JP2748608B2 - ファジィ推論による電力力率制御装置 - Google Patents

ファジィ推論による電力力率制御装置

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JP2748608B2
JP2748608B2 JP1284145A JP28414589A JP2748608B2 JP 2748608 B2 JP2748608 B2 JP 2748608B2 JP 1284145 A JP1284145 A JP 1284145A JP 28414589 A JP28414589 A JP 28414589A JP 2748608 B2 JP2748608 B2 JP 2748608B2
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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、外部から電力を受ける受電点にて無効電力
を測定し、測定無効電力に基づいて、進相コンデンサの
投入・引き出しを制御することにより、電力力率を制御
する装置に関する。
B.発明の概要 本発明は、所定時間単位における使用電力量、過不足
量、累計過不足量および切換回数を検出し、これらの値
および前回の設定無効電力に基づいて今回の設定無効電
力を求め、このようにして求めた設定無効電力を用いて
進相コンデンサの投入・引き出しを制御することとし、 使用電力の変動や過去の実績を考慮した制御を可能と
するものである。
C.従来の技術 一般に、水処理設備などにおいては、負荷のほとんど
が誘導電動機であるため、受電点における力率は遅れと
なる。この遅れ力率を補償し、力率を改善するため、進
相コンデンサが投入される。
第4図は、電力力率制御装置の概要を示す。
交流電源1は、交流電力を母線2に供給する。この母
線2から誘導電動機などの負荷3,3…に交流電力が供給
される。交流電力の受電点には、電圧検出部4および電
流検出部5が付設されている。無効電力調整部6は検出
電圧および検出電流から無効電力を測定し、進相コンデ
ンサ7の投入・引き出しを制御し、無効電力を一定の範
囲に保持する。
第5図は、無効電力の制御を示す。
無効電力調整部6は、無効電力幅VarHの無効電力許容
範囲があらかじめ設定されており、この無効電力許容範
囲を測定無効電力が逸脱した場合、進相コンデンサ7の
投入・引き出しを行う。測定無効電力が設定投入無効電
力VarAを上回った場合、進相コンデンサ7を投入し、設
定引き出し無効電力VarTを下回った場合、進相コンデン
サ7を引き出す。
D.発明が解決しようとする課題 上記の従来技術では、設定投入無効電力VarAおよび設
定引き出し無効電力VarTとしてあらかじめ設定された固
定的な値を使用しているため、次のような問題点があっ
た。
(1)過去の実績が設定無効電力に反映されない。
(2)使用電力が少ないときの低無効電力(低力率)を
改善できないため、平均力率の改善に限界がある。
(3)使用電力は、常に変動し、かつそのパターンも一
定でないため、安定した制御を行えず、進相コンデンサ
の投入・引き出し回数が多くなり、進相コンデンサの寿
命が短くなってしまう。また平均力率も安定しない。
本発明は、このような問題点に鑑み、使用電力の変動
や過去の実績を考慮して、電力力率の制御を行える電力
力率制御装置を提供することを目的とする。
E.課題を解決するための手段 本発明は、上記の目的を達成するために、外部から電
力を受ける受電点にて無効電力を測定し、測定無効電力
および設定無効電力を比較し、その比較結果に基づい
て、進相コンデンサの投入を制御することにより、電力
力率を制御する電力力率制御装置において、次の手段を
設けたものである。
使用する電力を測定する電力測定部。
測定使用電力に基づいて、所定時間単位における使
用電力量を計数する電力量計数部。
使用電力量および設定力率に基づいて、基準無効電
力量を演算する基準無効電力量演算部。
測定無効電力に基づいて、所定時間単位における無
効電力量を計数する無効電力量計数部。
基準無効電力量および無効電力量の偏差をとり、所
