(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷への供給電圧の変動幅が所定の補償電圧以上になる時間が予め定めた所定の動作時間続くとタップ切換動作をする自動電圧調整装置が配置された配電線の前記負荷側にそれぞれ開閉器を介して接続される複数のコンデンサと、
前記複数のコンデンサに設けられる複数の前記開閉器を駆動制御する開閉器駆動制御装置と、
前記配電線を流れる無効電流を検出して、前記無効電流を少なくするように前記複数のコンデンサを前記配電線に接続するかまたは前記配電線から切り離す制御指令を前記開閉器駆動制御装置に出力する制御指令発生装置とを具備してなる自動力率調整装置であって、
前記制御指令発生装置は、前記無効電流が複数のコンデンサの接続により得られる補償電流よりも大きな場合でも、前記複数のコンデンサを前記配電線に同時に接続することなく、前記負荷の変動幅を考慮して予め定めた間隔をあけて前記複数のコンデンサを１台ずつ順次前記配電線に接続しまた１台ずつ順次前記配電線から切り離す前記制御指令を出力するように構成され、
前記予め定めた間隔を前記自動電圧調整装置の前記動作時間よりも長くしたことを特徴とする自動力率調整装置。
【請求項２】
前記コンデンサの容量は、前記コンデンサの接続により得られる補償電圧が前記自動電圧調整装置の補償電圧よりも小さくなる値とした請求項１に記載の自動力率調整装置。
【請求項３】
負荷への供給電圧の変動幅が所定の補償電圧以上になる時間が予め定めた所定の動作時間続くとタップ切換動作をする自動電圧調整装置が配置された配電線の負荷側にそれぞれ開閉器を介して接続される複数のコンデンサと、
前記複数のコンデンサに設けられる前記開閉器を駆動制御する開閉器駆動制御装置と、  前記配電線への送り出し側で前記配電線への送り出し電圧及び送り出し電流を測定する計測装置を含み、前記計測装置の計測値に基づいて無効電流を演算し、前記無効電流を少なくするように前記複数のコンデンサを予め定めた間隔をあけて前記配電線に順次接続するかまたは前記配電線から順次切り離す制御指令を前記開閉器駆動制御装置に遠隔制御で出力する制御指令発生装置とを具備し、
前記予め定めた間隔は前記自動電圧調整装置の前記動作時間よりも長く、
しかも前記コンデンサの容量は前記コンデンサの接続により得られる補償電圧が前記自動電圧調整装置の補償電圧よりも小さくなる値に設定されている自動力率調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、負荷系統の無効電流を少なくするようにして、力率を改善調整する自動力率調整装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大きな誘導負荷を備えた工場や農場等の大口需要家では、回線力率が低下するので、力率の遅れを改善する目的で、配電線の負荷側でコンデンサを接続している。誘導負荷が配電線から切り離された場合でも、コンデンサを常時配電線に接続していると、本来コンデンサの接続が不要であるにもかかわらず、コンデンサが接続されている状態が作られて、軽負荷時に負荷側の電圧が上昇するフェランチ現象が発生する。
【０００３】
そこで、負荷側で力率または無効電力を計測して、コンデンサを配電線に接離することにより負荷側で力率を調整する装置が提案された。また配電線の電力の送り出し側で力率を計測し、負荷側に設けたコンデンサを遠隔制御により配電線に接離する自動力率調整装置も提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、自動電圧調整装置が配置された配電線に複数のコンデンサを接離する場合に、複数のコンデンサを同時に接続したり同時に切り離すと、コンデンサを接続した際に発生する電圧の変動に自動電圧調整装置が追従して、頻繁にタップ切換動作をし、切換回数が増大することが分かった。また、複数のコンデンサの合計の補償電圧が大きすぎると、これを打ち消すように自動電圧調整装置がタップ切換動作を完了するまでの間、負荷側の供給電圧が高く、または低くなり過ぎて、需要家の機器に過電圧または不足電圧による影響を及ぼすことが分かった。
【０００５】
