JPH0223036A - 力率調整方法 - Google Patents

力率調整方法

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JPH0223036A
JPH0223036A JP63168993A JP16899388A JPH0223036A JP H0223036 A JPH0223036 A JP H0223036A JP 63168993 A JP63168993 A JP 63168993A JP 16899388 A JP16899388 A JP 16899388A JP H0223036 A JPH0223036 A JP H0223036A
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Kiyokuma Yamazaki
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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、電気回路の無効成分に応じて複数のコンデ
ンサを投入又は遮断し、電気回路の力率を自動的に改善
する力率調整方法に関し、特に取り扱いが簡単で信頼性
の高い力率調整方法に関するものである。
[従来の技術] 第5図は、例えば特公昭60−47823号公報及び特
公昭81−11058号公報に記載された、一般的な力
率調整装置を示すブロック図である。
図において、(1)は電気回路、(2)は電気回路(1
)の電圧を検出する計器用変圧器、(3)は電気回路(
1)の電流を検出する計器用変流器、(T1)及び(T
2)は電気回路(1)に接続された変圧器、(R1)及
び(R2)は各変圧器(T1)及び〈T2)に接続され
た負荷、(B1)〜(BN)は電気回路(1)に接続さ
れた複数の電磁接触器、(Ll)〜(LH)は各電磁接
触器(B1)〜(BN)に接続された直列リアクトル、
(C1)〜(CN)は各直列リアクトル(Ll)〜(L
N)に接続された力率改善用の複数のコンデンサである
(4)は計器用変圧器(2)及び計器用変流器(3)か
らの各出力に基づいて電気回路(1)の無効電力Qに比
例した電圧信号を出力する無効電力検出部、(5)は計
器用変流器(3)からの出力に基づいて電気回路(1)
に流れる負荷電流Iを検出する負荷電流検出部である。
(6)はコンデンサ(C1)〜(CN)の投入点QTを
設定する投入点設定器、(7)はコンデンサ<CI)〜
(CN)の遮断点Qcを設定する遮断点設定器、(8)
は低負荷状層の判定基準となる遮断電流ICを設定する
電流設定器、(9)は無効電力Qが投入点QTより高い
場合にオン信号を出力する比較器、(10〉は無効電力
Qが遮断点Qcより低い場合にオン信号を出力する比較
器、(11)は負荷電流■が遮断電流■cより低い場合
にオン信号を出力する比較器、(12)はタイマ回路、
(13)はタイマ回路(12)の動作タイミングを設定
するタイマ設定器である。
(14)は比較器(9)の出力と比較器(11)の反転
出力とタイマ回路(12)の出力との論理項をとる投入
用のアンドゲート、(15)は比較器(10)及び(1
1)の各出力の論理和をとるオアゲート、(16)はオ
アゲ−1−(15)及びタイマ回路〈12)の各出力の
論理積をとる遮断用のアンドゲート、 (17)は比較
器(9)〜(11)の各出力の論理和をとっていずれが
がオンのときにタイマ回路(12)のりセント伏君を解
除するオアゲートである。
(18)はアンドゲート(14)の出力により付勢され
る投入111ff序回路であり、コンデンサ(C1)〜
(CN)のうちから投入(電気回路に接続)されるコン
デンサを選択するようになっている。(19)はアンド
ゲート(16)の出力により付勢される遮断順序回路で
あり、コンデンサ(C1)〜(CN)のうちから4 断
される(電気回路から切り雛される)コンデンサを選択
するようになっている。
(20)は投入順序回路(18)及び遮断順序回路(1
9)の出力により駆動されるリレー回路、(^1)〜(
八N)はコンデンサ(C1)〜(CN)に対応して設け
られ、リレー回路(20)により選択的に付勢又は消勢
されるリレー接点である。(21)はリレー接点(^1
