業性に悪い影響を及ぼす。
【０００４】
そこで本発明は、過大な設備投資にならず、また電力の使用効率の良いアーク炉のフリッカ抑制方法及び装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明の考え方について説明する。
本発明の考え方は、実際のフリッカが発生する前にフリッカの発生を予見することにある。フリッカの発生を予見する手段として、フリッカメータから出力される信号を微分してフリッカの増加傾向を調べ、この結果に基づいてアーク炉への投入電力の予測制御を行なう。予測制御を行なうことで、予め決められた基準値或は閾値を超えるフリッカの発生を皆無にすることが可能になる。
また、フリッカの増加傾向時の波形を記憶しておき、フリッカメータの出力波形がこの記憶した波形に類似しているか否かによりアーク炉への投入電力の制御を行なう。この場合も予め決められた閾値を超えるフリッカの発生を皆無にすることが可能になる。記憶するフリッカの増加傾向時の波形も一種類に限らず様々な場合に応じた波形を複数種類記憶させるようにすることもできる。
【０００６】
上記考え方に基づく請求項１記載の発明によるアーク炉のフリッカ抑制方法は、アーク炉を使用することにより発生するフリッカを検出するフリッカメータの出力波形をモニタし、この出力波形に基づきフリッカの発生前にフリッカの発生が予見されたときは、アーク炉への投入電力を一時的に下げるようにしたものである。
【０００７】
また請求項２記載の発明によるアーク炉のフリッカ抑制装置は、アーク炉を使用することにより発生するフリッカを検出するフリッカメータの出力を微分してフリッカの増加傾向が所定の閾値を超える方向にあるか否かを予測する予測手段と、フリッカの増加傾向が所定の閾値を超える方向であると予測されたときにアーク炉への投入電力を制御する制御装置に対して投入電力を一時的に下げるよう指示する信号を出力する信号出力手段とを備えるものである。
【０００８】
更に請求項３記載の発明によるアーク炉のフリッカ抑制装置は、フリッカの増加傾向時の波形を記憶したテーブルと、アーク炉を使用することにより発生するフリッカを検出するフリッカメータの出力波形が前記テーブルに記憶された波形に類似しているか否かを判定する判定手段と、フリッカメータの出力波形が前記テーブルに記憶された波形に類似していると判定されたときにアーク炉への投入電力を制御する制御装置に対して投入電力を一時的に下げるよう指示する信号を出力する信号出力手段とを備えるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面例と共に説明する。
図１は本発明の実施形態を適用した場合も含めてアーク炉の全体の概略構成を示すブロック図である。この図において、アーク炉６にはトランス７を介して電力会社からの電力が供給される。フリッカメータ８は母線９に連結されており、その出力がフリッカ制御部１０に供給される。フリッカ制御部１０はフリッカメータ８の出力に応じて電力制御装置１１に知らせる信号を出力するようになっている。
【００１０】
本発明の実施形態については後述するが、ここでは本発明の実施形態と比較して説明するための便宜上、図１のフリッカ制御部１０が、フリッカメータ８の出力と所定の閾値とを比較し、フリッカメータ８の出力が閾値を超えたときにその旨を電力制御装置１１に知らせる信号を出力するようになっている場合について説明する。この場合、フリッカメータ８の出力と比較する閾値は次のようにして決定される。即ち、フリッカの発生時期は、くず鉄などの材料が溶ける溶解期と酸化還元が行なわれる精練期とでは、溶解期に特にレベルの大きなフリッカが発生するので、溶解期に発生するフリッカに基づいて閾値を決定する。上記電力制御装置１１は、例えばトランス７のタップやアーク電流の設定値を切り替えてアーク炉６への投入電力を制御するものであり、特にフリッカ制御部１０よりフリッカメータ８の出力が閾値を超えたことを知らせる信号を取り込むと、アーク炉６への投入電力を下げる。この場合、フリッカ制御部１０からはフリッカメータ８の出力が閾値を超えたときのみ信号が出力されるので、そのときだけアーク炉６への投入電力を下げる。
