JP3133884B2 - 力率調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電力系統における無
効電力、無効電流あるいは力率を検出し、それらの検出
値に基づいて電力系統に力率改善用コンデンサを投入ま
たは遮断して力率を改善するための力率調整装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図２５は例えば特公昭６０−４７８２３
号公報に示された従来の力率調整装置を示すブロック図
である。図において、１００は力率調整装置を示し、こ
の力率調整装置１００は、電力系統１に接続された計器
用変圧器２と計器用変流器３との検出値に基づいて無効
電力を検出する無効電力検出装置４と、増幅回路５を介
した無効電力検出装置４の出力信号が投入点設定装置７
の出力より高ければ出力を生じる第１の比較回路６と、
増幅回路５を介した無効電力検出装置４の出力信号が遮
断点設定装置９の出力より低ければ出力を生じる第２の
比較回路８と、運転状態状態時には運転状態信号発生装
置１１に切り替えると共にテスト状態時にはテスト状態
信号発生装置１２に切り替えて接続されそれぞれ出力を
生じる第１のテストスイッチ１０と、投入テスト時には
投入端子１５に切り替えると共に遮断テスト時には遮断
端子１６に切り替えて接続されそれぞれ出力を生じる第
２のテストスイッチ１４とを備える。

【０００３】また、アンドゲート１７ａ、１７ｂ、１７
ｃ、及びオアゲート１７ｄを有し、運転状態時に第１の
比較回路６の出力と運転状態信号発生装置１１の出力、
テスト状態時にテスト状態信号発生装置１２の出力と投
入端子１５の出力、テスト状態時に無効電力検出装置４
の出力信号の代わりに投入端子１５の出力が印加された
第１の比較回路６の出力とテスト状態信号発生装置１２
の出力とがそれぞれ所定時間継続印加された場合にそれ
ぞれゲートを所定時間開く第１のゲート回路１７と、ア
ンドゲート１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、及びオアゲート１
８ｄを有し、運転状態時に第２の比較回路８の出力と運
転状態信号発生装置１１の出力、テスト状態時にテスト
状態信号発生装置１２の出力と遮断端子１６の出力、テ
スト状態時に無効電力検出装置４の出力信号の代わりに
遮断端子１６の出力が印加された第２の比較回路８の出
力とテスト状態信号発生装置１２の出力とがそれぞれ所
定時間継続印加された場合にそれぞれゲートを所定時間
開く第２のゲート回路１８とを備える。

【０００４】さらに、第１と第２のゲート回路１７と１
８のオアゲート１７ｄと１８ｄの出力のオア出力を得る
オアゲート１９からの入力時にリセット状態が解除され
タイマ設定装置２１で設定された時間経過後に出力端子
２２に出力を発生してその後再びリセット状態に戻るタ
イマ回路２０と、第１のゲート回路１７のゲート開放時
に電力系統１に接続するコンデンサを選択する第１の順
序制御回路２３と、第２のゲート回路１８のゲート開放
時に電力系統１から切り離すコンデンサを選択する第２
の順序制御回路２４と、第１の順序制御回路２３で選択
されたコンデンサに対応するリレーを付勢すると共に第
２の順序制御回路２４で選択されたコンデンサに対応す
るリレーを消勢するリレー回路２５とを備えている。

【０００５】なお、２６ａ、２６ｂ〜２６ｎはリレー回
路２５のリレー接点を示し、リレー接点２６ａ、２６ｂ
〜２６ｎにより制御回路部５０を介して電磁接触器６０
ａ、６０ｂ〜６０ｎにて力率改善用コンデンサ６２ａ、
６２ｂ〜６２ｎを入切する。また、６１ａ、６１ｂ〜６
１ｎは電磁接触器６０ａ、６０ｂ〜６０ｎに接続された
直列リアクトル、７０ａ、７０ｂは電力系統１に接続さ
れた変圧器、７１ａ、７１ｂは変圧器７０ａ、７０ｂに
接続された負荷を示す。

【０００６】上記構成において、電力系統１には計器用
変圧器２と計器用変流器３とが接続され、電力系統１の
電圧と電流が検出され、無効電力検出装置４は上記電
圧、電流とにより無効電力を検出し、検出した無効電力
に比例した出力を生じる。増幅回路５は無効電力検出装
置４の出力を増幅する。第１の比較回路６は増幅回路５
の出力と投入点設定装置７の出力とを比較し、増幅回路
５の出力が投入点設定装置７の出力よりも高ければ出力
を生じる。第２の比較回路８は増幅回路５の出力と遮断
点設定装置９の出力とを比較し、増幅回路５の出力が遮
断点設定装置９の出力より低ければ出力を生じる。タイ
マ回路２０はオアゲート１９からの入力時にリセット状
態が解かれ、タイマ設定装置２１で設定された時間経過
後に出力を発生して、その後再びリセット状態に戻るも
のである。

【０００７】第１の順序回路２３は第１のゲート回路１
７の出力、すなわち上記第１の比較回路６の出力とタイ
マ回路２０の出力によって付勢され、電力系統１に接続
するコンデンサを第１〜第ｎのコンデンサから選択す
る。第２の順序回路２４は第２のゲート回路１８の出
力、すなわち上記第２の比較回路８の出力とタイマ回路
２０の出力によって付勢され、電力系統１から切り離す
コンデンサを選択する。リレー回路２５は第１の順序回
路２３で選択されたコンデンサに該当するリレーを付勢
し、第２の順序回路２４で選択されたコンデンサに該当
するリレーを消勢する。リレー接点２６ａ〜２６ｎは第
１〜第ｎのコンデンサに対応し、リレー回路２５で付勢
もしくは消勢される。

【０００８】また、特開昭６１ー２９４５２６号公報に
は、電力系統の無効電力及び力率を遅れ及び進み側に個
々に設けられた無効電力及び力率の設定値と比較し、制
御後の予測無効電力及び予測力率が現状の極性と異なる
場合にのみ上記設定値内に入るかどうかの判定をした
後、コンデンサの自動制御を行うことにより、電力系統
のきめ細かな力率改善を行う技術が開示されている。

【０００９】さらに、特開平２ー２３０３６号公報に
は、投入点及び遮断点を、コンデンサ容量、計器用変圧
器及び計器用変流器の合成変成比、負荷率等に基づき予
め設定していたのでは煩わしい演算を必要とし、また、
設定値が固定であるためコンデンサが等容量でなければ
調整制御ができないという点から、合成変成比等の値を
設定するのみで自動的にコンデンサ用開閉器の投入点及
び遮断点を自動的に設定でき、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
を防止できる技術が開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の力率調整装置は
以上のように構成されているので、図２５に示す従来の
力率調整装置においては、力率改善用コンデンサの投入
点設定値あるいは遮断点設定値を決定するのに、コンデ
ンサ容量、変流比、変圧比等を考慮した計算式により計
算する必要があり、投入点設定値及び遮断点設定値を設
定することが煩わしく、間違いも多々生じるという問題
点があった。また、上述した特開昭６１ー２９４５２６
号公報では、電力系統のきめ細かな力率改善を行うこと
ができるものの、電力系統の無効電力及び力率を遅れ及
び進み側に個々に設けられた無効電力及び力率の設定値
と比較し、制御後の予測無効電力及び予測力率が現状の
極性と異なる場合にのみ上記設定値内に入るかどうかの
判定をした後、コンデンサの制御を行うようになされ、
無効電力、有効電力及び力率検出回路等を備える必要が
あり、設定値及び比較演算が煩わしいものとなってい
た。さらに、特開平２ー２３０３６号公報では、異なる
容量のコンデンサにも対応できるものの、上述したのと
同様に、無効電力、有効電力及び力率検出回路等を備え
る必要があり、設定値及び比較演算が煩わしいものとな
っていた。

【００１１】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、設定する項目を目標力率と軽負
荷遮断電力値のみとすると共に、無効電力、有効電力、
及び力率検出回路等を不要として、力率改善用コンデン
サの投入点設定値あるいは遮断点設定値の設定が簡単に
行い得る力率調整装置を得ることを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る力率調整装置は、目標力率と軽負荷遮断電力値を設定
する設定部と、電力系統における電圧と電流を計測し、
その計測値から有効電力、無効電力を演算し、上記設定
された目標力率に基づいて電力系統へコンデンサを投入
するコンデンサ投入点設定値を演算すると共に、電力系
統からコンデンサを切り離すコンデンサ遮断点設定値
を、「コンデンサ遮断点設定値＝有効電力×√（１／目
標力率 ² −１）−ｋ×コンデンサ容量」により演算し
（ｋは任意の定数）、演算した有効電力値が上記軽負荷
遮点電力値を超過し、かつ演算した無効電力値が上記コ
ンデンサ投入点設定値を超過すれば上記電力系統にコン
デンサを投入する制御信号を出力すると共に、演算した
無効電力値が上記コンデンサ遮断点設定値を超過すれば
上記電力系統のコンデンサを遮断する制御信号を出力す
る演算処理装置と、上記制御信号に基づいて電力系統に
コンデンサを投入または切り離す制御出力リレー部とを
備えたものである。

【００１３】また、請求項２に係る力率調整装置は、上
記演算処理装置により、制御するコンデンサの各回路毎
に投入／遮断回数を計数し、所定の回数になったら警報
制御信号を出力すると共に、該警報制御信号に基づいて
警報を出力する警報出力回路を備えたことを特徴とする
ものである。

【００１４】また、請求項３に係る力率調整装置は、上
記演算処理装置により求められる有効電力値のうちの最
小値を記憶するメモリを備え、上記演算処理装置は、演
算した有効電力値のうちの最小値を求め、上記メモリに
記憶された値と比較して小さい方を上記メモリに記憶さ
せ、その最小値を上記軽負荷遮断電力設定値として採用
し、軽負荷遮断制御を行うことを特徴とするものであ
る。

【００１５】また、請求項４に係る力率調整装置は、上
記演算処理装置により、コンデンサ投入点設定値または
遮断点設定値を設定した目標力率とし、コンデンサ遮断
点設定値または投入点設定値を、コンデンサを電力系統
へ投入する前後で上記演算した無効電力値の変化量を上
記コンデンサ投入点設定値から減算もしくはコンデンサ
遮断点設定値に加算して求めるようにし、上記無効電力
値の変化量の演算を上記コンデンサを電力系統へ投入す
る前後の上記演算した有効電力値の変化量が所定の範囲
内の時にのみ採用することを特徴とするものである。

【００１６】また、請求項５に係る力率調整装置は、上
記演算処理装置により、上記コンデンサを投入し、投入
前後の無効電力値の差を算出して上記無効電力値の変化
量をコンデンサ容量値とし、その変化量が所定の範囲を
超えて減少した場合はコンデンサ劣化警報として出力す
ることを特徴とするものである。

【００１７】また、請求項６に係る力率調整装置は、上
記演算処理装置により、上記無効電力値の変化量の演算
を、コンデンサ制御が複数個の時に、制御時間間隔が所
定期間より短く連続し、手動制御による入制御と切制御
が所定期間より短く連続する時には行わないことを特徴
とするものである。

【００１８】また、請求項７に係る力率調整装置は、上
記演算処理装置により、上記演算した無効電力値の増加
量を算出し、所定値を超えて増加していれば設定してい
るタイマ時間を変化させてコンデンサを電力系統へ投入
させることを特徴とするものである。

【００１９】また、請求項８に係る力率調整装置は、上
記演算処理装置により、投入制御の順序は、自動制御モ
ードにあるコンデンサで切になっているコンデンサの中
からコンデンサ投入後の遅れの無効電力が０もしくは最
小の進み無効電力値となるよう上記計測値より演算して
求めた遅れの無効電力の値に見合う量のコンデンサを１
つ選択して投入し、遮断制御の順序は、現在自動制御に
て投入中のコンデンサの中から上記計測値より演算して
求めた進みの無効電力値と設定した目標力率から算出し
た現在の有効電力値に基づく目標無効電力値との和が等
しくなる容量値のコンデンサを１つ選択して遮断するこ
とを特徴とするものである。