)〜(八N)の出力に従って電磁接触器(B1)〜(B
N)を開閉制御する制御回路部であり、各コンデンサ(
C1)〜(CM>を電気回路(1)に対して選択的に接
続又は切り離すようになっている。
次に、第5図に示した従来の力率調整装置の動作につい
て説明する。尚、投入点Qt及び遮断点Qcは、コンデ
ンサ(C1)〜(CN)の容量、計器用変圧器(2)及
び計器用変流器(3)の合成変成比、並びに負荷(R1
)及び(R2)の負荷率等に基づいて予め計算され設定
されている。
まず、無効電力検出部(4)は運転中の電気回路(1)
の無効電力Qを検出して比較器(9)及び(10)の比
較端子に入力し、負荷電流検出部(5)は負荷電流■を
検出して比較器(11)の比較端子に入力する。投入点
設定器(6)、遮断点設定器(7)及び電流設定器(8
)は、比較器(9)、(10)及び(11)の各基準端
子に、それぞれ投入点QT、遮断点Qc及び遮断電流■
cに相当する電圧信号を入力する。
いま、負荷電流Iが遮断電流Ic以上で、比較器(11
)の出力がオフとする。ここで、無効電力Qが投入点Q
Tより高ければ、比較器(9)の出力がオンとなり、オ
アゲート(17)を介してタイマ回路(12)のリセッ
ト状態を解除する。タイマ回路(12)は、タイマ設定
器(13)で設定された時間経過後にオン信号を出力し
、アンドゲート(14)の出力をオンとして投入順序回
路(18)を付勢する。これにより、リレー回路(20
)がリレー接点(^1)〜(^N)を選択的に付勢し、
電磁接触器(B1)〜(ON>を介してコンデンサ(C
1)〜(CN)の中から選択された所定のコンデンサを
電気回路(1)に接続する。
又、無効電力Qが遮断点Qcより低い場合は、比較器(
10)の出力がオンとなり、オアゲート(15)、(1
7)、タイマ回路(12)及びアンドゲート(16)を
介して遮断順序回路(19)が付勢される。これにより
リレー回路(20)がリレー接点(^1)〜(八N)を
選択的に消勢し、コンデンサ(C1)〜(C14)の中
から選択されたコンデンサを電気回路(1)から切り屋
す。
一方、負荷電流■が遮断電流ICより低い軽負荷時の場
合は、比較器(11)の出力がオンとなり、オアゲー)
 (17)を介してタイマ回路、(12)を起動すると
共に、アントゲ−1−(14)の出力をオフにする。
所定時間経過後にタイマ回路(12)の出力がオンにな
ると、比較器(11)のオン信号はオアゲー) (15
)及びアンドゲート(16)を介して遮断順序回路(1
9)を付勢し、コンデンサ(C1)〜(CN)を電気回
路(1)から順次切り離す。
このようにコンデンサ(C1)〜(CM>を投入又は遮
断することにより、電気回路(1)の力率は自動的に改
善される。尚、電気回路(1)の無効成分として、無効
電力の代わりに無効電流又は力率等を検出した場合も同
様である。
[発明が解決しようとする課題] 従来の力率調整方法は以上のように、投入点Qr及び遮
断点Qcを予め設定しているので、煩わしい計算を必要
とし、又、設定値が固定であるためコンデンサ(C1)
〜(CI)が等容量でなければ調整制御できないという
問題点があった。
又、軽負荷時においては、負荷電流に基づいて無効電力
と無関係にコンデンサ(C1)〜(CN)を遮断制御す
るため、コンデンサの頻繁なオンオフによるハンチング
動作やコンデンサの遮断による力率の遅れすぎを招くと
いう問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、異なる容量のコンデンサに対応できると共に
、設定操作が簡単でハンチング動作等を防止できる力率
調整方法を得ることを目的とする。
[課題を解決するための手段] この発明に係る力率調整方法は、合成変成比を含む設定
値に基づいて投入点及び遮断点を演算するステップを備
えたものである。
又、この発明の別の発明に係る力率PI整方法は。
合成変成比を含む設定値に基づいて投入点、遮断点、遮
断電流及び遮断;流以上の再投入電流を演算するステッ
プと、負荷T4流が遮断電流以上の場合に負荷電流が遮
断電流以下から増加してきたか否かを判定するステップ
と、負荷電流が遮断電流以下から増加してきた場合に再
投入電流を超過したか否かを判定し、負荷電流が再投入
