JPH0261049B2

JPH0261049B2 -

Info

Publication number: JPH0261049B2
Application number: JP57158188A
Authority: JP
Inventors: Masaichi Oomori; Kozo Suzuki; Yukihiko Ozaki; Sota Ootsuka; Hiroshi Narita; Hisao Tobisawa; Kiichi Nishikawa; Haruyuki Kawabata
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 1982-09-13
Filing date: 1982-09-13
Publication date: 1990-12-19
Also published as: JPS5947929A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、電力需要家に力率改善用に設けられ
たコンデンサの投入、しや断を制御する自動力率
制御装置の改良に関するものである。

自動力率制御装置は、負荷により生ずる遅れ無
効電力を適切に補償するために、コンデンサを投
入、或はしや断するものであり、工場などの大口
需要家では多く使用されるようになつてきてい
る。従来の自動力率制御装置の或るものは、第１
図に示されるように、無効電力の進み側と遅れ側
とに調整ラインL₁，L₂を設定して、調整ライン
L₁，L₂によつて囲まれた適正範囲内に無効電力
が収まるようにコンデンサC₁〜C₃の投入、しや
断を制御している。＋C₁、＋C₂、＋C₃はコンデンサ
C₁〜C₃の投入を表し、−C₃はコンデンサC₃のしや
断を表す。この制御方式においては、有効電力の
大きくなる重負荷時には、コンデンサの投入直後
を除いて殆ど遅れ無効電力の領域にある場合が多
いので、電力の有効使用が十分になされないこと
がある。また、有効電力の小さくなる軽負荷時に
は、コンデンサのしや断直後を除いて殆ど進み無
効電力の領域にある場合が多いので、受電電圧の
上昇などの弊害が生ずることがある。

従来の自動力率制御装置の他のものは、第２図
に示されるように、コンデンサC₁〜C₃別の調整
ラインL₁₁〜L₁₃、L₂₁〜L₂₃を階段状に設定して、
重負荷時には無効電力がなるべく進み側になるよ
うにし、軽負荷時には無効電力がなるべく遅れ側
になるようにしている。しかし、これでもまだ、
昼間の遅れ無効電力と夜間の進み無効電力の発生
を防ぐには不十分である。即ち、昼間に、コンデ
ンサC₃が投入される直前の負荷状態で運転され
る場合には、遅れ無効電力が発生して、電力系統
全体の力率を低下させ、電力需要家に対しては力
率料金制度による電力料金を高くする。また、夜
間に、コンデンサC₁がしや断される直前の負荷
状態で運転される場合には、進み無効電力が発生
して、受電電圧の上昇などを引き起こす。

本発明の目的は、上述した問題点を解決し、昼
間の遅れ無効電力と夜間の進み無効電力の発生を
防ぐことができる自動力率制御装置を提供するこ
とである。

この目的を達成するために、本発明は、昼に
は、昼適正範囲として、無効電力零の調整ライン
より進み側の無効電力領域を設定し、夜には、夜
適正範囲として、無効電力零の調整ラインより遅
れ側の無効電力領域を設定する昼夜適正範囲設定
手段を設けたことを特徴とする。

以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に
説明する。

第３図は、自動力率制御装置の一般的な設置例
を示す回路図である。配電線１に取引用計器用変
圧変流器２が接続され、更に断路器３及び主しや
断器４を経て管理用計器用変圧変流器５が接続さ
れる。負荷（図示せず）は分岐用しや断器６〜８
及び変圧器９〜１１を経て接続される。力率改善
用のコンデンサC₁〜C₃は、開閉器１２〜１４及
び直列リアクトル１５〜１７を経て接続される。
コンデンサC₁〜C₃に並列に放電用抵抗１８〜２
０が接続される。自動力率制御装置２１の入力側
は管理用計器用変圧変流器５に接続され、その出
力側は制御器２２に接続される。制御器２２は開
閉器１２〜１４を開閉するもので、自動力率制御
装置２１の出力手段が直接、開閉器１２〜１４を
制御できる場合には必要ない。

第４図は、本発明の一実施例である自動力率制
御装置２３のフロントパネル２４を示す。２５〜
２８は、無効電力が遅れ側、適正範囲の遅れ側、
適正範囲の進み側、進み側、にそれぞれある時に
点灯し、また、試験モード時には自動制御の正常
動作を点滅により表示する制御状態用表示灯、２
９は自動モード、手動モード、試験モードのいず
れかに設定するモード設定スイツチ、３０〜３２
はコンデンサC₁〜C₃別に設けられ、投入時に点
灯する表示灯、３３〜３５はコンデンサC₁〜C₃
を投入、しや断する手動スイツチ、３６〜３８は
コンデンサC₁〜C₃の容量（単位VA）を設定する
コンデンサ容量設定器である。