【００２０】また、請求項９に係る力率調整装置は、上
記演算処理装置により、コンデンサ投入前後の無効電力
値の変化量によりコンデンサ容量値を算出し、遮断制御
では、該容量値が０ｋｖａｒであるコンデンサを一番最
初の遮断順位とすると共に、未算出のコンデンサを一番
最後の遮断順位とし、かつ投入制御では、容量値が０ｋ
ｖａｒのコンデンサを除外し、未算出のコンデンサを一
番最後に投入することを特徴とするものである。

【００２１】また、請求項１０に係る力率調整装置は、
上記演算処理装置により、上記無効電力及び有効電力等
の演算用に計測する際、三相３線式回路で、一相−二相
間の線間電圧ドットＶ₁₂（ドットはベクトル表記を示
す）と三相−二相間の線間電圧ドットＶ₃₂との下記に示
す積の値が負の時は正相順、該積の値が正の時は逆相順
として判定する

【数５】 ことを特徴とするものである。

【００２２】また、請求項１１に係る力率調整装置は、
上記演算処理装置により、三相３線式回路では、一相−
二相間の線間電圧ドットＶ₁₂（ドットはベクトル表記を
示す）、二相−三相間の線間電圧ドットＶ₃₂、一相の線
電流ドットＩ₁ 、三相の線電流ドットＩ₃ の計測値に基
づいて有効電力Ｗ₃ と無効電力ｖａｒ₃ とを下式により
演算すると共に、三相４線式回路では、零相−二相間の
線間電圧ドットＶ₂ 、二相の線電流Ｉ₂ をさらに計測し
て有効電力Ｗ₄ と無効電力ｖａｒ₄ とを下式により演算
する

【数６】 ことを特徴とするものである。

【００２３】また、請求項１２に係る力率調整装置は、
上記演算処理装置の入力回路を、電力系統における電圧
と電流の計測値を所定の変換比で変換する変換回路とそ
の変換回路からのアナログ信号をディジタル信号に変換
するＡ／Ｄコンバータとを介して入力する構成とし、上
記変換回路とＡ／Ｄコンバータとのオフセット誤差の調
整に基準信号を入力し、調整前の０ラインと調整後の０
ラインとの差をＢｉ、基準信号の振幅値をＶ_N とした
時、下式に示す基準信号の波形１周期の振幅値の総和が
０となるＢｉを求めて０点調整を行うと共に、フルスケ
ール誤差の調整については上記基準信号を入力し、該基
準信号との振幅比をＡとした時、波形１周期の実効値が
上記基準信号の値と同じになる下記に示す振幅比Ａを求
めてフルスケール調整を行う

【数７】 ことを特徴とするものである。

【００２４】また、請求項１３に係る力率調整装置は、
上記演算処理装置により、上記無効電力及び有効電力等
の演算用に計測する際、三相３線式回路で、一相−二相
間の線間電圧ドットＶ₁₂（ドットはベクトル表記を示
す）と三相−二相間の線間電圧ドットＶ₃₂との下記に示
す積の値が負の時は、一相の線電流ドットＩ₁ 、三相の
線電流ドットＩ₃ の計測値に基づいて有効電力Ｗ_A と無
効電力ｖａｒ_A とを下式に示す三相分検出用の式を用い
て演算すると共に、０である時は、下記に示す一相分検
出用の式を用いて有効電力Ｗ_B と無効電力ｖａｒ_B とを
演算する

【数８】 ことを特徴とするものである。

【００２５】また、請求項１４に係る力率調整装置は、
制御出力対象回路毎に投入禁止／遮断禁止信号を入力す
る入力回路を備え、上記演算処理装置により、入力のあ
った回路に対応する投入または遮断の制御出力を禁止す
ることを特徴とするものである。

【００２６】また、請求項１５に係る力率調整装置は、
上記演算処理装置により、コンデンサ投入前後の無効電
力値の変化量によりコンデンサ容量値を算出し、この時
コンデンサを投入する前の遅れ無効電力より投入後の遅
れ無効電力が大きい時には、計測値に基づく無効電力の
値にかかわらず、投入したコンデンサを遮断し、無条件
に次のコンデンサを投入することを特徴とするものであ
る。

【００２７】また、請求項１６に係る力率調整装置は、
上記演算処理装置により、コンデンサ投入前後の無条件
電力値の変化量によりコンデンサ容量値を算出し、その
容量値が０ｋｖａｒの時は投入した直後の投入条件判定
用のタイマ時間継続を通常の時より短くすることを特徴
とするものである。

【００２８】さらに、請求項１７に係る力率調整装置
は、上記演算処理装置により、上記無効電力及び有効電
力等の演算用に計測する際、一相−二相間の線間電圧Ｖ
₁₂と三相−二相間の線間電圧Ｖ₃₂との計測値を用いて三
相−一相間の線間電圧Ｖ₃₁を演算し、（｜Ｖ₂₃｜／｜Ｖ
₁₂｜）≦０.５ ならば単相２線式、（｜Ｖ₃₁｜／｜Ｖ₁₂
｜≧１.５ ならば単相３線式、上記以外ならば三相３線
式と判定することを特徴とするものである。

【００２９】

【作用】この発明の請求項１に係る力率調整装置におい
ては、設定する項目を目標力率と軽負荷遮断電力値のみ
とし、電力系統における電圧と電流を計測し、その計測
値から有効電力、無効電力を演算し、上記設定された目
標力率に基づいて電力系統へコンデンサを投入するコン
デンサ投入点設定値と電力系統からコンデンサを切り離
すコンデンサ遮断点設定値を演算し、演算した有効電力
値が上記軽負荷遮点電力値を超過し、かつ演算した無効
電力値が上記コンデンサ投入点設定値を超過すれば上記
電力系統にコンデンサを投入すると共に、演算した無効
電力値が上記コンデンサ遮断点設定値を超過すれば上記
電力系統のコンデンサを遮断するようにしたので、投入
点設定あるいは遮断点設定をする場合に煩わしい設定が
不要となり設定ミスを防ぎハンチング等の不都合を防止
することができ、また、無効電力、有効電力、力率検出
回路も不要であり安価な装置の提供を可能にする。

【００３０】また、請求項２に係る力率調整装置におい
ては、制御するコンデンサの各回路毎に投入／遮断回数
を計数して所定値以上のとき警報を出力するようにした
ので、予防保全に役立ち、また、保守に好適なものとな
る。

【００３１】また、請求項３に係る力率調整装置におい
ては、演算処理装置により求められる有効電力値のうち
の最小値をメモリに記憶させ、演算した有効電力値のう
ちの最小値を求め、上記メモリに記憶された値と比較し
て小さい方を上記メモリに記憶させ、その最小値を軽負
荷遮断電力設定値として採用し、軽負荷遮断制御を行う
ようにしたので、夜間等の軽負荷時にコンデンサが投入
しっ放しになって力率の進みすぎ、あるいは軽負荷時の
コンデンサ焼損、リアクトル焼損等を防ぐ軽負荷遮断制
御を設定をしなくても行い得、また、軽負荷遮断電力値
がすぐわかるので、ベース分としての投入に必要なコン
デンサ容量もすぐわかるなど設定・操作の簡単なものと
なる。

【００３２】また、請求項４に係る力率調整装置におい
ては、コンデンサ投入点設定値または遮断点設定値を設
定した目標力率とし、コンデンサ遮断点設定値または投
入点設定値を、コンデンサを電力系統へ投入する前後で
上記演算した無効電力値の変化量を上記コンデンサ投入
点設定値から減算もしくはコンデンサ遮断点設定値に加
算して求めるようにし、上記無効電力値の変化量の演算
を上記コンデンサを電力系統へ投入する前後の上記演算
した有効電力値の変化量が所定の範囲内の時にのみ採用
するようにすることにより、制御するコンデンサの容量
を設定する必要がないため専門知識がいらないので簡単
に誰にも使い易くなり、設定も不要なので設定用のスイ
ッチも不要となる。

【００３３】また、請求項５に係る力率調整装置におい
ては、コンデンサの投入前後の無効電力値の差を算出し
てその無効電力値の変化量をコンデンサ容量値とし、そ
の変化量が所定の範囲を超えて減少した場合はコンデン
サ劣化警報として出力するようにしたので、コンデンサ
の予防保全に役立ち保全・保守上でも大きなメリットを
与える。

【００３４】また、請求項６に係る力率調整装置におい
ては、無効電力値の変化量の演算を、コンデンサ制御が
複数個の時に、制御時間間隔が所定期間より短く連続
し、手動制御による入制御と切制御が所定期間より短く
連続する時には行わないようにしたので、誤算出の防止
を図り、容量値演算の精度を向上させる。

【００３５】また、請求項７に係る力率調整装置におい
ては、演算した無効電力値の増加量を算出し、所定値を
超えて増加していれば設定しているタイマ時間を変化さ
せてコンデンサを電力系統へ投入させるようにしたの
で、急激な負荷立上げ時（操業始業時あるいは昼休憩明
け時）に全数投入されるのに時間が長くかかり、無効電
力量が増える等の不具合や、逆に、負荷の急激な停止時
に全数遮断されるのに時間が長くかかり、進みすぎる不
具合により電圧上昇により機器の寿命を縮めたり、遅れ
による電気料金の力率割増になるといった不具合を解決
するのに役立つ。

【００３６】また、請求項８に係る力率調整装置におい
ては、投入制御の順序は、自動制御モードにあるコンデ
ンサで切になっているコンデンサの中からコンデンサ投
入後の遅れの無効電力が０もしくは最小の進み無効電力
値となるよう上記計測値より演算して求めた遅れの無効
電力の値に見合う量のコンデンサを１つ選択して投入
し、遮断制御の順序は、現在自動制御にて投入中のコン
デンサの中から上記計測値より演算して求めた進みの無
効電力値と設定した目標力率から算出した現在の有効電
力値に基づく目標無効電力値との和が等しくなる容量値
のコンデンサを１つ選択して遮断するようにしたので、
現時点における最適な容量のコンデンサをサーチして制
御することができるため、力率のよい制御が実現でき、
電気料金の節約が図れ、また、制御順位の設定もなくな
り操作も簡単になる。

【００３７】また、請求項９に係る力率調整装置におい
ては、コンデンサ投入前後の無効電力値の変化量により
コンデンサ容量値を算出し、遮断制御では、該容量値が
０ｋｖａｒであるコンデンサを一番最初の遮断順位とす
ると共に、未算出のコンデンサを一番最後の遮断順位と
し、かつ投入制御では、容量値が０ｋｖａｒのコンデン
サを除外し、未算出のコンデンサを一番最後に投入する
ようにしたので、効率のよい制御が実現でき、未投入で
ある回路でも判別し次回から制御しないようにするなど
設定をしなくとも判別することができ、操作・設定が簡
単なものとなる。

【００３８】また、請求項１０に係る力率調整装置にお
いては、無効電力及び有効電力等の演算用に計測する
際、三相３線式回路で、一相−二相間の線間電圧ドット
Ｖ₁₂（ドットはベクトル表記を示す）と三相−二相間の
線間電圧ドットＶ₃₂とのベクトル積の値が負の時は正相
順、該積の値が正の時は逆相順として判定するようにし
たので、逆相順検出用に専用機器もしくは位相検出用の
特別な回路も必要とせず、さらには結線誤りの検出を可
能にする。

【００３９】また、請求項１１に係る力率調整装置にお
いては、三相３線式回路では、一相−二相間の線間電圧
ドットＶ₁₂（ドットはベクトル表記を示す）、二相−三
相間の線間電圧ドットＶ₃₂、一相の線電流ドットＩ₁ 、
三相の線電流ドットＩ₃ の計測値に基づいて有効電力Ｗ
₃ と無効電力ｖａｒ₃ とを演算すると共に、三相４線式
回路では、零相−二相間の線間電圧ドットＶ₂ 、二相の
線電流Ｉ₂ をさらに計測して有効電力Ｗ₄ と無効電力ｖ
ａｒ₄ とを演算するようにしたので、三相３線式回路用
と三相４線式回路用とで入力結線用接続端子の共用化、
内部計測回路の共用化を図り、三相４線式回路用に零相
−二相間の線間電圧ドットＶ₂ 、二相の線電流Ｉ₂ の入
力結線用接続端子、内部計測回路を付加すればよいので
共用化した安価な結線のわかりやすい装置を提供する。

