CN1379524A - 功率因数控制装置以及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的功率因数控制装置控制连接到总线上多台发电机的功率因数,具备以一定的周期设定作为上述多台发电机的目标的各功率因数范围的目标功率因数设定单元;以上述一定的周期把上述总线的电压与预定的电压值范围进行比较的比较单元;该比较单元的结果,当上述总线的电压高于上述电压值范围时,进行控制使得降低功率因数最低的至少一台发电机的电压,当上述总线的电压低于上述电压值范围时,进行控制使得提高功率因数最高的至少一台发电机的电压的第1控制单元;上述比较单元的结果,当上述总线的电压是上述电压值范围内时,进行控制使得把脱离上述功率因数范围的发电机的功率因数修正到上述功率因数范围内的第2控制单元。

Description

功率因数控制装置以及方法
技术领域
本发明涉及并联运转多台发电机时，控制它们的功率因数的功率因数控制装置以及方法。
背景技术
以往，在多台发电机没有与电力公司的系统连接的状态下并联运转时(系统非连接并联运转)，各发电机之间的功率因数平衡保持是用以下所示的PFCC(功率因数补偿电路)进行。
图4示出在特开昭51-103209号公报中公开的PFCC的无功电流控制装置的结构。在该装置中，当两台发电机11a、11b的功率因数产生差异时，在对应于各发电机11a、11b的功率因数检测器12a、12b的输出中产生差异。这时，负荷(总线)10a的功率因数位于发电机11a与11b的功率因数之间。从而，对应于总线10a的功率因数检测器12c的输出位于功率因数检测器12a与12b的输出之间，功率因数检测器12c与12a的差信号和功率因数检测器12c与12b的差信号的极性相反。
在该状态下调整各发电机11a、11b的电压时，自动电压调整器13a与13b的信号的极性相反。即，进行动作使得提高发电机11a、11b的一方的电压，降低另一方的电压，使各发电机11a、11b的功率因数相等。由此，不受来自外部设备的控制，保持各发电机之间的功率因数平衡。
但是，在上述现有的控制方法中，例如要以小容量的发电机对应工厂内的负荷运转时，由于从各自动电压调整器向各发电机顺序输出多个信号，因此存在着对于急剧的负荷变动各发电机不能够跟踪的问题。另外，在与电力公司的系统连接着时，如果是各发电机的功率因数平衡恶化的状态，则在停电时等从系统分离开始了单独运转时，难以恢复功率因数平衡，成为过励磁或者过负荷状态而跳闸。
另外，上述的控制方法在各发电机为同一规格，同一容量的情况下是有效的，但是在各发电机为不同规格(不同的制造厂)或者不同容量的情况下将发生问题。即，通过PFCC在发电机中产生的特性由于按照发电机的每个制造厂不同，因此从各自动电压调整器接收信号的各发电机的反应不统一，不能够期待保持功率因数平衡与负载的电压平衡。
发明内容
本发明的目的在于提供保持功率因数与电压的平衡的情况下可以进行使用了不同规格或者容量的发电机的系统非连接并联运转时的功率因数控制的功率因数控制装置以及方法。
本发明的功率因数控制装置控制连接到总线上的多台发电机的功率因数，其具备：以一定的周期设定作为上述多台发电机的目标的各功率因数范围的目标功率因数设定单元；以上述一定的周期把上述总线的电压与预定的电压值范围进行比较的比较单元；该比较单元的结果，当上述总线的电压高于上述电压值范围时，进行控制使得降低功率因数最低的至少一台发电机的电压，当上述总线的电压低于上述电压值范围时，进行控制使得提高功率因数最高的至少一台发电机的电压的第1控制单元；上述比较单元的结果，当上述总线的电压位于上述电压值范围内时，进行控制使得把脱离上述功率因数范围的发电机的功率因数修正到上述功率因数范围内的第2控制单元。
附图说明
图1是示出本发明实施例的功率因数控制装置的结构的电路图。
图2是示出本发明实施例的功率因数控制装置的控制顺序的流程图。
图3示出本发明实施例的功率因数·电压数据。
图4示出现有技术的无功电流控制装置的结构。
具体实施方式
图1是示出本发明实施例的功率因数控制装置的结构的电路图。在本实施例中，进行保持规格和容量不同的4台发电机1a、1b、1c、1d之间的功率因数平衡的控制。
图1中，在功率因数控制单元9a上，连接着4个自动电压调整器2a、2b、2c、2d。各个自动电压调整器2a、2b、2c、2d分别经过励磁线圈3a、3b、3c、3d进行发电机1a、1b、1c、1d的电压控制。