電流を超過した場合にのみコンデンサの投入制御を可能
にするステップとを備えたものである。
[作用コ この発明においては、合成変成比等の値を設定するのみ
で自動的に投入点及び遮断点が演算されるので、設定操
作が容易となり設定ミスは起こらない。
又、この発明の別の発明においては、軽負荷時運断制御
後に遮断電流以上の再投入電流と比較することにより、
コンデンサのオンオフの繰り返し回数を減少させ、ハン
チング等を防止する。
[実施例] 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図はこの発明の実施例が適用される力率制御装置を示す
ブロック図である0図において、(1)〜(5)及び(
20)は前述と同様のものであり、図示しない構成は第
5図に示した通りである。
(30)はコンデンサ(C1)〜(CM)の容量や変成
比等を設定する設定部、(31)は無効電力検出部(4
)、負荷電流検出部(5)及び設定部(30)の各出力
信号に基づいてリレー回路(20)を制御する演算処理
部、(32)は無効電力Qの瞬時値や演算処理部(31
)における演算結果等を逐次表示する表示部である。
次に、演算処理部(31)の動作を示す第2図のフロー
チャート図を参照しながら、この発明の一実施例につい
て説明する。
尚、設定部(30)には、コンデンサ(C1)〜(CN
)の容量、合成変成比、負荷率及び需要率等の設定値が
予め設定されるが、これらはほぼ自動的に決定する値で
あり、設定操作が容易で設定ミスを招くおそれは全くな
い。又、演算処理部(31)には、必要な演算プログラ
ム等が予め格納されている。
まず、演算処理部(31)は、無効電力検出部(4)及
び負荷電流検出部(5)で検出された無効電力Q及び負
荷電流Iと共に、設定部(30)からの設定値を読込み
(ステップSl)、無効電力Qに対する投入点Qr及び
遮断点Qc、負荷電流Iに対する遮断電流IC及び再投
入電流I7、並びに無効率sinθ等を演算する(ステ
ップS2)。
一般に、有効電力Wと遅れ無効電力Q及び力率eO5θ
との間には、 Q = W X [(1/cos”θ)  l]l/2
  、、・■の関係が成立する。ここで、 cosθ≧0.995 即ち、力率が99.5%以上は四捨五入されて100%
と見なされ、このときの遅れ無効電力QはQ!=iWX
0.1        ”’■となる。
又、需要率KJ及び負荷率KRと、最大需要電力P、、
設備容量PC1及び成る期間の平均電力PAとの間には
、 K J= (P M/ P c) X 100   −
・・■KR−(PA/ PM)X100    、、、
■の関係が成立する。■及び0式より、最大需要電力P
、及び平均電力PAは、 P 、= P cX K 、7x too      
・・・■P A= PMX KRX 100     
−@で表わされる。ここで、設備容量pcは等価的に合
成変成比に相当しており、又、最大需要電力P、及び平
均電力PAは、負荷電流I又は需要率に、I及び負荷率
KRから、算出した値から求まる。従って、■式の有効
電力Wの値として、0式又は0式で求めた値PM又はP
Aを代入すれば投入点QTが求まる。
このとき、どちらを代入するかは設定部(30)からの
情報により決定される。又、コンデンサ(C1)〜(C
N)の中で次に制傳されるコンデンサの容ICにハンチ
ング防止係数を乗じた値と■式から算出された投入点Q
Tとの和により遮断点Qcが求まる。
又、投入点QT及び遮断点Qcを決定するための制御中
心線を設定1v(30)内に予め設定しておき、コンデ
ンサ容量Cと無効電力Qとに基づいて投入点QT及び遮
断点Qcを設定してもよい。例えば、コンデンサを遮断
する前の進み無効電力の絶対値Q0と、遮断後の遅れ無
効電力の絶対値Q、とを比較し、 Q、=Q。
となる場合に、そのコンデンサを遮断するように遮断点
Qcを設定することができる。もし、力率を進みぎみに
制御したい場合は、遮断点Qcに相当する進み無効電力
Qoの値に、α〈〉1)なる係数を乗算しておけばよく
、逆に遅れぎみに制御したい場合は、β(〈1)なる係
数を乗算しておけばよい。
次に、負荷電流■が遮断電流IC以上か否かを判定しく
ステップS3)、遮断電流Ic以上であれば負荷電流I