【００１１】
図２はフリッカ制御部１０の概略構成を示すブロック図である。この図において、入力回路１２はフリッカメータ８の出力を取り込み、比較器１３の反転入力端に供給する。比較器１３の非反転入力端には閾値となる基準電圧Ｖrefが印加されており、比較器１３はこの基準電圧Ｖrefとフリッカメータ８の出力との比較を行なう。信号出力回路１４は比較器１３からの出力に基づいて電力制御装置１１に供給する信号を出力する。
【００１２】
図３はフリッカを判定するための、フリッカメータ８の出力と信号出力回路１４の出力との関係を示す図であり、フリッカメータ８の出力レベルがフリッカ限界値より下に設定される閾値を超えたときに信号出力回路１４から信号が出力されている。フリッカ限界値は、フリッカを判定するために、フリッカを許容することができる限度を示すもので、電圧変動の１分間実効値（１０Ｈｚ換算）であるΔＶ10を６０分間集計し、該当６０分間でのΔＶ10の４番目に大きい値が上記限度を超えないことを要する。従って、フリッカの発生を予測するためには、ΔＶ10がフリッカ限界値を越えんとすることを検知すれば良い。
一方、フリッカメータ８には、本来１分間にわたる電圧変動の積分値であるΔＶ10を積分の中途で取り出すための任意なフリッカ取り出し周期（例えば６０秒、４５秒、３０秒、１５秒）が設定されており、これにより任意周期の積分値を取り出すことができる。
【００１３】
従って、図４〜図６に示されるように、フリッカメータから３０秒単位の測定値ΔＶ10（30）を取り出し、この値がフリッカ限界値よりも下に設定される閾値を越えることを検知することにより、ΔＶ10がフリッカ限界値に達しようとすることを予め検知することができる。そして、フリッカの抑制は、３０秒単位の測定値ΔＶ10（30）と閾値とを比較し、測定値が閾値を越えたときに、タップ下げ指令を出力してタップ選定を行なうようにする。
【００１４】
タップ下げ指令は、タイマで設定される所定時間継続し、所定時間経過後は、タップ下げ指令を解除し、タップ選定は元の状態に戻る。従って、最初のタップ下げ指令（タップ下げ指令１）が継続中に、次のタップ下げ指令（タップ下げ指令２）が出力された場所は、２段階のタップ選定が実行されることになる。
なお、３０秒単位の測定値ΔＶ10と閾値とを比較する場合の他、１５秒単位若しくは４５秒単位の測定値を取り出して閾値と比較するようにすることもできる。この場合、比較される閾値は取り出される測定値に応じて可変され、例えば１５秒単位の測定値と比較するときは閾値をフリッカ限界値の例えば１／４倍に設定し、また例えば４５秒単位の測定値と比較するときは閾値をフリッカ限界値の例えば３／４倍に設定する。
【００１５】
このように、フリッカを検出するフリッカメータ８から出力される信号が所定の閾値を超えたときにトランス７のタップ選定を行なってアーク炉６への投入電力を一時的に下げるようにすると、アーク炉６への投入電力を常時低く抑える必要が無くなって、必要な時にのみ投入電力を抑えるので、大規模かつ高価な設備が不要になる。また、アーク炉６への投入電力を常時低く抑える必要がないことから電力の使用効率や溶解性も良くなる。上記はアーク炉への投入電力の制御をトランスのタップ制御で行なう例を示したが、他の操業電圧／電流の制御方法を用いても良い。
【００１６】
図７は本発明の一実施形態について図１のフリッカ制御部１０の概略構成を示すブロック図である。この図において、フリッカメータ８はΔＶ10の積分途中の値を常時出力する。また入力回路１２は上記フリッカメータ８の出力を取り込み、微分回路１５に供給する。予測回路１６は微分回路１５の出力（微分値）に基づいてフリッカの増加傾向が所定の閾値（基準電圧Ｖref）を超える方向にあるか否かを予測し、当該閾値を超える方向であると予測したときに電力制御装置１１に対してアーク炉６への投入電力を一時的に下げるよう指示する信号を出力する。すなわち、フリッカメータの出力波形が、所定の傾きを越えたときは、フリッカが閾値を越えるものとみなし、アーク炉６への投入電力を一時的に下げるよう指示する信号を出力する。なお、閾値設定は基準電圧Ｖrefの調整により行なう。このように、図７の実施形態では、フリッカメータ８の出力を微分して、フリッカの増加傾向が所定の閾値を超える方向にあるか否かを予測し、当該閾値を超える方向にあれば、アーク炉６への投入電力を一時的に下げる。