本発明の目的は、自動電圧調整装置が接続されている配電線の力率調整を行う場合に、自動電圧調整装置と協調して動作することのできる自動力率調整装置を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、自動電圧調整装置が接続されている配電線の力率調整を行う場合に、配電線にコンデンサを接続または切り離す際に、負荷側に大きな電圧上昇または電圧降下が発生しないようにすることのできる自動力率調整装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の更に他の目的は、自動電圧調整装置が接続されている配電線の力率調整を行う場合に、自動電圧調整装置が頻繁にタップ切換動作をしないようにすることのできる自動力率調整装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明が改良の対象とする自動力率調整装置は、自動電圧調整装置が配置された配電線の負荷側にそれぞれ開閉器を介して接続される複数のコンデンサと、複数のコンデンサに設けられる複数の開閉器を駆動制御する開閉器駆動制御装置と、配電線を流れる無効電流を検出して、無効電流を少なくするように複数のコンデンサを配電線に接続するかまたは配電線から切り離す制御指令を開閉器駆動制御装置に出力する制御指令発生装置とを具備している。
【０００９】
本発明では、制御指令発生装置を、無効電流が複数のコンデンサの接続により得られる補償電流よりも大きな場合でも、複数のコンデンサを配電線にほぼ同時に接続することなく、負荷の変動幅を考慮して予め定めた間隔をあけて複数のコンデンサを１台ずつ順次配電線に接続しまた１台ずつ順次前記配電線から切り離すように制御指令を出力するように構成する。このようにすると、負荷の変動が激しい配電線路における自動電圧調整装置の動作と、自動力率調整装置による力率調整が干渉して自動電圧調整装置が頻繁に電圧切り換え動作をするのを抑制できる。これは複数のコンデンサを配電線に同時に接続したり、または配電線から同時に切り離したときの、配電線の電圧上昇または電圧下降を自動電圧調整装置が検出し、この電圧の上昇または下降を調整するように自動電圧調整装置が動作するからである。本発明のように、負荷の変動幅を考慮して予め定めた間隔をあけて複数のコンデンサを１台ずつ順次配電線に接続したり切り離すと、その際に発生する電圧の変動で自動電圧調整装置が頻繁に動作するのを抑制できる。
【００１０】
なお複数のコンデンサの各容量は、コンデンサ１台の接続により得られる補償電圧が自動電圧調整装置の補償電圧よりも小さくなる値とするのが好ましい。このようにすると１つのコンデンサが接続または切り離されたときの負荷側の電圧上昇または電圧降下が小さいために、需要家の機器に過電圧または不足電圧による影響を及ぼすことが防止できる。
【００１１】
また複数のコンデンサを予め定めた間隔をあけて接続する場合の間隔を、自動電圧調整装置の動作時間よりも長くするのが好ましい。これは１つのコンデンサが接離された際の電圧変動幅が、自動電圧調整装置の動作電圧よりも小さい場合でも、２以上のコンデンサが自動電圧調整装置の動作時間内で接離されると、トータルの電圧変動幅が電圧調整装置の補償電圧すなわち動作電圧よりも大きくなることがあるからである。
【００１２】
なお無効電流の検出は、負荷側で行ってもよく、また電力の送り出し側で行ってもよい。負荷側で無効電流を計測または検出する場合には、制御指令発生装置は開閉器駆動制御装置と一緒に配置される。無効電流を電力の送り出し側で検出する場合には、制御指令発生装置は電力の送り出し側に配置され、開閉器駆動制御装置は遠隔で制御される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図１を参照して詳細に説明する。図１において、ＳＳは電力供給源である変電所、Ｆは配電線、ＡＶＲはこの配電線Ｆに配置された自動電圧調整装置、Ｒは負荷である。Ｃ1 ，Ｃ2 はそれぞれ力率改善用コンデンサ、Ｓ1 ，Ｓ2 はそれぞれ開閉器で、それぞれが直列接続されて、配電線Ｆの負荷側に並列接続されている。なお、図１にはコンデンサを２個示したが、実際には、力率の調整度合に応じて２個以上の複数個のコンデンサが用意される。これらのコンデンサＣ1 及びＣ2 としては、コンデンサ１台の接続により得られる補償電圧が自動電圧調整装置ＡＶＲの補償電圧よりも小さくなるような容量を有するものが用いられている。各コンデンサの容量をこのように定めると、１台のコンデンサを配電線に接続した場合及び配電線から切り離した場合に発生する負荷側の電圧変動が小さくなるために、需要家の機器に電圧変動による影響を及ぼすことがなくなる。