が遮断電流1c以下から増加してきたが否かを判定する
(ステップS4)、そして、遮断電流Ic以下から増加
してきた場合は、更に、負荷電流■が再投入電流I7を
超過したか否かを判定しくステップS5)、再投入電流
I7を超過していれば次のステップS6に進む。
ステップS4においては、負荷電流■が遮断電流Ic以
下から(軽負荷時の遮断制御後に)増加したと判定され
た場合、ステップS5で再投入電流I7を超過したこと
を判定したときのみ、投入可能な次の制御ステップへ進
むようになっている。
尚、遮断電流Ic及び再投入電流I7の値は、ステップ
S2において演算され、遮断電流rcは、算出された遮
断点Qc又は投入点Qtのうち絶対値の大きい方を合成
変成比及び計測回路電圧Vで除することによって求まる
。軽負荷遮断レベルとなる遮断電流ICは、コンデンサ
容量Cに相当する値であり、投入点Qt及び遮断点Qc
の値に応じて演算且つ変更可能となっている。又、再投
入電流11は、例えば遮断電流1cに2I/2を乗じて
遮断電流IC以上となるように設定されており、遮断電
流ICに対しヒステリシスを持たせてハンチングを防止
している。
次に、無効電力が進みか否かを判定しくステップSO)
、進みであれば無効電力Qが遮断点Qcを超過したか否
かを判定しくステップS7)、超過していればリレー回
路(20)に遮断信号を出力して所要のコンデンサを遮
断しくステップS8)、超過していなければそのままス
テップS1に戻る。
ステップS6において、進みでない(遅れ)と判定さ−
れな場合は、無効電力Qが投入点QTを超過したか否か
を判定しくステップS9)、投入点Qtを超過していれ
ば投入信号を出力して所要のコンデンサを投入しくステ
ップ510)、又、超過していなければそのままスター
トに戻る。
ステップS8及びS10におけるオンオフ動作において
は、コンデンサ(C1)〜(CM)の容量が全て等しけ
れば、オンオフ回数を均一にするためのサイクリック制
御を行ない、又、各容量が異なる場合は、小さい容量の
コンデンサから順に優先制御を行ない投入順序と遮断順
序を逆にしており、軽負荷時における極端な進み力率又
は遅れ力率の発生を防止している。
ステップS4において負荷電流Iが遮断電流■c以下か
ら増加していない(軽負荷による遮断でない)と判定さ
れた場合はステップS6に進む。
又、ステップS3において負荷電流Iが遮断電流1c以
下と判定された場合は、無効電力Qが進みが否かを判定
しくステップ511)、遅れであればステップS1に戻
り、進みであれば無効率sinθが演算値以上か否かを
判定する(ステップ512) 、もし演算値未満であれ
ばステップS1に戻り、演算値以上であれば、ステップ
S8に進みコンデンサ(C1)〜(CM)を順次遮断す
る。これにより、負荷電流Iが遮断;流IC未満であっ
ても、無効率sinθが演算値より小さい場合はコンデ
ンサ(CI)〜(CN)が遮断されず、力率eollθ
の遅れすぎは発生しない。
尚、無効率sinθは、無効電力Qを負荷電流■に計測
回路電圧Vを乗じた皮相電力で除することにより得られ
、 sinθ=Q/VI で表わされる。又、無効率の演算値は、遮断点Qcをコ
ンデンサ容量Cに相当する値で除することにより求まる
。従って、ステップS12は、Q/VI≧Qc/C であるか否かを判定していることになる。このとき、判
定基準となる無効率演算値(Qc/C)内のコンデンサ
容量Cは、設定された値であってもよく、又、任意の係
数τを乗じた値(τC)であってもよい 第3図及び第4図は、有効電力Wを横軸、無効電力Qを
縦軸にとり、制御領域を図式的に示した説明図である。
制御領域は、遮断点Qc、投入点QT、遮断1!流lc
、及びコンデンサ容JIC等の値によって異なり、例え
ば、第3図は遮断点Qc及び投入点QTの絶対値が等し
い場合、第4図は異なる場合を示している。
図において、半円Eは遮断電流tcに相当する値を半径
とした軽負荷領域を示しており、第3図においては横軸
(制御中心線)及び縦軸の交点0を中心とし、第4図に
おいては遮断点Qcと投入点QTとの中間点Mを中心と
している。
(40)はステップS12における判定基準(無効率演
算値)に相当する直線、斜線部(41)は遮断点Qc以
下且つ無効率演算値(40)以上の軽負荷時運断制御!