【００１７】
図８は本発明の他の一実施形態について図１のフリッカ制御部１０の概略構成を示すブロック図である。この図において、入力回路１２はフリッカメータ８の出力を取り込み、波形判定回路１７に供給する。この波形判定回路１７は、フリッカメータ８の出力波形がテーブル（ＲＯＭ）１８に記憶されたフリッカの増加傾向時の波形に類似しているか否かを判定し、テーブル１８に記憶された波形に類似していると判定すると、電力制御装置１１に対してアーク炉６への投入電力を一時的に下げるよう指示する信号を出力する。このように、図８の実施形態では、フリッカメータ８の出力波形がテーブル１８に記憶されたフリッカの増加傾向時の波形に類似していれば、アーク炉６への投入電力を一時的に下げる。なお、図８の実施形態では、テーブル１８にはデータが一種類しかなかったが、様々な場合の波形データを記憶させておいて、適宜選択できるようにしても良い。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、フリッカの発生以前にフリッカの発生を予測し、フリッカの発生が予見されるときにアーク炉への投入電力を一時的に下げるようにしているので、アーク炉への投入電力を常時低く抑える必要が無くなり、過大な設備投資を避けることができる。これによって製品の価格を下げることが可能になる。また、アーク炉への投入電力を常時低く抑える必要がないことから電力の使用効率や溶解性も良くなる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、フリッカメータの出力を微分して、フリッカの増加傾向が所定の閾値を超える方向にあるか否かを予測し、当該閾値を超える方向にあればアーク炉への投入電力を一時的に下げるようにしたので、フリッカの発生を確実に検知することができる。
【００２０】
請求項３の発明によれば、予めフリッカの増加傾向時の波形を記憶しておき、フリッカメータの出力波形が、この記憶したフリッカの増加傾向時の波形に類似していればアーク炉への投入電力を一時的に下げるようにしたので、フリッカの発生を確実に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態を適用した場合も含めてアーク炉の全体の概略構成を示すブロック図。
【図２】  本発明の実施形態と比較するためにフリッカ制御部の概略構成を示すブロック図。
【図３】  本発明の実施形態と比較するためにフリッカ制御部の動作を説明する波形図。
【図４】  本発明の実施形態と比較するためにフリッカ制御部の動作を説明する波形図。
【図５】  本発明の実施形態と比較するためにフリッカ制御部の動作を説明する波形図。
【図６】  本発明の実施形態と比較するためにフリッカ制御部の動作を説明する波形図。
【図７】  本発明の一実施形態についてフリッカ制御部の概略構成を示すブロック図。
【図８】  本発明の他の一実施形態についてフリッカ制御部の概略構成を示すブロック図。
【符号の説明】
６・・・アーク炉、７・・・トランス、８・・・フリッカメータ、１０・・・フリッカ制御部、１１・・・電力制御装置、１３・・・比較器、１４・・・信号出力回路、１５・・・微分回路、１６・・・予測回路、１７・・・波形判定回路、１８・・・テーブル
【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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【図８】
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