自動力率制御装置２３は、第５図に示されるよ
うに、中央演算処理装置３９により主要部が構成
される。中央演算処理装置３９の構成は、その機
能ブロツクａ〜ｈにより等価的に表される。自動
力率制御装置２３は、計器用変圧器４０及び変流
器４１を内蔵し、これらは管理用計器用変圧変流
器５に接続される。センサ４２は、計器用変圧器
４０から入力する負荷電圧を表す電圧信号と、変
流器４１から入力する負荷電流を表す電流信号と
によつて、ゼロクロスポイント及び電流値を検出
するものである。出力リレー４３はコンデンサ
C₁〜C₃毎に設けられたものである。

まず、設置された後、はじめて電源スイツチ
（図示せず）が入ると、センサ４２によるゼロク
ロスポイント検出からその地域の電源周波数が50
Hzであるか、60Hzであるかがブロツクａにおいて
判定され、それに同期して自動制御処理が進行す
るようにセツトされる。同時にセンサ４２が正常
であるかどうかがチエツクされる。ブロツクｂで
は、電源周波数がクロツクパルスとして使われる
ことにより計時が行われるが、ブロツクｃで行わ
れる時間カウント処理によりブロツクｂの時計が
セツトされ、或は補正される。これを、第６図及
び第７図のフローチヤートにより説明する。

第６図に示されるように、自動制御処理（第８
図、詳細は後述）の一部分と時間カウント処理の
一部分とが電源周波の１サイクル内で順次行わ
れ、電源周波のサイクルの連続により自動制御処
理と時間カウント処理とが並行して進行する。時
間カウント処理においては、第７図に示されるよ
うに、電源周波数がカウントされ、規定数がカウ
ントされる毎に（例えば40分）、電流値がブロツ
クｄにおいて記憶される。この電流値は、センサ
４２より１秒毎に出力される電流値をブロツクｅ
において数10秒にわたつて平均し、更にブロツク
ｄにおいて数10分にわたつて平均したものであ
る。記憶された電流値から第９図のような負荷電
流パターンが作成され、これにより昼夜が推定さ
れる。即ち、まず下記の四つの条件が検討され
る。

(1) 軽負荷の状態が連続して規定時間以上である
こと（t₂―t₃間） (2) (1)の状態に続き、重負荷状態が連続して規定
時間以上であること（t₃―t₄間） (3) 負荷の（最大値―最小値）が規定値以上であ
ること (4) 時間（t₁―t₃）が規定値範囲内であることこれらの条件がすべて満たされた場合に、時刻
t₁又はt₃を昼間（AM.8：00〜PM.10：00）の始
まりを表す基準時刻とし、この基準時刻から現時
刻を推定して、ブロツクｂの時計をセツトし、或
は補正する。これにより、昼夜の判別を自動的に
行うことができ、時計の停電補償を不要にするこ
とができる。

ブロツクｃでは、昼間には進み無効電力領域に
ある昼適正範囲S₁を設定し、夜間には遅れ無効電
力領域にある夜適正範囲S₂を設定する。昼適正範
囲S₁は、第１０図に示されるように、一つのコン
デンサの容量の120〜150％に相当する値に定めら
れた調整ラインL₁と無効電力零の調整ラインL₀
との間の領域であり、夜適正範囲S₂は、調整ライ
ンL₂と調整ラインL₀との間の領域である。なお、
コンデンサC₁〜C₃の容量が等しい場合には、調
整ラインL₁、L₂は各コンデンサ共通のものとな
るが、容量が異なる場合には、それに応じて調整
ラインL₁、L₂は異なるレベルのものとなり、適
正範囲S₁、S₂も投入、或はしや断される順番にあ
るコンデンサの容量によつて異なるものとなる。