定時間単位における過不足量を求める過不足量演算部。
この過不足量を累計し、累計過不足量を求める累計
過不足量演算部。
所定時間単位における進相コンデンサの投入・切断
の切換回数を計数する切換回数計数部。
使用電力量、過不足量、累計過不足量、切換回数お
よび前回の設定無効電力を現象項目としてファジィ推論
を行い、予め設定されたメンバシップ関数に基づいて、
各現象項目についてのメンバシップ値を求め、予め設定
されたファジィルールに従って各メンバシップ値から今
回の設定無効電力を決定する設定無効電力決定部。
この設定無効電力決定部は、ファジィ推論により、設
定無効電力の決定に必要な係数を求め、この後、その係
数を使用して今回の設定無効電力を求める態様を含む。
F.作用 本発明によれば、使用電力、無効電力および進相コン
デンサの投入・引き出しの切換回数を測定し、測定使用
電力および測定無効電力から、日単位等の所定時間単位
における使用電力量、過不足量および累計過不足量を求
める。
すなわち測定使用電力から所定時間単位における使用
電力量を求め、この使用電力量および予め設定された設
定力率に基づいて基準無効電力量を演算すると共に、測
定無効電力から所定時間単位における無効電力量を求め
る。そして、基準無効電力量および無効電力量の偏差を
とることによって、所定時間単位における過不足量を求
める。また、この過不足量を累計して、累計過不足量を
求める。
そして、求めた所定時間単位における使用電力量、過
不足量および累計過不足量と、前記の切換回数および前
回の設定無効電力とを使用してファジィ推論を行い、今
回の設定無効電力を求める。
このようにして求めた設定無効電力を使用して進相コ
ンデンサの投入を制御する。
使用電力量、過不足量および累計過不足量を条件部と
することによって、電力の使用状況に応じて設定無効電
力を決定するので、使用電力の変動や過去の実績を考慮
した電力力率制御が可能となる。
G.実施例 以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。
第1図は、本発明に係る電力力率制御装置の要部を示
す。
電力量検出部8からの電力量パルスにより、電力量計
数部9は一日の電力量を計数する。設定力率記憶部10
は、あらかじめ設定された設定力率PF(たとえば95%)
を記憶している。基準無効電力量演算部11は、電力量計
数部9からの前日の電力量WHと、設定力率記憶部10から
の設定力率PFとに基づいて、(1)式により基準無効電
力量VarH1を求める。
無効電力量検出部12からの無効電力量パルスにより、
無効電力量計数部13は、一日の無効電力量VarH2を計数
する。前日過不足演算部14は、基準無効電力量VarH1
ら前日の無効電力量VarH2を減算し、無効電力量の前日
過不足量VarH3を求める。
累計過不足記憶部15は、前々日までの無効電力量の累
計過不足量VarH5′を記憶している。
累計過不足演算部16は、前々日までの累計過不足量Va
rH5と前日の累計過不足量VarH3とを加算し、前日までの
累計過不足量VarH5を求める。
この後、累計過不足記憶部15は、累計過不足演算部16
で求めた累計過不足量VarH5を前回までの累計過不足量V
arH5として記憶し、次回の動作に備える。
切換検出部17は、進相コンデンサの投入・引き出しを
検出し、切換検出信号を出力する。切換回数計数部18
は、投入・引き出しの切換回数を計数し、前日の切換回
数KAIを出力する。
設定無効電力記憶部19は、前日の設定無効電力Var1を
記憶している。
ファジィ推論部20は、前日の電力量WH、前日の無効電
力量の過不足量VarH3、前日までの無効電力量の累計過
不足量VarH5、前日の切換回数KAIおよび前日の設定無効
電力Var1に基づいてファジィ推論を行い、係数KCを求め
る。この係数KCは、前日の設定無効電力Var1と当日の設
定無効電力VarSとの比率である。
すなわち、ここで取り扱う現象項目は、前日の電力量
WH、前日の過不足無効電力量VarH3、前日までの累計過
不足無効電力量VarH5、前日の切換回数KAIおよび設定無
効電力Var1である。また原因項目は、係数KCである。