¥域、斜線部(42)は半円E以内且つ投入点Qr以下
の軽負荷時非投入制御領域である。従って、遮断制御領
域は、遮断点Qc以上の領域と軽負荷時の遮断制御領域
(41)との和で表わされ、投入制御領域は、投入点Q
r以下の領域から軽負荷時非制御領域(42)を減じた
領域で表わされる。又、遮断制御領域と投入制御τ域と
で挾まれた領域は非制御領域である。この非制御領域の
幅は、例えば半円Eの半径即ち遮断電流ICと等しい。
尚、上記実施例では、コンデンサ(C1)〜(CN)の
界隈を設定部(30)に設定したが、コンデンサ容量C
は投入前及び投入後の無効電力を比較することにより算
出できるので、この演′H,tI!能を演算処理#(3
1)に含ませれば特に設定しなくてもよい。
又、1台の力率調整装置を制御する場合について説明し
たが、外部の中央制御装W(図示せず)を介して複数台
の力率調整装置を制御し、各力率調整装置毎に優先順位
をつけて投入(又は遮断)するようにしてバンク数を拡
張してもよい。
この場合、中央制御装置から禁止指令を取り込むための
禁止指令インタフェースを各演算処理部に設けると共に
、1つの演算処理部の制御下にあるコンデンサが全て投
入(又は遮ffr)されたときに投入完了信号(又は遮
断完了信号)を中央制御装置に出力するようにすればよ
い、これにより、中央制御装置は、投入完了信号(又は
遮断完了信号)を出力中の演算処理部(31)に投入禁
止指令(又は遮断禁止指令)を出力し、投入(又は遮断
)の完了した力率調整装置を投入(又は遮断)動作させ
ることはない。
[発明の効果〕 以上のようにこの発明によれば、少なくとも合成変成比
を含む設定値に基づいて投入点及び遮断点を演算するス
テップを設けたので、任意台数のコンデンサを制御でき
ると共に、設定操作等の取り汲いが容易な力率調整方法
が得られる効果がある。
又、この発明の別の発明によれば、合成変成比を含む設
定値に基づいて投入点、遮断点、遮断電流及び遮断電流
以上の再投入電流を演算するステップと、負荷電流が遮
断電流以上の場合に負荷電流が遮断電流以下から増加し
てきたか否かを判定するステップと、負荷電流が遮[r
?It流以下から増加してきた場合に再投入電流を超過
したか否かを判定し、負荷電流が再投入電流を超過した
場合にのみコンデンサの投入制御を可能にするステップ
とを設けなので、軽負荷時3I!!断制tIl後の再投
入によるオンオフの繰り返し回数を減少させてハンチン
グ等を防止できる力率調整方法が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の一実施例が適用される力率調整装置
を示すブロック図、第2図は第1図内のの演算処理部の
動作を示すフローチャート図、第3図はこの発明の一実
施例の制御領域を示す説明図、第4図は遮断点及び投入
点の絶対値が異なる場合の制御領域を示す説明図、第5
図は一般的な力率調整装置を示すブロック図である。 (1)・・・電気回路    (4)・・・無効電力検
出部(5)・・・負荷電流検出部 (20)・・・リレ
ー回路(30)・・・設定部     (31)・・演
算処理部(32)・・・表示部     Q・・無効電
力Qr・・・投入点      Qc・・・遮断点■・
・・負荷電流     IC・・・遮断電流1、・・・
再投入を流 (C1)〜(CN)・・・コンデンサ S2・・・演算するステップ S3・・・負荷電流を遮断電流と比較するステップS4
・・・軽負荷時運断制御後を判定するステップS5・・
・負荷電流を再投入電流と比較するステップS6.Sl
l・・・無効電力が進みかを判定するステップS7・・
・無効電力を遮断点と比較するステップS9・・・無効
電力を投入点と比較するステップS12・・・無効率を
演算値と比較するステップ尚、図中、同一符号は同−又
は相当部分を示す。 市2図 第1図 t:電気9酪 形3図 邊れ 第4図 勧