【００４０】また、請求項１２に係る力率調整装置にお
いては、演算処理装置の入力回路を、電力系統における
電圧と電流の計測値を所定の変換比で変換する変換回路
とその変換回路からのアナログ信号をディジタル信号に
変換するＡ／Ｄコンバータとを介して入力する構成と
し、上記変換回路とＡ／Ｄコンバータとのオフセット誤
差の調整に基準信号を入力し、調整前の０ラインと調整
後の０ラインとの差をＢｉ、基準信号の振幅値をＶ_N と
した時、基準信号の波形１周期の振幅値の総和が０とな
るＢｉを求めて０点調整を行うと共に、フルスケール誤
差の調整については上記基準信号を入力し、該基準信号
との振幅比をＡとした時、波形１周期の実効値が上記基
準信号の値と同じになる振幅比Ａを求めてフルスケール
調整を行うようにしたので、煩わしいボリューム調整が
なくなり、測定機器も不用となり、しかも演算で１周期
分にて行うため瞬時に調整がおわるなど大きなメリット
がある。

【００４１】また、請求項１３に係る力率調整装置にお
いては、無効電力及び有効電力等の演算用に計測する
際、三相３線式回路で、一相−二相間の線間電圧ドット
Ｖ₁₂（ドットはベクトル表記を示す）と三相−二相間の
線間電圧ドットＶ₃₂との積の値が負の時は、一相の線電
流ドットＩ₁ 、三相の線電流ドットＩ₃ の計測値に基づ
いて有効電力Ｗ_A と無効電力ｖａｒ_A とを三相分検出用
の式を用いて演算すると共に、０である時は、一相分検
出用の式を用いて有効電力Ｗ_B と無効電力ｖａｒ_B とを
演算するようにしたので、計測回路に計器用変圧器と計
器用変流器が各１個しか使用されていないような平衡回
路においても内部で自動判別を行い、何ら設定すること
なく判別し、精度よく検出し、力率調整を行うことを可
能にする。

【００４２】また、請求項１４に係る力率調整装置にお
いては、制御出力対象回路毎に投入禁止／遮断禁止信号
を入力する入力回路を備え、演算処理装置により、入力
のあった回路に対応する投入または遮断の制御出力を禁
止するようにしたので、装置外部や遠方で操作しても確
実に把握でき重複制御をすることもないし、また、制御
したことのアンサーバック信号をとることができるなど
確実な制御が実現できる。

【００４３】また、請求項１５に係る力率調整装置にお
いては、コンデンサ投入前後の無効電力値の変化量によ
りコンデンサ容量値を算出し、この時コンデンサを投入
する前の遅れ無効電力より投入後の遅れ無効電力が大き
い時には、計測値に基づく無効電力の値にかかわらず、
投入したコンデンサを遮断し、無条件に次のコンデンサ
を投入するようにしたので、故障した回路や取り払った
回路へ制御信号を出力して投入してもすぐ遮断し切り離
すので安全な装置を提供する。

【００４４】また、請求項１６に係る力率調整装置にお
いては、コンデンサ投入前後の無条件電力値の変化量に
よりコンデンサ容量値を算出し、その容量値が０ｋｖａ
ｒの時は投入した直後の投入条件判定用のタイマ時間継
続を通常の時より短くするようにしたので、未投入回路
や装置外部で操作した回路へ制御信号を出力しても、遅
れ無効電力量を少なくするように次をすぐ投入して制御
をするので、力率もよくなり、ひいては電気料金も低減
も図れるなど大きなメリットを有する。

【００４５】さらに、請求項１７に係る力率調整装置に
おいては、無効電力及び有効電力等の演算用に計測する
際、一相−二相間の線間電圧Ｖ₁₂と三相−二相間の線間
電圧Ｖ₃₂との計測値を用いて三相−一相間の線間電圧Ｖ
₃₁を演算し、（｜Ｖ₂₃｜／｜Ｖ₁₂｜）≦０.５ ならば単
相２線式、（｜Ｖ₃₁｜／｜Ｖ₁₂｜≧１.５ ならば単相３
線式、上記以外ならば三相３線式と判定するようにした
ので、検出する回路を自動判別するのでわざわざ設定す
る煩わしさがなく、操作・設定の簡単なわかりやすい装
置を提供する。

【００４６】

【実施例】

実施例１．以下、この発明を図示実施例に基づいて説明
する。図１はこの発明に係る力率調整装置の構成図であ
る。図１において、実施例１に係る力率調整装置１００
Ａは、電力系統１に設けられた計器用変圧器２からの検
出電圧及び計器用変流器３からの検出電流をそれぞれ所
定の変換比で変換する第１の変換回路１０１及び第２の
変換回路１０２と、第１の変換回路１０１及び第２の変
換回路１０２からのアナログ信号をディジタル信号に変
換するＡ／Ｄコンバータ１０３と、Ａ／Ｄコンバータ１
０３を介した検出電圧と検出電流、及び後述する目標力
率設定値と軽負荷遮断電力設定値に基づいて電力系統１
への力率改善用コンデンサの投入及び遮断を制御する信
号を出力する演算処理装置１０４と、演算処理装置１０
４からの制御信号に基づいて電力系統１への力率改善用
コンデンサの投入及び遮断を制御する制御出力リレー部
１０６と、演算処理装置１０４の演算処理結果を表示す
る表示部１０７と、演算処理装置１０４に目標力率と軽
負荷遮断電力設定値を出力する設定部１０８とを備えて
いる。

【００４７】ここで、上記軽負荷遮断電力設定値とは、
有効電力値の大小に拘わらず投入／遮断設定値が同じで
あったり、力率改善用コンデンサ容量が同じであるとき
に、軽負荷であっても力率改善用コンデンサが投入され
たままとなって大幅な進み過ぎとなることを防ぐため
に、力率改善用コンデンサを遮断するための有効電力値
の設定値を示すものである。なお、この実施例１の動作
においては、図１に示す警報出力回路１０５とＥ² ＰＲ
ＯＭ１０９を必要としない。

【００４８】また、図２は上記力率調整装置１００Ａの
出力によって力率改善用コンデンサを投入または遮断制
御するための構成を示し、図２５に示す従来例と同様
に、力率調整装置１００Ａの出力によって制御回路部５
０を介して電磁接触器６０ａ、６０ｂ〜６０ｎにて力率
改善用コンデンサ６２ａ、６２ｂ〜６２ｎを入切する。
また、６１ａ、６１ｂ〜６１ｎは電磁接触器６０ａ、６
０ｂ〜６０ｎに接続された直流リアクトル、７０ａ、７
０ｂは電力系統１に接続された変圧器、７１ａ、７１ｂ
は変圧器７０ａ、７０ｂに接続された負荷を示す。

【００４９】さらに、図３は上記演算処理装置１０４に
書き込まれたプログラムの演算処理内容を示すフローチ
ャートを示す。力率調整装置１００Ａは、設定部１０８
で設定された目標力率及び軽負荷遮断電力設定値の値を
もとに、演算処理装置１０４にて投入点及び軽負荷遮断
点を算出すると共に（ステップＳ１）、計器用変圧器２
からの検出電圧と計器用変流器３からの検出電流をそれ
ぞれ第１の変換回路１０１と第２の変換回路１０２で変
換した後、Ａ／Ｄコンバータ１０３でアナログ信号をデ
ィジタル信号に変換して演算処理装置１０４にて検出電
圧及び検出電流をもとに皮相電力、有効電力、無効電
力、及び力率を演算する（ステップＳ２）。

【００５０】これらの数値は表示部１０７へ表示される
とともに、演算処理装置１０４にて上記算出した有効電
力値が上記算出した軽負荷遮断点を超過したかどうかを
比較し（ステップＳ３）、超過していなければ、コンデ
ンサ遮断信号を制御出力リレー部１０６へ出力し（ステ
ップＳ６）、軽負荷遮断点を超過していれば、無効電力
が遮断点を超過しているかどうかを比較して（ステップ
Ｓ５）、超過していれば、ステップＳ６にてコンデンサ
遮断信号を制御出力リレー部１０６へ出力する。一方、
無効電力が投入点を超過していれば（ステップＳ７）、
コンデンサ投入信号をステップＳ８にて制御出力リレー
部１０６へ出力する。なお、これらの信号は表示部１０
７へ表示される。

【００５１】ここで、上記ステップＳ３あるいはステッ
プＳ５、ステップＳ７で判定している軽負荷遮断点、投
入点、及び遮断点の設定値について図４に基づいて説明
する。図４において、３００は縦軸で無効電力を示し、
上側は進みで、下側は遅れ側を示し、３０１は横軸で、
有効電力を示す。３０４は目標力率で、設定部１０８で
設定し、０点と結んだ線が投入点３０３となる。また、
３０９は設定部１０８で設定される軽負荷遮断電力設定
値なる有効電力値で、縦に結んだ線を軽負荷遮断点３１
０とする。一方、投入点３０３にコンデンサ容量にある
定数を乗じた値３０７を減算した値を遮断点３０２の設
定値として制御を行う。

【００５２】また、図４において、３０６は無効電力
で、設定部１０８で設定した目標力率３０４と計測値よ
り算出した有効電力３０５より、無効電力３０６は、 無効電力＝有効電力×√（１／目標力率² −１） として求める。この無効電力３０６の値からコンデンサ
容量にある定数（一般的には１．２倍）を乗じて求めた
値３０７を減算した値を遮断点３０２の設定値として求
める。

【００５３】従って、上記実施例１によれば、設定する
項目を目標力率と軽負荷遮断電力設定値のみとすること
により、わかりやすく専門的知識も不要となり煩わしさ
がなくなり、また、無効電力、有効電力、力率検出回路
も不要であり、安価な装置を提供できるなど大きな効果
がある。すなわち、設定する項目を目標力率と軽負荷遮
断電力値のみとし、電力系統における電圧と電流を計測
し、その計測値から有効電力、無効電力、力率を演算
し、上記設定された目標力率と軽負荷遮断電力値に基づ
いて電力系統へコンデンサを投入するコンデンサ投入点
設定値と電力系統からコンデンサを切り離すコンデンサ
遮断点設定値及び軽負荷遮断点設定値を演算してコンデ
ンサの投入及び遮断制御を行うようにしたので、投入点
設定あるいは遮断点設定をする場合に煩わしい設定が不
要となり設定ミスを防ぎハンチング等の不都合を防止す
ることができ、また、無効電力、有効電力、力率検出回
路も不要であり安価な装置を提供できる。

【００５４】実施例２．次に、実施例２では、上述した
実施例１の構成に加えて、図１に示す警報出力回路１０
５と演算処理装置１０４の内蔵メモリまたはＥ² ＰＲＯ
Ｍ１０９とを備えて、図３に示す演算処理装置１０４に
よるフローチャートに従って、コンデンサ投入／遮断を
発生させた回数を各々回路毎に計数し、その回数を上記
内蔵メモリまたはＥ² ＰＲＯＭ１０９に記憶または表示
部１０７へ表示し、所定の回数になったら警報出力回路
１０５へ出力するようにすることにより、コンデンサ投
入／遮断回数がわかるので予防保全に役立つと共に、保
守においても大きなメリットが得られる。すなわち、コ
ンデンサ投入回数は投入時の突入電流などにより寿命が
あるといわれ、また、開閉装置には開閉寿命があるの
で、コンデンサ投入／遮断回数によって寿命を予知で
き、予防保全と保守上の点でメリットがある。