【００１４】
ＣＴは配電線Ｆの送り出し側に設置された電流変成器であり、ＰＴは電圧変成器である。１はこれらの変成器からの電圧及び電流の計測値に基づいて、配電線Ｆの送り出し電圧及び送り出し電流を測定する計測装置である。
【００１５】
２はこの計測装置の計測値に基づいて無効電流を演算して無効電流を少なくするように、複数のコンデンサＣ1 ，Ｃ2 を配電線Ｆに接続するかまたは配電線Ｆから切り離す遠隔制御指令を出力する制御装置である。３はこの制御指令に基づいて遠制ケーブルＰＣに制御信号を出力する通信端末である。ブロックＡは制御指令発生装置または制御親局を構成している。ここで制御装置２は、コンピュータを演算手段として内蔵して構成されており、必要な制御指令は予め入力してあるソフトウエアを実行して出力される。
【００１６】
本実施例の制御装置２は、無効電流が複数のコンデンサＣ1 及びＣ2 の接続により得られる補償電流よりも大きな場合でも、複数のコンデンサＣ1 及びＣ2 を配電線Ｆにほぼ同時に接続せずに、負荷の変動幅を考慮して予め定めた間隔をあけて複数のコンデンサＣ1 及びＣ2 を１台ずつ順次配電線Ｆに接続しまた１台ずつ順次配電線Ｆから切り離す制御指令を出力するように構成されている。具体的には、制御装置２の演算手段を構成するコンピュータを動作させるためのソフトウエアを、このような制御を実行するように作成することになる。例えば、配電線の遅れの無効電流が、コンデンサ１台分の進みの補償電流を越えたときにまずコンデンサを１台接続し、更に、補償する必要があれば予め定めた間隔をあけてコンデンサを順次追加接続する。この予め定めた間隔は、自動電圧調整装置ＡＶＲの動作時間（例えば４５〜６０秒）よりも長く設定する。具体的には、この予め定めた間隔（時間間隔）を５〜１０分程度にしている。
【００１７】
４ａ，４ｂは制御親局Ａから遠制ケーブルＰＣを介して送信される制御信号を受けて動作して、コンデンサＣ1 ，Ｃ2 と配電線Ｆとの間に直列接続された開閉器Ｓ1 ，Ｓ2 を開閉駆動制御する開閉器駆動制御装置または制御子局である。上記の通信端末３及び制御子局４ａ，４ｂにより遠隔制御装置が構成されている。
【００１８】
次に本実施例の装置の動作を説明する。先ず、自動電圧調整装置ＡＶＲの作用について述べる。この自動電圧調整装置ＡＶＲは、負荷Ｒの大幅な変動による負荷側への供給電圧の変動を、自動的に補償する作用をする。具体的には、変圧器の１次巻線のタップ切換により段階的に出力電圧を増減させるようになっている。この自動電圧調整装置ＡＶＲは、負荷Ｒへの供給電圧の変動幅が所定の補償電圧以上になる時間が予め定めた所定の動作時間（４５〜６０秒）続いた場合にタップ切換動作するように構成されている。
【００１９】
今、負荷に大きな誘導負荷Ｌが加わったと仮定すると、配電線Ｆの回線力率の遅れは大きくなるとともに供給電圧が低下してくる。この配電線Ｆの送り出し電圧及び送り出し電流の変化は計測装置１により計測される。そして、この計測値に基づいて制御装置２が無効電流を演算した結果、遅れ側の無効電流が大きい場合は少なくするように複数のコンデンサＣ1 ，Ｃ2 を配電線Ｆに接続する制御指令を出力する。
【００２０】
制御装置２は、検出した無効電流が複数のコンデンサＣ1 及びＣ2 の接続により得られる補償電流よりも大きな場合でも、複数のコンデンサＣ1 及びＣ2 を配電線Ｆにほぼ同時に接続することはない。この制御装置２は、誘導負荷Ｌの変動幅を考慮して予め定めた間隔（５〜１０分間隔）をあけて複数のコンデンサＣ1 及びＣ2 を１台ずつ順次配電線Ｆに接続しまた１台ずつ順次配電線Ｆから切り離すように制御指令を出力する。まず１台のコンデンサを接続し、その後予め定めた時間経過してもなお配電線の遅れの無効電流が、更にコンデンサ１台分の進みの補償電流以上の遅れを有している場合には、その時点で更に次のコンデンサを１台接続する。それ以降、更に補償が必要であれば更に所定の間隔をあけてコンデンサを順次追加接続するように制御指令を出力する。そして負荷の変動により、無効電流が小さくなっていく場合にも、コンデンサは１台ずつ配電線から切り離される。なおコンデンサを接続する際の間隔とコンデンサを切り離す際の間隔を変えるようにしてもよいのは勿論である。