发电机1a、1b、1c、1d分别经过配电盘8a内的断路器6a、6b、6c、6d，连接到总线10上。电力公司的系统L经过配电盘8a内的断路器6e连接到总线10上。
另外在配电盘8a内，仪表用变流器5a、5b、5c、5d和仪表用变压器4a、4b、4c、4d、4e分别连接到复合型模拟信号变换器7a上。
图2是示出由具有上述结构的功率因数控制装置进行的控制过程的流程图。另外，总线10处于用断路器6e从电力公司的系统L切断的状态。
首先，在步骤S1中功率因数控制单元9a以一定的取样周期(500ms)计测各发电机1a、1b、1c、1d担负的无功功率和有功功率，设定各发电机的目标功率因数范围(在本实施例中，取为82～88％)。这种情况下，混合型模拟信号变换器7a分别从仪表用变压器4a～4d检测各发电机1a～1d的各个电压的同时，分别从仪表变流器5a～5d检测各发电机1a～1d的各个电流，把它们变换为模拟信号后输出到功率因数控制单元9a。功率因数控制单元9a从输入的信号计算各发电机1a～1d的功率因数，设定目标功率因数范围。
接着，在步骤S2中，功率因数控制单元9a检测总线10的电压。这时，复合型模拟信号变换器7a从仪表用变压器4e检测总线10的电压，变为模拟信号后输出到功率因数控制单元9a。
接着，在步骤S3中，在总线10的电压高于目标电压值(在本实施例中，取为10.7～11.3kV)的最高值(11.3kV)时，在步骤S4中，功率因数控制单元9a执行电压下降修正功率因数控制模式。在该模式下，功率因数控制单元9a如上述那样计算各发电机1a～1d的功率因数，向与功率因数最低的发电机1a～1d相对应的自动电压测量器2a～2d输出电压下降信号。接收了该信号的自动电压调整器2a～2d控制相对应的发电机1a～1d中的励磁线圈3a～3d的电流，降低其发电机1a～1d的电压。然后，功率因数控制单元9a再次进行步骤S1的目标功率因数设定。
例如在上述步骤S4中，发电机1a～1d的各功率因数是80％，85％，87％，90％时，功率因数控制单元9a降低发电机1a的电压，进行控制使得其功率因数成为目标功率因数范围(82～88％)内。
在上述步骤S3中，总线10的电压没有高于上述目标电压值的最高值，并在步骤S5中，总线10的电压低于上述目标电压值的最低值(10.7kV)时，在步骤S6中，功率因数控制单元9a执行电压上升修正功率因数控制模式。在该模式下，功率因数控制单元9a进行计算使得提高各发电机1a～1d的功率因数，向与功率因数最高的发电机1a～1d相对应的自动电压调整器2a～2d输出电压提高信号。接收了该信号的自动电压调整器2b～2d控制相对应的发电机1a～1d中的励磁线圈3a～3d的电流，提高其发电机1a～1d的电压。然后，功率因数控制单元9a再次进行上述步骤S1的目标功率因数设定。
例如在上述步骤S6中，发电机1a～1d的各个功率因数是80％，85％，87％，90％时，功率因数控制单元9a像上述那样计算各发电机1a～1d的功率因数，在各个功率因数是目标功率因数范围(82～88％)内时，再次进行上述步骤S1的目标功率因数设定。
另外，在上述步骤S7中，当存在不在目标功率因数范围内的功率因数时，在步骤S8中，功率因数控制单元9a执行功率因数控制模式。这时，功率因数控制单元9a向自动电压调整器2a～2d输出电压提高信号或者电压降低信号，这些自动电压调整器2a～2d与对于功率因数的目标最低功率因数82％或者目标最高功率因数88％的绝对值偏差最大的发电机1a～1d相对应。接收了该信号的自动电压调整器2a～2d控制相对应的发电机1a～1d中的励磁线圈3a～3d的电流，提高或者降低其发电机1a～1d的电压。然后，功率因数控制单元9a再次进行上述步骤S1的目标功率因数设定。
例如在上述步骤S8中，发电机1a～1d的各功率因数是80％，83％，86％，89％时，功率因数控制单元9a降低发电机1a的电压，进行控制使得其功率因数成为目标功率因数范围(82～88％)内。
如以上那样，在本实施例的功率因数控制装置中，不使用以往那样的PFCC，进行基于由上述过程构成的编程的控制。其控制基本适应在与电力公司的系统连接时的、以往就已经使用的对于功率因数低的发电机输出电压下降信号，对于功率因数高的发电机输出电压提高信号的方法。但是，在系统非连接时如果进行这些控制，则功率因数与电压的平衡偏差加大，不能够进行适当的控制。因而在本实施例中，进行以下的控制。