【００５５】実施例３．次に、実施例３では、図４にお
ける軽負荷遮断点３１０の設定値を、図１に示す演算処
理装置１０４にて計測値から演算した有効電力値のうち
の最小値を求め、その最小値を上記軽負荷遮断点３１０
の設定値として採用し、軽負荷遮断制御を行う。ここ
で、有効電力の最小値の求め方の例としては、図３のス
テップＳ２において、有効電力を演算するが、その演算
した値をメモリ等（例えば図１に示すＥ² ＰＲＯＭ１０
９）に記憶しておき、次に演算した値と比較して小さい
方の値をメモリ等に記憶し、これをくり返す方法を採用
する。

【００５６】従って、上記実施例３によれば、夜間等の
軽負荷時にコンデンサが投入しっ放しになって力率の進
みすぎ、あるいは軽負荷時のコンデンサ焼損、リアクト
ル焼損等を防ぐ軽負荷遮断制御を行うことが設定をしな
くても行えるし、また、軽負荷電力値がすぐわかるの
で、ベース分としての投入に必要なコンデンサ容量もす
ぐわかるなど設定・操作の簡単な使いやすい装置を提供
できる。

【００５７】実施例４．次に、実施例４では、コンデン
サ投入点設定値（もしくは遮断点設定値）は設定した目
標力率とし、コンデンサ遮断点設定値（もしくは投入点
設定値）は、コンデンサを電力系統へ投入する前後で上
記演算した無効電力値の変化量を上記コンデンサ投入点
設定値から減算（もしくはコンデンサ遮断点設定値に加
算）して算出するようにし、無効電力値の変化量の演算
は上記コンデンサを電力系統へ投入する前後の上記演算
した有効電力値の変化量がある所定の範囲内の時にのみ
採用するようにする。

【００５８】ここで、力率改善用コンデンサの投入量は
次にようにして求まる。図５は力率改善の働きを示すベ
クトル図である。それぞれの記号は Ｗ ：負荷の電力（ＫＷ） Ｐ₀ ：力率改善前の負荷（ＫＶＡ） Ｑ₀ ：力率改善前の位相角 Ｑc ：コンデンサ投入量（ＫＶＡ） Ｐ₁ ：力率改善後の負荷（ＫＶＡ） Ｑ₁ ：力率改善後の位相角 であり、この図５からコンデンサ投入量はＱｃ＝Ｐ₀ｓi
ｎθ₀−Ｐ₁ｓiｎθ₁となる。このことから力率改善前
（すなわちコンデンサ投入前）の無効電力から力率改善
後（コンデンサ投入後）の無効電力を減算するとコンデ
ンサ投入量がわかる。

【００５９】図３のステップＳ２で無効電力値を演算
し、コンデンサの投入前後でのこの算出した無効電力値
の変化量をコンデンサ容量値とし、この値にある定数を
乗じた値を図４の３０７の値として採用し、設定した目
標力率３０４から算出した投入点設定値３０３から減算
し、遮断点設定値３０２を演算する。

【００６０】また、図５において、負荷の電力Ｗは、コ
ンデンサ投入前後において変化していないのが条件であ
るため、上記と同様にして、図３のステップＳ２で有効
電力を演算しており、これをステップＳ９にて判定し、
有効電力の値が変化していないもしくは微小な変化であ
れば投入前後の無効電力値の差をコンデンサ容量として
算出し（ステップＳ１０）、メモリ（例えばＥ² ＰＲＯ
Ｍ１０９）へ記憶し（ステップＳ１１）、この値に定数
を乗じて図４の３０７の値としてコンデンサ遮断点３０
２として算出する（ステップＳ１２）。

【００６１】従って、上記実施例４によれば、コンデン
サ投入点設定値または遮断点設定値を設定した目標力率
とし、コンデンサ遮断点設定値または投入点設定値を、
コンデンサを電力系統へ投入する前後で上記演算した無
効電力値の変化量を上記コンデンサ投入点設定値から減
算もしくはコンデンサ遮断点設定値に加算して求めるよ
うにし、上記無効電力値の変化量の演算を上記コンデン
サを電力系統へ投入する前後の上記演算した有効電力値
の変化量が所定の範囲内の時にのみ採用するようにする
ことにより、制御するコンデンサの容量を設定する必要
がないため専門知識がいらないので簡単に誰にも使い易
くなり、設定も不要なので設定用のスイッチも不要で安
価な装置を提供できる。

【００６２】実施例５．次に、実施例５では、上記のよ
うにして演算処理装置１０４で算出した無効電力値の変
化量をコンデンサ容量値とし表示部１０７で表示し、さ
らに、この変化量がある所定の範囲を超えて減少した場
合には、コンデンサ容量ぬけ、その他によるコンデンサ
劣化警報として警報出力回路１０５へ出力するようにす
ることにより、コンデンサの予防保全に役立ち保全・保
守上でも大きなメリットがある。

【００６３】実施例６．次に、実施例６では、上記算出
した無効電力値の変化量は、図６に示す如く、コンデン
サ制御が複数個の時、１バンクのみの投入で（ステップ
Ｓ９００１）、制御時間間隔が所定期間（例えば１分
間）より短くなく（ステップＳ９００２）、手動制御に
よる入／切制御がない（ステップＳ９００３）時にのみ
ステップＳ１０で容量算出する。すなわち、上記無効電
力値の変化量算出は、コンデンサ制御が複数個の時、制
御時間間隔がある所定期間より短く、連続する時、入制
御と切制御がある所定期間より短く連続する時には行わ
ないようにすることにより、誤算出の防止を図り、容量
値演算の精度を向上させる効果がある。

【００６４】実施例７．次に、実施例７では、上記演算
した無効電力値の増加量を算出し、所定値を超えて増加
していれば、設定するタイマ時間を短く変化させてコン
デンサを電力系統へ投入させていくようにすることによ
り、急激な負荷立上げ時（操業始業時あるいは昼休憩あ
け時）に全数投入されるのに時間が長くかかり無効電力
量が増える等の不具合や、逆に、負荷の急激な停止時に
全数遮断されるのに時間が長くかかり進みすぎる不具合
により電圧上昇することによって機器の寿命を縮めた
り、遅れによる電気料金の力率割増になるといった不具
合を解決する。

【００６５】すなわち、図３のステップＳ２にて算出し
た無効電力値の増加量をも演算処理装置１０４にて算出
し、ステップＳ３、ステップＳ５、ステップＳ７にて条
件判定を行い、次のステップＳ６ないしステップＳ８に
てコンデンサの投入・遮断を行っているが、このステッ
プＳ３、Ｓ５、Ｓ７における条件判定を行う時に、図示
していないが、ある所定時間（通常タイマ時間と呼ばれ
１分とか５分である）継続して条件を満足していない
と、投入もしくは遮断を行わないようにする。

【００６６】これを図３に示すステップと同一部分は同
一符号を付して示す図７にて説明する。図７に示すステ
ップＳ３にて有効電力値が軽負荷遮断点を超過したかど
うかを判定するが、ステップＳ３００１にてこの超過し
た有効電力の増加率を算出し非常にはやく増加すれば例
えば１０秒（ステップＳ３００２）、また、ゆるやかで
あれば例えば１分（ステップＳ３００３）継続してから
次のステップへ進む。上記同様にステップＳ５での無効
電力も遮断点判定についてもステップＳ５００１ないし
Ｓ５００３及びステップＳ７での無効電力の投入点判定
ステップＳ７００１ないしＳ７００３も同様である。

【００６７】従って、上記実施例７によれば、演算した
無効電力値の増加量を算出し、所定値を超えて増加して
いれば設定しているタイマ時間を変化させてコンデンサ
を電力系統へ投入させるようにしたので、急激な負荷立
上げ時（操業始業時あるいは昼休憩明け時）に全数投入
されるのに時間が長くかかり、無効電力量が増える等の
不具合や、逆に、負荷の急激な停止時に全数遮断される
のに時間が長くかかり、進みすぎる不具合により電圧上
昇により機器の寿命を縮めたり、遅れによる電気料金の
力率割増になるといった不具合を解決するのに役立つ。

【００６８】実施例８．次に、実施例８では、投入制御
の順序は、自動制御モードにあるコンデンサで切になっ
ているコンデンサの中から上記演算して求めた遅れの無
効電力の値に見合う量、つまり、コンデンサ投入後の遅
れの無効電力が０もしくは最小の進み無効電力値となる
よう、コンデンサを１つ選択して投入し、遮断制御は、
上記演算して求めた進みの無効電力値と設定した目標力
率から算出した現在の有効電力値から算出した目標無効
電力値との値が現在、自動制御にて投入中のコンデンサ
の中から容量値が等しくなるコンデンサを１つ選択して
遮断するようにすることにより、現時点における最適な
容量のコンデンサをサーチして制御することができ、力
率の良い制御を実現し、電気料金の節約を図り、また、
制御順位の設定もなくし、操作も簡単にする。

【００６９】投入制御の順序について図８及び図９に基
づいて説明する。まず、自動制御モードに設定部１０８
で設定したコンデンサ回路でしかも切制御になっている
ものをサーチし（ステップＳ８００１）、計測値より算
出した計測無効電力値と等しい値のコンデンサ容量値で
あるコンデンサがあれば（ステップＳ８００２）、これ
を投入順序として選択し投入する。もし、無いのであれ
ば、お互いの値が最も近く、しかもコンデンサ容量値の
方が大きい方を選択し（ステップＳ８００４，Ｓ８００
５）、投入する。これは、投入しても無効電力が進みに
なるが、最も少なく進みになるようにするためである。
それでも無いのであれば、最も近い値の容量のコンデン
サを選択し（ステップＳ８００６）、投入する。

【００７０】図９において、３０６１は計測無効電力点
で、３０６２という値で、その時点の有効電力値も算出
し、３０５とわかる。次に、設定目標力率３０４と有効
電力３０５より設定目標無効電力は３０６と求められ
る。図３のステップＳ７で行っているのは、この３０６
の値と３０６２の値を比較している。そして、図８のス
テップＳ８００２，Ｓ８００４で行っているのは、上記
計測無効電力値３０６２とコンデンサ容量値とを比較
し、コンデンサ投入後の遅れ無効電力を０ｋｖａｒもし
くは最小の進み無効電力値となるように投入制御しよう
としている。

【００７１】次に、遮断制御の順序について図１０及び
図１１に基づいて説明する。自動制御モードに設定部１
０８で設定したコンデンサ回路でしかも入制御になって
いるものをサーチし（ステップＳ６００１）、計測値か
ら算出した計測無効電力値と上記演算して求めた目標無
効電力値と各々絶対値の和を求め、この値とコンデンサ
容量に所定値を乗じて（例えば１．２倍）得た値とを比
較（ステップＳ６００２）し、等しくなる容量値のコン
デンサを遮断（ステップＳ６００３）する。もし、無い
のであれば、お互いの値が最も近く、しかも計測値と目
標値の和の方が大きい時の容量値のコンデンサを選択し
（ステップＳ６００４，Ｓ６００５）、遮断する。

【００７２】図１１において、３０６３は計測無効電力
点で３０８という値である。目標無効電力３０６は上記
同様な手順で求める。この３０６と３０８の絶対値を加
算した値とコンデンサ容量に所定値を乗じて得た値３０
７とを比較（ステップＳ６００２，Ｓ６００４）する。
このことは図３ステップＳ５で行っていることである。

【００７３】従って、上記実施例８によれば、投入制御
の順序は、自動制御モードにあるコンデンサで切になっ
ているコンデンサの中からコンデンサ投入後の遅れの無
効電力が０もしくは最小の進み無効電力値となるよう上
記計測値より演算して求めた遅れの無効電力の値に見合
う量のコンデンサを１つ選択して投入し、遮断制御の順
序は、現在自動制御にて投入中のコンデンサの中から上
記計測値より演算して求めた進みの無効電力値と設定し
た目標力率から算出した現在の有効電力値に基づく目標
無効電力値との和が等しくなる容量値のコンデンサを１
つ選択して遮断するようにしたので、現時点における最
適な容量のコンデンサをサーチして制御することができ
るため、力率のよい制御が実現でき、電気料金の節約が
図れ、また、制御順位の設定もなくなり操作も簡単にな
る。