【００２１】
遠隔制御装置を構成する通信端末３は、上記の制御指令に応じて遠制ケーブルＰＣに制御信号を出力する。この制御信号により、先ず制御子局４ａが動作して、開閉器Ｓ1 を閉じコンデンサＣ1 を配電線Ｆに接続する。そして、所定の時間間隔をおいて制御子局４ｂが制御信号を受信して、開閉器Ｓ2 を閉じてコンデンサＣ2 を配電線Ｆに接続する。なお、コンデンサを２台以上設けた場合は、更に１台ずつ上記のように所定の時間間隔をおいて配電線Ｆに追加接続するようにする。
【００２２】
上記のように回線力率を改善調整する場合、複数のコンデンサを同時に配電線に接続せずに、所定の間隔をおいて１台ずつ追加接続することにより、負荷の変動が激しい配電線における自動電圧調整装置の動作と、複数のコンデンサを配電線に接続する自動力率調整装置の動作が干渉するのを有効に防止できる。即ち、自動電圧調整装置が自動力率調整装置による電圧変動に追従して動作する頻度が少なくなり、自動電圧調整装置のタップ切換寿命の低下を抑制することができる。また、自動力率調整装置により配電線に複数のコンデンサを接続または切り離す際に、負荷側に大きな電圧上昇または電圧降下が発生しないために、需要家の機器に過電圧または不足電圧による影響を及ぼすことがない。
【００２３】
コンデンサを配電線に接続した後に誘導負荷Ｌが減少して無効電流が進み電流に変化した場合には、制御装置２は接続したコンデンサを配電線から切り離す（開閉器を開く）制御指令を出力する。
【００２４】
なお、本実施例では、制御子局を遠隔制御する制御信号を遠制ケーブルＰＣを用いて送信しているが、この信号伝送は無線伝送にしてもよく、また配電線搬送方式で伝送するようにしてもよい。
【００２５】
上記実施例の自動力率調整装置によれば、配電線の送り出し側の電圧・電流を計測して無効電流を演算するので、配電線の無効電流を適確に計測することができる。そして、この無効電流を少なくするように、負荷側に設けた複数のコンデンサを配電線に対して接続または切り離すように遠隔制御するので、回線力率の改善調整を極めて良好に行うことができる。
【００２６】
なお上記実施例では、無効電流を電力の送り出し側で検出しているが、無効電流の検出を負荷側で行ってもよい。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１の本発明によれば、配電線の無効電流が大きい場合でも、負荷の変動幅を考慮して複数のコンデンサを配電線に同時に接続することなく、所定の間隔において複数のコンデンサを１台ずつ接続または切り離すように制御することにより、自動電圧調整装置と自動力率調整装置とが干渉して、自動電圧調整装置が頻繁に動作するのを防止できる。
【００２８】
また請求項２の発明によれば、自動力率調整装置の動作による配電線の負荷側の大きな電圧上昇または電圧降下に対して、自動電圧調整装置が追従するまでの間に需要家の機器に過電圧または不足電圧による影響を及ぼすことがない。
【００２９】
また請求項３の発明によれば、自動力率調整装置に追従して自動電圧調整装置が動作する頻度をより少なくすることができる。
【００３０】
また請求項４の発明によれば、配電線の無効電流を適確に計測することができて、しかも自動電圧調整装置を頻繁に動作させることなく、複数のコンデンサを配電線に適切に接続して、回線力率の調整を極めて良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例を説明する接続図である。
【符号の説明】
１  計測装置
２  制御装置
３  通信端末
４ａ，４ｂ  制御子局
Ａ  制御親局
Ｃ1 ，Ｃ2   コンデンサ
Ｓ1 ，Ｓ2   開閉器
Ｆ  配電線
ＡＶＲ  自動電圧調整装置
ＰＣ  遠制ケーブル
Ｌ  誘導負荷
Ｒ  負荷
【図１】
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