項目WH,KAI,KCについては、VS,M,VLの3段階のファジ
ィラベルを設定し、項目VarH3,VarH5については、NB,Z
E,PBのファジィラベルを設定する。
第2図は、メンバシップ関数を示す。
(A)はVS(小さい)またはNB(負)、(B)はM
(中くらい)またはZE(零)、(C)はVL(大きい)ま
たはPB(正)のメンバシップ関数を示す。
各現象項目について、このメンバシップ関数からメン
バシップ値を求め、ファジィルールに従ってファジィ推
論を行う。
次の表は、ルールマトリックスを示す。
この表に基づいて、ファジィルールを記述すると、次
のようになる。
1.IF VarH5=PB,VarH3=PB,THEN KC=VS 2.IF VarH5=NB,VarH3=NB,THEN KC=VL 3.IF VarH5=PB,VarH3=NB,THEN KC=M 4.IF VarH5=NB,VarH3=PB,THEN KC=M 5.IF VarH5=ZE,VarH3=PB,KAI=VS,THEN KC=VS 6.IF VarH5=ZE,VarH3=NB,KAI=VL,THEN KC=VL 7.IF VarH5=ZE,VarH3=ZE,KAI=VL,WH=VL,Var1=VS,
THEN KC=VL 8.IF VarH5=ZE,VarH3=ZE,KAI=VS,THEN KC=M 9.IF VarH5=ZE,VarH3=ZE,KAI=M,THEN KC=M 10.IF VarH5=ZE,VarH3=ZE,KAI=VL,WH=M,Var1=VS,
THEN KC=VL 11.IF VarH5=ZE,VarH3=ZE,KAI=VL,WH=VS,Var1=V
S,THEN KC=M ファジィ推論は、たとえばマムダニ法により実行する
ことができる。マムダニ法の場合、条件部(現象項目)
のメンバシップ値のうちから最小値を求め、この最小値
で結論部(原因項目)のメンバシップ関数をカットし
て、その下側部分を求める。そして全ルールについて、
結論部のメンバシップ関数の下側部分を重ね合わせて合
成関数を求め、この合成関数の重心を推論値とする。
設定無効電力演算部21は、ファジィ推論部20で求めた
係数KCと、設定無効電力記憶部19に記憶されている前日
の設定無効電力Var1とを乗算し、当日の設定無効電力Va
rSを求める。
リミッタ22は、当日の設定無効電力VarSが過大または
過小である場合、その値を制限して出力する。このリミ
ッタ22で求めた値が設定投入無効電力VarAとなる。
この後、設定無効電力記憶部19は、この設定投入無効
電力VarAを前回の設定投入無効電力VarIとして記憶し、
次回の動作に備える。
設定無効電力幅記憶部23は、あらかじめ設定された設
定無効電力幅VarHを記憶している。設定引き出し無効電
力演算部24は、設定投入無効電力VarAから設定無効電力
幅VarHを減算し、設定引き出し無効電力VarTを求める。
第3図は、設定投入無効電力および設定引き出し無効
電力の修正を示す。図中、左側が前日の値を示し、右側
が当日の値を示す。
設定投入無効電力VarAは、図中一点鎖線で示すリミッ
ト上限値およびリミット下限値の間で設定される。設定
引き出し無効電力VarTは設定投入無効電力VarAに基づい
て設定される。
ファジィ推論部20で求めた係数KCの値により、設定投
入無効電力VarAが修正され、これに伴って設定引き出し
無効電力VarTも修正される。
イニシャライズ時においては、設定投入無効電力VarA
は別途設定され、その値に基づいて設定引き出し無効電
力VarTも設定される。
このようにして得られた設定投入無効電力VarAおよび
設定引き出し無効電力VarTは、無効電力調整部6(第4
図参照)に出力される。無効電力調整部6は、これらの
値に基づいて、進相コンデンサ7(第4図参照)の投入
・引き出しの制御を行う。
また内部時計25は、一日の終了時(あらかじめ設定さ
れた時刻)になると、演算タイミング信号を出力し、こ
の信号に基づいて、各部の動作が行われる。内部時計25
の時刻を修正する場合、修正タイミング入力部26により
修正タイミングを入力する。これにより、内部時計修正