【００７４】実施例９．次に、実施例９では、コンデン
サ投入前後の無効電力値の変化量によりコンデンサ容量
値を算出し、この時に容量値が０ＫＶＡＲ、すなわち無
効電力に変化なしと算出したコンデンサは遮断順位を一
番最初とし、また、上記の如く、実施例４や実施例６に
よりコンデンサ容量値未算出のコンデンサは遮断順位を
一番最後とし、また、投入制御では容量値０ＫＶＡＲは
除外し、未算出のコンデンサは一番最後に投入するよう
にすることにより、効率のよい制御を実現し、未投入で
ある回路でも判別し次回から制御しないようにするなど
設定をしなくとも判別するようにして、操作・設定が簡
単なわかりやすい装置を提供する。ここで、０ＫＶＡＲ
とは制御用コンデンサが未投入であることで、これを１
回投入／遮断を行えば、未投入と判断し次から制御を行
わないということである。

【００７５】コンデンサ投入前後の無効電力値の変化量
によりコンデンサ容量値を算出するが、この時に算出し
た容量値が０ＫＶＡＲであるコンデンサ及び算出できな
かったコンデンサの制御順序について図１２及び図１３
に基づいて説明する。遮断順序について、図１２におい
て設定部１０８で自動制御モードに設定したコンデンサ
回路でしかも入制御になっているものをサーチし（ステ
ップＳ６００１ａ）、そのうちの容量値０ＫＶＡＲをサ
ーチし（ステップＳ６００１ｂ）、これを一番最初に遮
断し（ステップＳ６ａ）、次に、容量値未算出のコンデ
ンサをサーチし（ステップＳ６００１ｃ）、あれば一番
最後に遮断する（ステップＳ６００１ｄ）。なお、容量
値未算出となるのはコンデンサ投入前後で有効電力値の
変化量が大きかったり、複数個制御であったり、制御間
隔が短い場合である。

【００７６】投入順序について、図１３において設定部
１０８で自動制御モードに設定したコンデンサ回路でし
かも切制御になっているものをサーチし（ステップＳ８
００１ａ）、そのうちの容量値０ＫＶＡＲを除外して
（ステップＳ８００１ｂ）、コンデンサ容量値未算出の
コンデンサをサーチし（ステップＳ８００１ｃ）、あれ
ば一番最後に投入する（ステップＳ８００１ｄ，Ｓ８
ａ）。

【００７７】従って、上記実施例９によれば、コンデン
サ投入前後の無効電力値の変化量によりコンデンサ容量
値を算出し、遮断制御では、該容量値が０ｋｖａｒであ
るコンデンサを一番最初の遮断順位とすると共に、未算
出のコンデンサを一番最後の遮断順位とし、かつ投入制
御では、容量値が０ｋｖａｒのコンデンサを除外し、未
算出のコンデンサを一番最後に投入するようにしたの
で、効率のよい制御が実現でき、未投入である回路でも
判別し次回から制御しないようにするなど設定をしなく
とも判別することができ、操作・設定が簡単なものとな
る。

【００７８】実施例１０．次に、実施例１０では、上記
無効電力及び有効電力等の演算用に計測する際、三相３
線式回路で、一相−二相間の線間電圧ドットＶ₁₂（ドッ
トはベクトル表記を示す）と三相−二相間の線間電圧ド
ットＶ₃₂とのベクトル積の値が負の時は正相順、該積の
値が正の時は逆相順として判定するようにすることによ
り、逆相順検出用に専用機器もしくは位相検出用の特別
な回路も必要とせず、さらには結線誤りの検出を可能に
する。

【００７９】一般的に３相であれば、１相→２相→３相
の順に相回転をして受電をしているが、これが３相→２
相→１相として受電することもまれではなく、これでは
逆の動作をしてしまう。これを防ぐために、相回転順を
検出してやるのが目的であり、しかも、特別な入力回路
や演算回路を設けずに実現し、さらに、ソフトウェアで
やれば何も必要とならずコストもかからないということ
になる。

【００８０】すなわち、図１において、計器用変圧器２
ａでドットＶ₁₂の電圧、計器用変圧器２ｂでドットＶ₁₂
の電圧を計測している。この各線間電圧をベクトルで図
示したので図１４である。そして、電圧ドットＶ₃₂を９
０゜位相をずらせたのがｊドットＶ₃₂で、下式（１）に
示すベクトル積は図１４では負になり、これは正相順で
あり、図１５は逆相順で、式（１）に示す積は正とな
り、相順を判定できる。

【００８１】

【数９】

【００８２】従って、上記実施例１０によれば、無効電
力及び有効電力等の演算用に計測する際、三相３線式回
路で、一相−二相間の線間電圧ドットＶ₁₂と三相−二相
間の線間電圧ドットＶ₃₂とのベクトル積の値が負の時は
正相順、該積の値が正の時は逆相順として判定するよう
にしたので、逆相順検出用に専用機器もしくは位相検出
用の特別な回路も必要とせず、さらには結線誤りの検出
を可能にする。

【００８３】実施例１１．次に、実施例１１では、電気
系統１の有効電力と無効電力を演算する際、三相３線式
回路においては、一相−二相間の電圧ドットＶ₁₂、二相
−三相間の電圧ドットＶ₃₂、一相の電流ドットＩ₁ 、三
相の電流ドットＩ₃ により有効電力Ｗ₃ と無効電力ｖａ
ｒ₃ を算出し、三相４線式回路においては、零相−二相
間の電圧ドットＶ₂ 、二相の電流ドットＩ₂ をさらに計
測することにより、有効電力Ｗ₄ と無効電力ｖａｒ₄ を
算出するようにして、三相３線で計測している電圧、電
流要素にドットＶ₂ とドットＩ₂ を余分に計測すること
により三相４線回路にも適用できるようにすることによ
り、三相３線式回路用と三相４線式回路用とで入力結線
用接続端子の共用化、内部計測回路の共用化を図り、三
相４線式回路用にドットＶ₂ とドットＩ₂ の入力結線用
接続端子、内部計測回路を付加して共用化した安価な結
線のわかりやすい装置を提供する。

【００８４】すなわち、三相３線式回路での計測につい
て図１６に基づいて説明すると、電力系統１の電圧は、
計器用変圧器２ａで一相−二相の電圧ドットＶ₁₂、計器
用変圧器２ｂで二相−三相の電圧ドットＶ₃₂を計測し、
電流は、計器用変流器３ａで一相の電流ドットＩ₁ 、計
器用変流器３ｃで三相の電流ドットＩ₃ を計測し、有効
電力Ｗ₃ と無効電力ｖａｒ₃ とを式（２）、（３）によ
り算出する。

【００８５】

【数１０】

【００８６】次に、三相４線式回路での計測について図
１７に基づいて説明すると、電力系統１ａの電圧は、計
器用変圧器２ｅ、２ｆ、２ｇと力率調整装置１００Ａの
第１の変換回路１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにより一
相−二相の電圧ドットＶ₁₂、二相−三相の電圧ドットＶ
₃₂、零相−二相の電圧ドットＶ₂ を計測し、電流は、計
器用変流器３ａ、３ｂ、３ｃで一相の電流ドットＩ₁ 、
二相の電流ドットＩ₂、三相の電流ドットＩ₃ を計測
し、有効電力Ｗ₄ と無効電力ｖａｒ₄ とを式（４）、
（５）により算出する。

【００８７】

【数１１】

【００８８】力率は、有効電力／√（有効電力² ＋無効
電力² ）により求めるので、計測する要素にはかかわら
ない。以上のことから三相３線式回路と三相４線式回路
での計測要素の異なりは、電圧でドットＶ₂ 、電流でド
ットＩ₂ を、三相４線式回路で余分に計測することであ
り、三相３線式回路用と三相４線式回路用とで入力結線
用接続端子の共用化、内部計測回路の共用化を図り、三
相４線回路用にドットＶ₂ とドットＩ₂ の入力結線用接
続端子、内部計測回路を付加すれば良いので、共用化し
た安価な結線のわかりやすい装置を提供することができ
る。

【００８９】従って、上記実施例１１によれば、三相３
線式回路では、一相−二相間の線間電圧ドットＶ₁₂、二
相−三相間の線間電圧ドットＶ₃₂、一相の線電流ドット
Ｉ₁、三相の線電流ドットＩ₃ の計測値に基づいて有効
電力Ｗ₃ と無効電力ｖａｒ₃とを演算すると共に、三相
４線式回路では、零相−二相間の線間電圧ドットＶ₂、
二相の線電流Ｉ₂ をさらに計測して有効電力Ｗ₄ と無効
電力ｖａｒ₄ とを演算するようにしたので、三相３線式
回路用と三相４線式回路用とで入力結線用接続端子の共
用化、内部計測回路の共用化を図り、三相４線式回路用
に零相−二相間の線間電圧ドットＶ₂ 、二相の線電流Ｉ
₂ の入力結線用接続端子、内部計測回路を付加すればよ
いので共用化した安価な結線のわかりやすい装置を提供
することができる。

【００９０】実施例１２．次に、実施例１２では、図１
７に示す第１と第２の変換回路１０１と１０２、Ａ／Ｄ
コンバータ１０３のオフセット誤差の調整に基準信号を
入力し、波形１周期の総和が「０」（正負の面積が同一
になる）となるように０点調整を行い、また、フルスケ
ール誤差の調整についても基準信号を入力し、波形１周
期の絶対値の平均（すなわち実効値）が基準入力信号値
と同じになるようにフルスケール調整を行うことによ
り、煩わしいボリューム調整をなくし、測定機器を不用
とし、しかも瞬時に調整が終わるようにする。

【００９１】図１７に示す入力回路の第１の変換回路１
０１、第２の変換回路１０２、Ａ／Ｄコンバータ１０３
ａ、１０３ｂの０点調整について図１８に基づき、ま
た、フルスケール調整について図１９に基づいて説明す
る。すなわち、計器用変圧器２、計器用変流器３が０Ｖ
あるいは０Ａを計測しても第１の変換回路１０１、第２
の変換回路１０２、Ａ／Ｄコンバータ１０３ａ、１０３
ｂにはオフセット誤差があり、必ずしもＡ／Ｄコンバー
タ１０３ａ、１０３ｂの出力は０にならない。同様に、
計器用変圧器２がフルスケール（通常ＡＣ１１０Ｖ）、
計器用変流器３がフルスケール（通常ＡＣ５Ａ）を計測
しても、第１の変換回路１０１、第２の変換回路、Ａ／
Ｄコンバータ１０３ａ、１０３ｂにはフルスケール誤差
があり、必ずしもＡ／Ｄコンバータ１０３ａ、１０３ｂ
の出力はＡＣ１１０Ｖ，ＡＣ５Ａに相当する値とはなら
ない。以上のことより、オフセット誤差をなくする０点
調整、フルスケール誤差をなくするフルスケール調整を
する必要が生じてくる。

【００９２】まず、図１８により０点調整について説明
する。１０００２は０点調整用の基準信号１周期分、１
００００はオフセット誤差を含む０点調整前の０ライ
ン、１０００１は０点調整後の０ラインである。１００
０２の基準信号としてはＡＣ１１０ＶあるいはＡＣ５Ａ
を使用し、これを計器用変圧器２の出力値もしくは計器
用変流器３の出力として力率調整装置１００Ａへ入力し
て行う。上記基準信号１０００２の１周期分を計測し、
正側の半周期分の面積と負側の半周期分の面積が等しく
なるような０点、すなわち０ライン１０００１を求める
ことが０点調整である。

【００９３】すなわち、０点調整は、図１８において、
式（６）に示すように、時々刻々変化する基準信号１０
００２の振幅値Ｖ_N と、調整前の０ライン１００００と
調整後の０ライン１０００１との１周期分の差Ｂｉとの
１周期分の和が０となるようなＢｉを求め、調整前の０
ライン１００００からＢｉだけ移動させた調整後の０ラ
イン１０００１を求めることである。