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電気回路の無効成分を投入点及び遮断点と比較し
    、前記無効成分の大きさに応じて、前記電気回路に接続
    された複数のコンデンサを投入又は遮断する力率調整方
    法において、合成変成比を含む設定値に基づいて前記投
    入点及び前記遮断点を演算するステップを備えたことを
    特徴とする力率調整方法。
  2. (2)電気回路の無効成分を投入点及び遮断点と比較す
    ると共に、前記電気回路の負荷電流を遮断電流と比較し
    、前記無効成分及び前記負荷電流の大きさに応じて、前
    記電気回路に接続された複数のコンデンサを投入又は遮
    断する力率調整方法において、 合成変成比を含む設定値に基づいて、前記投入点、前記
    遮断点、前記遮断電流、及び前記遮断電流以上の再投入
    電流を演算するステップと、前記負荷電流が前記遮断電
    流以上の場合に前記負荷電流が前記遮断電流以下から増
    加してきたか否かを判定するステップと、 前記負荷電流が前記遮断電流以下から増加してきた場合
    に前記再投入電流を超過したか否かを判定し、前記負荷
    電流が前記再投入電流を超過した場合にのみ前記コンデ
    ンサの投入制御を可能にするステップと、 を備えたことを特徴とする力率調整方法。
  3. (3)負荷電流が遮断電流未満且つ無効成分が進みの場
    合に電気回路の無効率が演算値以上か否かを判定するス
    テップを備え、前記無効率が前記演算値以上の場合にコ
    ンデンサを遮断制御することを特徴とする特許請求の範
    囲第2項記載の力率調整方法。
  4. (4)遮断電流は、遮断点又は投入点のうち絶対値の大
    きい方に基づいて演算されることを特徴とする特許請求
    の範囲第2項又は第3項記載の力率調整方法。
  5. (5)遮断電流は、投入点及び遮断点に応じて演算且つ
    変更されることを特徴とする特許請求の範囲第2項又は
    第3項記載の力率調整方法。
  6. (6)投入点及び遮断点は、次に制御されるコンデンサ
    の容量に基づいて演算されることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項乃至第5項のいずれかに記載の力率調整方
    法。
  7. (7)コンデンサの容量は、設定値として予め設定され
    ることを特徴とする特許請求の範囲第6項記載の力率調
    整方法。
  8. (8)コンデンサの容量は、前記コンデンサの投入時及
    び遮断時の各無効成分を比較することにより演算される
    ことを特徴とする特許請求の範囲第6項記載の力率調整
    方法。
  9. (9)複数のコンデンサの容量が等しい場合は、前記各
    コンデンサのオンオフ回数を均一にするためのサイクリ
    ック制御を行ない、前記コンデンサの容量が異なる場合
    は、小さい容量のコンデンサから順に優先制御すること
    により投入順序と遮断順序とを逆にすることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項乃至第8項のいずれかに記載の
    力率調整方法。
  10. (10)制御対象となる全てのコンデンサが投入又は遮
    断された場合に、投入完了信号又は遮断完了信号を出力
    して次の制御動作に入らないようにしたことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項乃至第9項のいずれかに記載の
    力率調整方法。
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