部27が外部時計の時刻に基づいて内部時計25の時刻を修
正する。
H.発明の効果 以上説明したように、本発明では、所定時間単位、た
とえば一日単位で、設定力率を基準として設定無効電力
を修正する構成であるので、マクロ的には力率一定制御
に近いものとなり、使用電力の変動などによる平均力率
のばらつきが小さくなる利点がある。
また、過去の実績値に基づいて、設定無効電力を修正
することによって、過去の実績を力率に反映することが
可能となる。さらに、使用電力が少ないときの低無効電
力(低力率)についても、平均力率を改善することが可
能となる。
このように長期的な平均力率が向上するので、無理・
無駄のない安定した制御が可能となる。たとえば電気料
金の割り引きは、一般的に月間平均力率に基づいて行わ
れるので、経済的にも有利となることが期待できる。
さらに、進相コンデンサの投入・引き出しの切換回数
に基づいて設定無効電力を修正することによって、切換
の頻度を低減してコンデンサや開閉機器などの寿命を長
くすることができる。
さらに、設定無効電力の決定にファジィ推論を導入し
ているので、柔軟なアルゴリズムの構成が可能であり、
そのルールの変更・修正も非常に容易に行える利点があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る電力力率制御装置の要部を示すブ
ロック図、第2図はメンバシップ関数を示す説明図、第
3図は本実施例における設定投入無効電力および設定引
き出し無効電力の修正を示す説明図、第4図は電力力率
制御装置の概要を示すブロック図、第5図は電力力率の
制御を示す説明図である。 8……電力量検出部、9……電力量計数部、10……設定
力率記憶部、11……無効電力量演算部、12……無効電力
量検出部、13……無効電力量計数部、14……前日過不足
演算部、15……累計過不足記憶部、16……累計過不足演
算部、17……切換検出部、18……切換回数計数部、19…
…設定無効電力記憶部、20……ファジィ推論部、21……
設定無効電力演算部、22……リミッタ、23……設定無効
電力幅記憶部、24……設定引き出し無効電力演算部。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外部から電力を受ける受電点にて無効電力
    を測定し、測定無効電力および設定無効電力を比較し、
    その比較結果に基づいて、進相コンデンサの投入・引き
    出しを制御することにより、電力力率を制御する装置に
    おいて、 使用する電力を測定する電力測定部と、 測定使用電力に基づいて、所定時間単位における使用電
    力量を計数する電力量計数部と、 使用電力量および設定力率に基づいて、基準無効電力量
    を演算する基準無効電力量演算部と、 測定無効電力に基づいて、所定時間単位における無効電
    力量を計数する無効電力量計数部と、 基準無効電力量および無効電力量の偏差をとり、所定時
    間単位における過不足量を求める過不足量演算部と、 この過不足量を累計し、累計過不足量を求める累計過不
    足量演算部と、 所定時間単位における進相コンデンサの投入・切断の切
    換回数を計数する切換回数計数部と、 使用電力量、過不足量、累計過不足量、切換回数および
    前回の設定無効電力を現象項目としてファジィ推論を行
    い、予め設定されたメンバシップ関数に基づいて、各現
    象項目についてのメンバシップ値を求め、予め設定され
    たファジィルールに従って各メンバシップ値から原因項
    目である修正係数を求め、この修正係数によって前回の
    設定投入無効電力および設定引き出し無効電力を修正し
    て、今回の設定無効電力および設定引き出し無効電力を
    決定する設定無効電力決定部と を備えたことを特徴とするファジィ推論による電力力率
    制御装置。
JP1284145A 1989-10-31 1989-10-31 ファジィ推論による電力力率制御装置 Expired - Lifetime JP2748608B2 (ja)

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