(1).按照一定的周期计测多台发电机的无功功率和有功功率，设定各目标功率因数，检查总线电压是否在规定值范围内，进而检查是否存在脱离目标功率因数的发电机。
(2).在总线电压高于规定值时，对于功率因数最低的发电机输出电压降低信号，在总线电压低于规定值时，对于功率因数最高的发电机输出电压提高信号。
(3).进行(1)，即使没有结束基于取样结果的(2)的控制，也使最新的取样结果优先，转移到下一个目标控制(2)。
图3(a)、(b)示出在上述的功率因数控制装置中把两台发电机作为控制对象的功率因数·电压数据。图3(a)、(b)示出在用断路器6e把总线10从电力公司的系统L断开的状态下并联运转了两台发电机A、B的结果。从图3(a)可知，两台发电机A、B的功率因数都处于目标功率因数范围内(40～60％)，总线10的电压在目标电压值的范围内(11.0kV左右)处于恒定的状态。这样如果依据本功率因数控制装置，则在系统非连接时，能够保持功率与电压的平衡，进行规格或者容量不同的多台发电机的运转控制。
另外，本发明不仅限定于上述的实施例，在不变更宗旨的范围内能够适当地变形实施。例如，在上述实施例中示出了发电机为四台或者二台的情况，但是并不限定于此，也可以用多台发电机实施。
另外，在上述实施例中，把进行功率因数控制的发电机的数目取为1个取样各1台，然而可以同时控制各2台以上。例如，在控制各2台情况下，在上述步骤S4中，向与功率因数最低的发电机和功率因数第2低的发电机相对应的各自动电压调整器2a～2d输出电压降低信号。在上述步骤S6中，向与功率因数最高的发电机和功率因数第2高的发电机相对应的各自动电压调整器输出电压提高信号。在上述步骤S8中，向各自动电压调整器输出电压提高信号或者电压降低信号，其中，各自动电压调整器与对于功率因数的目标最低功率因数或者目标最高功率因数的绝对值偏差最大的发电机和偏差第2大的发电机相对应。
另外，在上述实施例中，把取样周期(程序执行周期)取为500ms，但是并不限定于此，例如也可以在10ms以上的调整范围变更。另外，各发电机对于信号的跟踪性能够在功率因数控制单元9a的设定范围内调整。
另外本发明还能够对于规格或者容量相同的多台发电机实施，即使在与电力公司的系统相连接的状态下也能够实施。
如果依据本发明的功率因数控制装置以及方法，则能够防止发电机的跳闸，该跳闸是在由于商业停电等而向系统非连接运转转移时所产生的功率因数平衡的崩溃而引起的，同时，能够抑制伴随着功率因数变动的电压变动。由此，能够确立使用了不同规格或者容量的发电机的系统非连接并联运转时的功率因数控制。

Claims (2)

1.一种功率因数控制装置，该功率因数控制装置控制连接到总线上多台发电机的功率因数，其特征在于：
具备
以一定的周期设定作为上述多台发电机的目标的各功率因数范围的目标功率因数设定单元；
以上述一定的周期把上述总线的电压与预定的电压值范围进行比较的比较单元；
比较单元的结果，当上述总线的电压高于上述电压值范围时，进行控制使得降低功率因数最低的至少一台发电机的电压，当上述总线的电压低于上述电压值范围时，进行控制使得提高功率因数最高的至少一台发电机的电压的第1控制单元；
上述比较单元的结果，当上述总线的电压是上述电压值范围内时，进行控制使得把脱离上述功率因数范围的发电机的功率因数修正到上述功率因数范围内的第2控制单元。
2.一种功率因数控制方法，该功率因数控制方法控制连接到总线上的多台发电机的功率因数，其特征在于：
具有
以一定的周期设定作为上述多台发电机的目标的各功率因数范围的过程；
以上述一定的周期把上述总线的电压与预定的电压值范围进行比较的过程；
比较的结果，当上述总线的电压高于上述电压值范围时，进行控制使得降低功率因数最低的至少一台发电机的电压，当上述总线的电压低于上述电压值范围时，进行控制使得提高功率因数最高的至少一台发电机的电压的过程；
上述比较的结果，当上述总线的电压是上述电压值范围内时，进行控制使得把脱离上述功率因数范围的发电机的功率因数修正到上述功率因数范围内的过程。
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