【００９４】

【数１２】

【００９５】次に、図１９によりフルスケール調整につ
いて説明する。１０００２は上記基準信号で、ＡＣ１１
０ＶあるいはＡＣ５Ａを使用し力率調整装置１００Ａへ
入力する。１０００１は上記０点調整後の０ラインであ
る。基準信号１０００２の１周期の絶対値の平均（すな
わち実効値）を算出し、この算出した値が基準信号の値
と等しくなるようにする。すなわち、電圧では式
（７）、電流では式（８）となるような基準信号との振
幅比Ａ₁ 及びＡ₂ を求めフルスケール調整を行う。

【００９６】

【数１３】

【００９７】従って、上記実施例１２によれば、第１と
第２の変換回路１０１と１０２、Ａ／Ｄコンバータ１０
３のオフセット誤差の調整に基準信号を入力し、波形１
周期の総和が「０」（正負の面積が同一になる）となる
ようなＢｉを求め０点調整を行い、また、フルスケール
誤差の調整についても基準信号を入力し、波形１周期の
絶対値の平均（すなわち実効値）が基準入力信号値と同
じになるようなＡ₁ 及びＡ₂ を求めフルスケール調整を
行うことにより、煩わしいボリューム調整をなくし、測
定機器を不用とし、しかも瞬時に調整が終わるなど大き
なメリットがある。

【００９８】実施例１３．次に、実施例１３では、無効
電力、有効電力等の演算用に計測している各線間の電圧
ドットＶ₁₂とドットＶ₃₂を用いてそれらの積の値が負の
ときは三相分検出用の式を用い、０であれば一相分検出
用の式を用いるようにすることにより、計測回路に計器
用変圧器及び計器用変流器が各１個しか使用されていな
いような平衡回路においても内部で自動判別を行い、何
ら設定することなく判別して精度よく検出し、力率調整
を行うものである。

【００９９】すなわち、図１に示す構成において、電力
系統１の電圧は、計器用変圧器２ａで一相−二相の電圧
ドットＶ₁₂を計測し、電流は、計器用変流器３ａで一相
の電流ドットＩ₁ を、計器用変流器３ｂで一相の電流ド
ットＩ₃ 計測し、有効電力Ｗ_A と無効電力ｖａｒ_A とを
式（９）、（１０）により算出する。また、図２０に示
す如く、計器用変圧器２ａと計器用変流器３ｂを各１個
しか使用していない電力系統１、特に三相平衡回路では
このように使用することが多く、この場合には、有効電
力Ｗ_B と無効電力ｖａｒ_B とを式（１１）、（１２）に
より算出する。

【０１００】

【数１４】

【０１０１】この式（９）と（１０）を用いるか式（１
１）と（１２）を用いるかを判定するのに、図１におい
て、計器用変圧器２ａで一相−二相の電圧ドットＶ₁₂、
計器用変圧器２ｂで二相−三相の電圧ドットＶ₃₂の電圧
を計測し、この各線間電圧をベクトル図で図示したのが
図１４であり、ドットＶ₃₂を９０°位相をずらせたのが
ｊ×ドットＶ₃₂で、前述した式（１）に示す積は図１４
では負になる。一方、図２０の如くドットＶ₃₂の入力な
い時は０となる。また、図１５では、図１において、逆
相順でドットＶ₁₂とｊ×ドットＶ₃₂の式（１）に示す積
は正となる。この式（１）に示す積の正または負によ
り、式（９）と（１０）を用いるか式（１１）と（１
２）を用いるかを演算処理装置１０４は判定する。

【０１０２】従って、上記実施例１３によれば、無効電
力、有効電力等の演算用に計測している各線間の電圧ド
ットＶ₁₂とドットＶ₃₂を用いてそれらの積の値が負のと
きは三相分検出用の式を用い、０であれば一相分検出用
の式を用いるようにすることにより、計測回路に計器用
変圧器及び計器用変流器が各１個しか使用されていない
ような平衡回路においても内部で自動判別を行い、何ら
設定することなく判別して精度よく検出し、力率調整を
行うことができる。

【０１０３】実施例１４．次に、実施例１４では、制御
出力対象回路毎に投入禁止／遮断禁止入力回路を設け、
入力のあった回路については投入もしくは遮断の該当の
制御出力を禁止することにより、装置外部や遠方で操作
しても確実に把握でき重複制御をすることもなく、ま
た、制御したことのアンサーバック信号をとることがで
きるなど確実な制御を実現する。

【０１０４】すなわち、図２１に示す如く、力率調整装
置１００Ａに、投入禁止／遮断禁止入力回路１２０を制
御出力リレー部１０６に対応させて各回路毎に設け、力
率調整装置１００Ａの外から各回路毎に投入禁止もしく
は遮断禁止信号を入力することにより、演算処理装置１
０４によって、投入禁止／遮断禁止入力各回路１２０を
経由してどの回路かを判定し、制御条件が発生した時
に、入力があった回路へは制御信号を出力しないように
する。例えば図２１において、制御回路部５０にて手動
投入したら、この投入した補助接点を図２１に示す当該
回路の投入禁止／遮断禁止入力回路１２０へ入力する
か、開閉器６０ａであればその補助接点を入力すること
により、既に投入した回路への重複制御指令がなくな
る。さらには、制御出力リレー部１０６から制御した回
路が動作したかどうかのアンサーバックがとれる。

【０１０５】従って、上記実施例１４によれば、制御出
力対象回路毎に投入禁止／遮断禁止入力回路を設け、入
力のあった回路については投入もしくは遮断の該当の制
御出力を禁止することにより、装置外部や遠方で操作し
ても確実に把握でき重複制御をすることもなく、また、
制御したことのアンサーバック信号をとることができる
など確実な制御が実現できる。

【０１０６】実施例１５．次に、実施例１５では、コン
デンサ投入前後の無効電力値の変化量によりコンデンサ
容量値を算出し、この時、コンデンサを投入する前の遅
れ無効電力より投入後の遅れ無効電力が大きい時には、
計測無効電力の値にかかわらず、今投入したコンデンサ
を遮断し、無条件に次のコンデンサを投入するようにす
ることにより、故障した回路や取り払った回路へ制御信
号を出力して投入してもすぐ遮断し切り離して安全な装
置を提供する。

【０１０７】すなわち、図３と同一ステップは同一符号
を付して示す図２２において、演算した無効電力が投入
点を下回っていれば（ステップＳ７）、コンデンサ投入
信号をステップＳ８にて出力し、その時、ステップＳ９
にて、コンデンサ投入前後で有効電力が変化していなけ
れば、コンデンサ容量を算出するためにステップＳ１０
ａで無効電力値の投入前後の変化量を求める。

【０１０８】ここで、ステップＳ１０ｂにて投入前の無
効電力の値が投入後の無効電力の値より大きければ、そ
の値をメモリ（Ｅ² ＰＲＯＭ１０９）へ記憶するが（ス
テップＳ１１）、前記算出した値が等しいもしくは小さ
ければその投入したコンデンサを遮断とする（ステップ
Ｓ１０ｃ）。したがって、投入しても効果のない回路
（故障、コンデンサの接続のない回路）をすぐ切り離
し、次の回路投入へ移る。

【０１０９】従って、上記実施例１５によれば、コンデ
ンサ投入前後の無効電力値の変化量によりコンデンサ容
量値を算出し、この時、コンデンサを投入する前の遅れ
無効電力より投入後の遅れ無効電力が大きい時には、計
測無効電力の値にかかわらず、今投入したコンデンサを
遮断し、無条件に次のコンデンサを投入するようにする
ことにより、故障した回路や取り払った回路へ制御信号
を出力して投入してもすぐ遮断し切り離すので安全な装
置を提供することができる。

【０１１０】実施例１６．次に、実施例１６では、コン
デンサ投入前後の無条件電力値の変化量によりコンデン
サ容量値を算出し、容量０ｋｖａｒは投入した直後の投
入条件判定用のタイマ時間継続を通常の時より短くする
ことにより、未投入回路や装置外部で操作した回路へ制
御信号を出力しても、遅れ無効電力量を少なくするよう
に次をすぐ投入して制御して力率も良くし、ひいては電
気料金の低減も図るものである。

【０１１１】すなわち、図３と同一ステップは同一符号
を付して示す図２３において、演算した無効電力が投入
点を下回っていれば（ステップＳ７）、コンデンサ投入
信号をステップＳ８にて出力するが、その時、前記ステ
ップＳ７の条件をある時間継続したかを前回投入したコ
ンデンサ容量によって判定する（ステップＳ７ａ、Ｓ７
ｂ、Ｓ７ｃ）。つまり、前回投入したコンデンサの容量
が０か否かをステップＳ７ａで判定し、０ならばステッ
プＳ７ｃで設定したタイマ時間例えば１／４の時間継続
すればステップＳ８へ移行し、０以外であればステップ
Ｓ７ｂで設定したタイマ時間継続した時にステップＳ８
のコンデンサ投入信号を出力する。

【０１１２】その後、ステップＳ９にてコンデンサ投入
前後において有効電力が変化していなければ、コンデン
サ容量を算出するために、ステップＳ１０ａで無効電力
値の投入前後の変化量を算出する。そして、ステップＳ
１０ｂにて投入前の無効電力の値が投入後の無効電力の
値より大きければ、その差の値をコンデンサ容量として
（ステップＳ１０ｄ）メモリへ記憶する（ステップＳ１
１）。また、逆に、投入前の無効電力の値が投入後の無
効電力の値より小さければ、コンデンサ容量値しＯｋｖ
ａｒとし（ステップＳ１０ｅ）メモリへ記憶する（ステ
ップＳ１１）。

【０１１３】従って、上記実施例１６によれば、コンデ
ンサ投入前後の無条件電力値の変化量によりコンデンサ
容量値を算出し、容量０ｋｖａｒは投入した直後の投入
条件判定用のタイマ時間継続を通常の時より短くするこ
とにより、未投入回路や装置外部で操作した回路へ制御
信号を出力しても、遅れ無効電力量を少なくするよう
に、次をすぐ投入して制御をするので、力率もよくな
り、ひいては電気料金の低減も図れるなど大きな効果が
ある。

【０１１４】実施例１７．さらに、実施例１７では、上
記無効電力、有効電力等の演算用に計測している各線間
電圧Ｖ₁₂とＶ₃₂を用いて、（｜Ｖ₂₃｜／｜Ｖ₁₂｜）≦
０.５ ならば単相２線、（｜Ｖ₃₁｜／｜Ｖ₁₂｜≧１.５
ならば単相３線、前記以外ならば三相３線と判定するよ
うにすることにより、検出する回路を自動判別するので
わざわざ設定する煩わしさがなく、操作・設定の簡単な
わかりやすい装置を提供する。

【０１１５】図１において、計器用変圧器２ａでＶ₁₂の
電圧、計器用変圧器２ｂでＶ₃₂の電圧を計測している。
図１１のステップＳ８００がこれにあたり、前記計測し
た値よりＶ₃₁をステップＳ８０１で算出する。そして、
（｜Ｖ₂₃｜／｜Ｖ₁₂｜）≦０.５ ならば（ステップＳ８
０２）、計測回路は単相２線（ステップＳ８０３）と
し、（｜Ｖ₃₁｜／｜Ｖ₁₂｜）≧１.５ ならば（ステップ
Ｓ８０４）、計測回路は単相３線（ステップＳ８０５）
とし、上記以外であれば三相３線と判定し、さらにＶ₁₂
×ｊＶ₃₂により正相順か逆相順を判定する（ステップＳ
８０６、Ｓ８０７、Ｓ８０８）。このように、計測する
回路の相線を判別することにより有効電力、無効電力を
求める計算式を選択し、各々求める。

【０１１６】従って、上記実施例１７によれば、無効電
力、有効電力等の演算用に計測している各線間電圧Ｖ₁₂
とＶ₃₂を用いて、（｜Ｖ₂₃｜／｜Ｖ₁₂｜）≦０.５ なら
ば単相２線、（｜Ｖ₃₁｜／｜Ｖ₁₂｜≧１.５ ならば単相
３線、前記以外ならば三相３線と判定するようにするこ
とにより、検出する回路を自動判別するので、わざわざ
設定する煩わしさがなく、操作・設定の簡単なわかりや
すい装置を提供できるというメリットがある。