モード設定スイツチ２９により自動モードに設
定された場合の動作を説明すると、第５図のブロ
ツクｆにおいて自動制御処理の実行が指令され
る。自動制御処理は第８図のフローチヤートのよ
うに行われる。センサ４２より例えば１秒毎に電
流値が出力され、中央演算処理装置３９において
その電流値の数10秒にわたる平均値（実効値）が
算出される。位相差は、センサ４２より電源周波
の１サイクル毎に出力されるゼロクロスポイント
に基づいて中央演算処理装置３９において検出さ
れ、同様に数10秒にわたる平均値が算出される。
これらは第５図のブロツクｅに相当する。負荷電
圧は変動しないものとして定数に扱われ、電流値
と位相差とから、無効電力が算出される。この算
出は電源周波の数サイクルで済み、第５図のブロ
ツクｇに相当する。算出された無効電力が、設定
された昼適正範囲S₁又は夜適正範囲S₂に入つてい
れば、コンデンサの投入、しや断は不必要と判断
され、出力リレー４３の励磁、非励磁の状態はそ
のまま保持される。無効電力が昼適正範囲S₁又は
夜適正範囲S₂から外れていれば、コンデンサの投
入又はしや断が必要と判断され、投入又はしや断
されるべき順序にあるコンデンサC₁〜C₃に対応
した出力リレーが励磁され、又は非励磁にされ
る。この段階は第５図のブロツクｈに相当し、例
えば、電源周波の10数サイクルで終了する。その
結果、無効電力が適正範囲S₁又はS₂内に入れば、
制御状態用表示灯２６又は２７が点灯する。

第１０図は、コンデンサC₁〜C₃の投入、しや
断の状態を示すものである。昼間には、無効電力
が調整ラインL₀を越えて少しでも遅れ側になる
と、コンデンサがC₁→C₂→C₃の順序で投入され、
調整ラインL₁以上の進み側になれば、逆の順序
でコンデンサがしや断される。したがつて、昼間
は、遅れ無効電力が発生することはなくなり、電
力系統全体の力率改善に寄与し、電力を十分に有
効利用することができる。また、現在の力率料金
制度は昼間の遅れ無効電力のみを対象にしている
ので、電力料金を低減することができる。夜間に
は、無効電力が調整ラインL₀を越えて少しでも
進み側になると、コンデンサC₃〜C₁がしや断さ
れ、調整ラインL₂以上の遅れ側になると、コン
デンサが投入される。したがつて、夜間は、進み
無効電力が発生することはなくなり、受電電圧の
上昇などを防ぐことができる。

なお、昼間の12：00〜13：00には、軽負荷とな
るが、この時間にはコンデンサの投入、しや断を
禁止して、開閉器の開閉回数を少なくすることが
好ましい。

図示実施例においては、電流値、位相差、無効
電力を算出するようにしているが、これに限定さ
れるものではなく、別設の無効電力計や電流計か
ら情報をもらうようにしてもよい。また、昼夜の
判別は、負荷電流パターンによるものには限定さ
れず、時計によつたり、外部信号によるようにし
てもよい。

以上説明したように、本発明によれば、昼に
は、昼適正範囲として、無効電力零の調整ライン
より進み側の無効電力領域を設定し、夜には、夜
適正範囲として、無効電力零の調整ラインより遅
れ側の無効電力領域を設定する昼夜適正範囲設定
手段を設けたから、昼間の遅れ無効電力と夜間の
進み無効電力の発生を防ぐことができる。昼間の
遅れ無効電力を発生させないことにより、電力系
統全体の力率改善に寄与することができ、そし
て、電力需要家に対しては力率料金制度による電
力料金を低減することができる。また、夜間の進
み無効電力を発生させないことにより、受電電圧
の上昇などを防ぐことができる。なお、力率料金
制度は夜間の遅れ無効電力には適用されないの
で、夜間には遅れ無効電力が発生するが、電力料
金が高くなることはない。したがつて、電力系統
全体の力率改善に寄与することができ、また受電
電圧の上昇などの弊害を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の自動力率制御方式を
説明する図、第３図は自動力率制御装置の一般的
な設置例を示す回路図、第４図は本発明の一実施
例のフロントパネルを示す正面図、第５図は同じ
くブロツク図、第６〜８図は同じくフローチヤー
ト、第９図は本発明に一実施例に係る負荷電流パ
ターンの図、第１０図は同じく昼夜適正範囲を示
す図である。１２〜１４……開閉器、２３……自動力率制御
装置、３９……中央演算処理装置、４３……出力
リレー、C₁〜C₃……コンデンサ、ａ〜ｈ……機
能ブロツク、L₀〜L₂……調整ライン、S₁……昼
適正範囲、S₂……夜適正範囲。

Claims

【特許請求の範囲】

１無効電力が適正範囲から外れた時に、コンデ
ンサの投入、しや断を判断し、指令する制御手段
を備えた自動力率制御装置において、昼には、昼
適正範囲として、無効電力零の調整ラインより進
み側の無効電力領域を設定し、夜には、夜適正範
囲として、無効電力零の調整ラインより遅れ側の
無効電力領域を設定する昼夜適正範囲設定手段を
設けたことを特徴とする自動力率制御装置。