【０１１７】

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１に係
る力率調整装置によれば、設定する項目を目標力率と軽
負荷遮断電力値のみとし、電力系統における電圧と電流
を計測し、その計測値から有効電力、無効電力を演算
し、上記設定された目標力率に基づいて電力系統へコン
デンサを投入するコンデンサ投入点設定値と電力系統か
らコンデンサを切り離すコンデンサ遮断点設定値を演算
し、演算した有効電力値が上記軽負荷遮点電力値を超過
し、かつ演算した無効電力値が上記コンデンサ投入点設
定値を超過すれば上記電力系統にコンデンサを投入する
と共に、演算した無効電力値が上記コンデンサ遮断点設
定値を超過すれば上記電力系統のコンデンサを遮断する
ようにしたので、投入点設定あるいは遮断点設定をする
場合に煩わしい設定が不要となり設定ミスを防ぎハンチ
ング等の不都合を防止することができ、また、無効電
力、有効電力、力率検出回路も不要であり安価な装置の
提供が可能になるという効果を奏する。

【０１１８】また、請求項２に係る力率調整装置によれ
ば、制御するコンデンサの各回路毎に投入／遮断回数を
計数して所定値以上のとき警報を出力するようにしたの
で、予防保全に役立ち、また、保守に好適なものとなる
という効果を奏する。

【０１１９】また、請求項３に係る力率調整装置によれ
ば、演算処理装置により求められる有効電力値のうちの
最小値をメモリに記憶させ、演算した有効電力値のうち
の最小値を求め、上記メモリに記憶された値と比較して
小さい方を上記メモリに記憶させ、その最小値を軽負荷
遮断電力設定値として採用し、軽負荷遮断制御を行うよ
うにしたので、夜間等の軽負荷時にコンデンサが投入し
っ放しになって力率の進みすぎ、あるいは軽負荷時のコ
ンデンサ焼損、リアクトル焼損等を防ぐ軽負荷遮断制御
を設定をしなくても行い得、また、軽負荷遮断電力値が
すぐわかるので、ベース分としての投入に必要なコンデ
ンサ容量もすぐわかるなど設定・操作の簡単なものとな
るという効果を奏する。

【０１２０】また、請求項４に係る力率調整装置によれ
ば、コンデンサ投入点設定値または遮断点設定値を設定
した目標力率とし、コンデンサ遮断点設定値または投入
点設定値を、コンデンサを電力系統へ投入する前後で上
記演算した無効電力値の変化量を上記コンデンサ投入点
設定値から減算もしくはコンデンサ遮断点設定値に加算
して求めるようにし、上記無効電力値の変化量の演算を
上記コンデンサを電力系統へ投入する前後の上記演算し
た有効電力値の変化量が所定の範囲内の時にのみ採用す
るようにすることにより、制御するコンデンサの容量を
設定する必要がないため専門知識がいらないので簡単に
誰にも使い易くなり、設定も不要なので設定用のスイッ
チも不要となるという効果を奏する。

【０１２１】また、請求項５に係る力率調整装置によれ
ば、コンデンサの投入前後の無効電力値の差を算出して
その無効電力値の変化量をコンデンサ容量値とし、その
変化量が所定の範囲を超えて減少した場合はコンデンサ
劣化警報として出力するようにしたので、コンデンサの
予防保全に役立ち保全・保守上でも大きなメリットを与
えるという効果を奏する。

【０１２２】また、請求項６に係る力率調整装置によれ
ば、無効電力値の変化量の演算を、コンデンサ制御が複
数個の時に、制御時間間隔が所定期間より短く連続し、
手動制御による入制御と切制御が所定期間より短く連続
する時には行わないようにしたので、誤算出の防止を図
り、容量値演算の精度を向上させるという効果を奏す
る。

【０１２３】また、請求項７に係る力率調整装置によれ
ば、演算した無効電力値の増加量を算出し、所定値を超
えて増加していれば設定しているタイマ時間を変化させ
てコンデンサを電力系統へ投入させるようにしたので、
急激な負荷立上げ時（操業始業時あるいは昼休憩明け
時）に全数投入されるのに時間が長くかかり、無効電力
量が増える等の不具合や、逆に、負荷の急激な停止時に
全数遮断されるのに時間が長くかかり、進みすぎる不具
合により電圧上昇により機器の寿命を縮めたり、遅れに
よる電気料金の力率割増になるといった不具合を解決す
るのに役立つという効果を奏する。

【０１２４】また、請求項８に係る力率調整装置によれ
ば、投入制御の順序は、自動制御モードにあるコンデン
サで切になっているコンデンサの中からコンデンサ投入
後の遅れの無効電力が０もしくは最小の進み無効電力値
となるよう上記計測値より演算して求めた遅れの無効電
力の値に見合う量のコンデンサを１つ選択して投入し、
遮断制御の順序は、現在自動制御にて投入中のコンデン
サの中から上記計測値より演算して求めた進みの無効電
力値と設定した目標力率から算出した現在の有効電力値
に基づく目標無効電力値との和が等しくなる容量値のコ
ンデンサを１つ選択して遮断するようにしたので、現時
点における最適な容量のコンデンサをサーチして制御す
ることができるため、力率のよい制御が実現でき、電気
料金の節約が図れ、また、制御順位の設定もなくなり操
作も簡単になるという効果を奏する。

【０１２５】また、請求項９に係る力率調整装置によれ
ば、コンデンサ投入前後の無効電力値の変化量によりコ
ンデンサ容量値を算出し、遮断制御では、該容量値が０
ｋｖａｒであるコンデンサを一番最初の遮断順位とする
と共に、未算出のコンデンサを一番最後の遮断順位と
し、かつ投入制御では、容量値が０ｋｖａｒのコンデン
サを除外し、未算出のコンデンサを一番最後に投入する
ようにしたので、効率のよい制御が実現でき、未投入で
ある回路でも判別し次回から制御しないようにするなど
設定をしなくとも判別することができ、操作・設定が簡
単なものとなるという効果を奏する。

【０１２６】また、請求項１０に係る力率調整装置によ
れば、無効電力及び有効電力等の演算用に計測する際、
三相３線式回路で、一相−二相間の線間電圧ドットＶ₁₂
（ドットはベクトル表記を示す）と三相−二相間の線間
電圧ドットＶ₃₂とのベクトル積の値が負の時は正相順、
該積の値が正の時は逆相順として判定するようにしたの
で、逆相順検出用に専用機器もしくは位相検出用の特別
な回路も必要とせず、さらには結線誤りの検出を可能に
するという効果を奏する。

【０１２７】また、請求項１１に係る力率調整装置によ
れば、三相３線式回路では、一相−二相間の線間電圧ド
ットＶ₁₂、二相−三相間の線間電圧ドットＶ₃₂、一相の
線電流ドットＩ₁ 、三相の線電流ドットＩ₃ の計測値に
基づいて有効電力Ｗ₃ と無効電力ｖａｒ₃ とを演算する
と共に、三相４線式回路では、零相−二相間の線間電圧
ドットＶ₂ 、二相の線電流Ｉ₂ をさらに計測して有効電
力Ｗ₄ と無効電力ｖａｒ₄ とを演算するようにしたの
で、三相３線式回路用と三相４線式回路用とで入力結線
用接続端子の共用化、内部計測回路の共用化を図り、三
相４線式回路用に零相−二相間の線間電圧ドットＶ₂ 、
二相の線電流Ｉ₂ の入力結線用接続端子、内部計測回路
を付加すればよいので共用化した安価な結線のわかりや
すい装置を提供することができるという効果を奏する。

【０１２８】また、請求項１２に係る力率調整装置によ
れば、演算処理装置の入力回路を、電力系統における電
圧と電流の計測値を所定の変換比で変換する変換回路と
その変換回路からのアナログ信号をディジタル信号に変
換するＡ／Ｄコンバータとを介して入力する構成とし、
上記変換回路とＡ／Ｄコンバータとのオフセット誤差の
調整に基準信号を入力し、調整前の０ラインと調整後の
０ラインとの差をＢｉ、基準信号の振幅値をＶ_N とした
時、基準信号の波形１周期の振幅値の総和が０となるＢ
ｉを求めて０点調整を行うと共に、フルスケール誤差の
調整については上記基準信号を入力し、該基準信号との
振幅比をＡとした時、波形１周期の実効値が上記基準信
号の値と同じになる振幅比Ａを求めてフルスケール調整
を行うようにしたので、煩わしいボリューム調整がなく
なり、測定機器も不用となり、しかも演算で１周期分に
て行うため瞬時に調整がおわるなど大きなメリットがあ
るという効果を奏する。

【０１２９】また、請求項１３に係る力率調整装置によ
れば、無効電力及び有効電力等の演算用に計測する際、
三相３線式回路で、一相−二相間の線間電圧ドットＶ₁₂
と三相−二相間の線間電圧ドットＶ₃₂との積の値が負の
時は、一相の線電流ドットＩ₁ 、三相の線電流ドットＩ
₃ の計測値に基づいて有効電力Ｗ_A と無効電力ｖａｒ_A
とを三相分検出用の式を用いて演算すると共に、０であ
る時は、一相分検出用の式を用いて有効電力Ｗ_B と無効
電力ｖａｒ_B とを演算するようにしたので、計測回路に
計器用変圧器と計器用変流器が各１個しか使用されてい
ないような平衡回路においても内部で自動判別を行い、
何ら設定することなく判別し、精度よく検出し、力率調
整を行うことを可能にするという効果を奏する。

【０１３０】また、請求項１４に係る力率調整装置によ
れば、制御出力対象回路毎に投入禁止／遮断禁止信号を
入力する入力回路を備え、演算処理装置により、入力の
あった回路に対応する投入または遮断の制御出力を禁止
するようにしたので、装置外部や遠方で操作しても確実
に把握でき重複制御をすることもないし、また、制御し
たことのアンサーバック信号をとることができるなど確
実な制御が実現できるという効果を奏する。

【０１３１】また、請求項１５に係る力率調整装置によ
れば、コンデンサ投入前後の無効電力値の変化量により
コンデンサ容量値を算出し、この時コンデンサを投入す
る前の遅れ無効電力より投入後の遅れ無効電力が大きい
時には、計測値に基づく無効電力の値にかかわらず、投
入したコンデンサを遮断し、無条件に次のコンデンサを
投入するようにしたので、故障した回路や取り払った回
路へ制御信号を出力して投入してもすぐ遮断し切り離す
ので安全な装置を提供するという効果を奏する。

【０１３２】また、請求項１６に係る力率調整装置によ
れば、コンデンサ投入前後の無条件電力値の変化量によ
りコンデンサ容量値を算出し、その容量値が０ｋｖａｒ
の時は投入した直後の投入条件判定用のタイマ時間継続
を通常の時より短くするようにしたので、未投入回路や
装置外部で操作した回路へ制御信号を出力しても、遅れ
無効電力量を少なくするように次をすぐ投入して制御を
するので、力率もよくなり、ひいては電気料金も低減も
図れるなど大きなメリットを有するという効果を奏す
る。

【０１３３】さらに、請求項１７に係る力率調整装置に
よれば、無効電力及び有効電力等の演算用に計測する
際、一相−二相間の線間電圧Ｖ₁₂と三相−二相間の線間
電圧Ｖ₃₂との計測値を用いて三相−一相間の線間電圧Ｖ
₃₁を演算し、（｜Ｖ₂₃｜／｜Ｖ₁₂｜）≦０.５ ならば単
相２線式、（｜Ｖ₃₁｜／｜Ｖ₁₂｜≧１.５ ならば単相３
線式、上記以外ならば三相３線式と判定するようにした
ので、検出する回路を自動判別するのでわざわざ設定す
る煩わしさがなく、操作・設定の簡単なわかりやすい装
置を提供することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る力率調整装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図２】この発明に係る力率調整装置の出力によって力
率改善用コンデンサを投入又は遮断制御す制御回路の構
成図である。

【図３】この発明に係る力率調整装置内の演算処理装置
の動作を示すフローチャートである。

【図４】この発明に係る力率調整装置の各設定値の関係
を示す説明図である。

【図５】この発明の実施例４に係る無効電力とコンデン
サ容量の関係を示す説明図である。

【図６】この発明の実施例６に係るコンデンサ容量算出
のフローチャートである。

【図７】この発明の実施例７に係る投入遮断制御のフロ
ーチャートである。

【図８】この発明の実施例８に係る投入制御のフローチ
ャートである。

【図９】この発明の実施例８に係る投入制御と各設定値
の関係を示す説明図である。

【図１０】この発明の実施例８に係る遮断制御のフロー
チャートである。

【図１１】この発明の実施例８に係る遮断制御と各設定
値の関係を示す説明図である。

【図１２】この発明の実施例９に係る遮断制御（容量
０）のフローチャートである。

【図１３】この発明の実施例９に係る投入制御（容量
０）のフローチャート図である。

【図１４】この発明の実施例１０に係る正相順のベクト
ル図である。

【図１５】この発明の実施例１０に係る逆相順のベクト
ル図である。

【図１６】この発明の実施例１１に係る三相３線式回路
の計測回路接続図である。

【図１７】この発明の実施例１１に係る三相４線式回路
の計測回路接続図である。

【図１８】この発明の実施例１２に係る力率調整装置の
０点調整を示す説明図である。

【図１９】この発明の実施例１２に係る力率調整装置の
フルスケール調整を示す説明図である。

【図２０】この発明の実施例１３に係る力率調整装置の
構成を示すブロック図である。

【図２１】この発明の実施例１４に係る力率調整装置の
構成を示すブロック図である。

【図２２】この発明の実施例１５に係る投入制御のフロ
ーチャートである。

【図２３】この発明の実施例１６に係る投入制御／容量
算出のフローチャートである。

【図２４】この発明の実施例１７に係る計測回路検出の
フローチャートである。

【図２５】従来例に係る力率調整装置を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１００Ａ 力率調整装置 １０１ 第１の変換回路 １０２ 第２の変換回路 １０３ Ａ／Ｄコンバータ １０４ 演算処理装置 １０５ 警報出力回路 １０６ 制御出力リレー部 １０７ 表示部 １０８ 設定部 １０９ Ｅ² ＰＲＯＭ ３００ 無効電力 ３０１ 有効電力 ３０２ 遮断点 ３０３ 投入点 ３０４ 目標力率 ３１０ 軽負荷遮断点設定値 ３０７ （コンデンサ容量）×（所定値）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05F 1/70

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 目標力率と軽負荷遮断電力値を設定する
   設定部と、電力系統における電圧と電流を計測し、その
   計測値から有効電力、無効電力を演算し、上記設定され
   た目標力率に基づいて電力系統へコンデンサを投入する
   コンデンサ投入点設定値を演算すると共に、電力系統か
   らコンデンサを切り離すコンデンサ遮断点設定値を、
   「コンデンサ遮断点設定値＝有効電力×√（１／目標力
   率 ² −１）−ｋ×コンデンサ容量」により演算し（ｋは
   任意の定数）、演算した有効電力値が上記軽負荷遮点電
   力値を超過し、かつ演算した無効電力値が上記コンデン
   サ投入点設定値を超過すれば上記電力系統にコンデンサ
   を投入する制御信号を出力すると共に、演算した無効電
   力値が上記コンデンサ遮断点設定値を超過すれば上記電
   力系統のコンデンサを遮断する制御信号を出力する演算
   処理装置と、上記制御信号に基づいて電力系統にコンデ
   ンサを投入または切り離す制御出力リレー部とを備えた
   力率調整装置。
2. 【請求項２】 上記演算処理装置は、制御するコンデン
   サの各回路毎に投入／遮断回数を計数し、所定の回数に
   なったら警報制御信号を出力すると共に、該警報制御信
   号に基づいて警報を出力する警報出力回路を備えたこと
   を特徴とする請求項１記載の力率調整装置。
3. 【請求項３】 上記演算処理装置により求められる有効
   電力値のうちの最小値を記憶するメモリを備え、上記演
   算処理装置は、演算した有効電力値のうちの最小値を求
   め、上記メモリに記憶された値と比較して小さい方を上
   記メモリに記憶させ、その最小値を上記軽負荷遮断電力
   設定値として採用し、軽負荷遮断制御を行うことを特徴
   とする請求項１記載の力率調整装置。
4. 【請求項４】 上記演算処理装置は、コンデンサ投入点
   設定値または遮断点設定値を設定した目標力率とし、コ
   ンデンサ遮断点設定値または投入点設定値を、コンデン
   サを電力系統へ投入する前後で上記演算した無効電力値
   の変化量を上記コンデンサ投入点設定値から減算もしく
   はコンデンサ遮断点設定値に加算して求めるようにし、
   上記無効電力値の変化量の演算を上記コンデンサを電力
   系統へ投入する前後の上記演算した有効電力値の変化量
   が所定の範囲内の時にのみ採用することを特徴とする請
   求項１記載の力率調整装置。
5. 【請求項５】 上記演算処理装置は、上記コンデンサを
   投入し、投入前後の無効電力値の差を算出して上記無効
   電力値の変化量をコンデンサ容量値とし、その変化量が
   所定の範囲を超えて減少した場合はコンデンサ劣化警報
   として出力することを特徴とする請求項４記載の力率調
   整装置。
6. 【請求項６】 上記演算処理装置は、上記無効電力値の
   変化量の演算を、コンデンサ制御が複数個の時に、制御
   時間間隔が所定期間より短く連続し、手動制御による入
   制御と切制御が所定期間より短く連続する時には行わな
   いことを特徴とする請求項４または５記載の力率調整装
   置。
7. 【請求項７】 上記演算処理装置は、上記演算した無効
   電力値の増加量を算出し、所定値を超えて増加していれ
   ば設定しているタイマ時間を変化させてコンデンサを電
   力系統へ投入させることを特徴とする請求項１記載の力
   率調整装置。
8. 【請求項８】 上記演算処理装置は、投入制御の順序
   は、自動制御モードにあるコンデンサで切になっている
   コンデンサの中からコンデンサ投入後の遅れの無効電力
   が０もしくは最小の進み無効電力値となるよう上記計測
   値より演算して求めた遅れの無効電力の値に見合う量の
   コンデンサを１つ選択して投入し、遮断制御の順序は、
   現在自動制御にて投入中のコンデンサの中から上記計測
   値より演算して求めた進みの無効電力値と設定した目標
   力率から算出した現在の有効電力値に基づく目標無効電
   力値との和が等しくなる容量値のコンデンサを１つ選択
   して遮断することを特徴とする請求項１記載の力率調整
   装置。
9. 【請求項９】 上記演算処理装置は、コンデンサ投入前
   後の無効電力値の変化量によりコンデンサ容量値を算出
   し、遮断制御では、該容量値が０ｋｖａｒであるコンデ
   ンサを一番最初の遮断順位とすると共に、未算出のコン
   デンサを一番最後の遮断順位とし、かつ投入制御では、
   容量値が０ｋｖａｒのコンデンサを除外し、未算出のコ
   ンデンサを一番最後に投入することを特徴とする請求項
   １記載の力率調整装置。
10. 【請求項１０】 上記演算処理装置は、上記無効電力及
    び有効電力等の演算用に計測する際、三相３線式回路
    で、一相−二相間の線間電圧ドットＶ₁₂（ドットはベク
    トル表記を示す）と三相−二相間の線間電圧ドットＶ₃₂
    との下記に示す積の値が負の時は正相順、該積の値が正
    の時は逆相順として判定する 【数１】 ことを特徴とする請求項１記載の力率調整装置。
11. 【請求項１１】 上記演算処理装置は、三相３線式回路
    では、一相−二相間の線間電圧ドットＶ₁₂（ドットはベ
    クトル表記を示す）、二相−三相間の線間電圧ドットＶ
    ₃₂、一相の線電流ドットＩ₁ 、三相の線電流ドットＩ₃
    の計測値に基づいて有効電力Ｗ₃ と無効電力ｖａｒ₃ と
    を下式により演算すると共に、三相４線式回路では、零
    相−二相間の線間電圧ドットＶ₂ 、二相の線電流Ｉ₂ を
    さらに計測して有効電力Ｗ₄ と無効電力ｖａｒ₄ とを下
    式により演算する 【数２】 ことを特徴とする請求項１記載の力率調整装置。
12. 【請求項１２】 上記演算処理装置は、電力系統におけ
    る電圧と電流の計測値を所定の変換比で変換する変換回
    路とその変換回路からのアナログ信号をディジタル信号
    に変換するＡ／Ｄコンバータとを介して入力する構成と
    し、上記変換回路とＡ／Ｄコンバータとのオフセット誤
    差の調整に基準信号を入力し、調整前の０ラインと調整
    後の０ラインとの差をＢｉ、基準信号の振幅値をＶ_N と
    した時、下式に示す基準信号の波形１周期の振幅値の総
    和が０となるＢｉを求めて０点調整を行うと共に、フル
    スケール誤差の調整については上記基準信号を入力し、
    該基準信号との振幅比をＡとした時、波形１周期の実効
    値が上記基準信号の値と同じになる下記に示す振幅比Ａ
    を求めてフルスケール調整を行う 【数３】 ことを特徴とする請求項１記載の力率調整装置。
13. 【請求項１３】 上記演算処理装置は、上記無効電力及
    び有効電力等の演算用に計測する際、三相３線式回路
    で、一相−二相間の線間電圧ドットＶ₁₂（ドットはベク
    トル表記を示す）と三相−二相間の線間電圧ドットＶ₃₂
    との下記に示す積の値が負の時は、一相の線電流ドット
    Ｉ₁ 、三相の線電流ドットＩ₃ の計測値に基づいて有効
    電力Ｗ_A と無効電力ｖａｒ_A とを下式に示す三相分検出
    用の式を用いて演算すると共に、０である時は、下記に
    示す一相分検出用の式を用いて有効電力Ｗ_B と無効電力
    ｖａｒ_B とを演算する 【数４】 ことを特徴とする請求項１記載の力率調整装置。
14. 【請求項１４】 制御出力対象回路毎に投入禁止／遮断
    禁止信号を入力する入力回路を備え、上記演算処理装置
    は、入力のあった回路に対応する投入または遮断の制御
    出力を禁止することを特徴とする請求項１記載の力率自
    動調整装置。
15. 【請求項１５】 上記演算処理装置は、コンデンサ投入
    前後の無効電力値の変化量によりコンデンサ容量値を算
    出し、この時コンデンサを投入する前の遅れ無効電力よ
    り投入後の遅れ無効電力が大きい時には、計測値に基づ
    く無効電力の値にかかわらず、投入したコンデンサを遮
    断し、無条件に次のコンデンサを投入することを特徴と
    する請求項１記載の力率調整装置。
16. 【請求項１６】 上記演算処理装置は、コンデンサ投入
    前後の無条件電力値の変化量によりコンデンサ容量値を
    算出し、その容量値が０ｋｖａｒの時は投入した直後の
    投入条件判定用のタイマ時間継続を通常の時より短くす
    ることを特徴とする請求項１記載の力率調整装置。
17. 【請求項１７】 上記演算処理装置は、上記無効電力及
    び有効電力等の演算用に計測する際、一相−二相間の線
    間電圧Ｖ₁₂と三相−二相間の線間電圧Ｖ₃₂との計測値を
    用いて三相−一相間の線間電圧Ｖ₃₁を演算し、（｜Ｖ₂₃
    ｜／｜Ｖ₁₂｜）≦０.５ ならば単相２線式、（｜Ｖ₃₁｜
    ／｜Ｖ₁₂｜≧１.５ ならば単相３線式、上記以外ならば
    三相３線式と判定することを特徴とする請求項１記載の
    力率調整装置。