JP6070059B2 - Reactive power compensator control method and control apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、炉状態に応じて昇降制御される電極を有する電気炉が負荷として存在する電力系統において負荷の無効電力によって発生する電圧フリッカを抑制するために、電力系統に接続した無効電力補償装置を制御する無効電力補償装置の制御方法および制御装置に関する。 The present invention relates to a reactive power compensator connected to an electric power system in order to suppress voltage flicker generated by reactive power of the load in an electric power system in which an electric furnace having an electrode that is controlled to move up and down according to the furnace state exists as a load. The present invention relates to a control method and a control device for a reactive power compensator for controlling the power.
炉状態に応じて昇降制御される電極を有する電気炉、いわゆるアーク炉が負荷として存在する電力系統では、負荷の無効電力によって発生する電圧フリッカを抑制するために、無効電力補償装置が設置される。 In an electric power system in which an electric furnace having electrodes that are controlled to move up and down according to the furnace state, a so-called arc furnace exists as a load, a reactive power compensator is installed in order to suppress voltage flicker generated by the reactive power of the load. .
図2に、この種の無効電力補償装置の一例を示す。図2においては、電力系統2に系統インピーダンス3を介して接続されているアーク炉負荷4に無効電力補償装置1が並列接続されている。この無効電力補償装置1は、サイリスタ5、リアクトル6、コンデンサ7、変成器8、変流器9、制御装置13から構成されている。無効電力補償装置1の動作としては、電圧フリッカを抑制するために、負荷4が発生する無効電力を補償する。負荷4が発生する無効電力Qf、無効電力補償装置1の無効電力をQt、系統の無効電力をQs(=Qf−Qt)とすると、Qt=Qfとなるように無効電力補償装置を制御することで系統の無効電力Qs=0となり、系統電圧の電圧変動を抑制することができ、電圧フリッカを抑制することができる。
FIG. 2 shows an example of this type of reactive power compensator. In FIG. 2, a
無効電力補償装置を負荷の無効電力に応じて制御するために、負荷の無効電力を急峻に変動する無効電力成分と、比較的ゆっくり変動する無効電力成分とに分離して検出し、両無効電力成分に基づいて、補償すべき無効電力を指令する制御装置は公知である(例えば、特許文献1参照)。この公知の制御装置を図3に示す。図3の制御装置13は図2の無効電力補償装置1の制御装置13として用いられ、従って、図3における変成器8、変流器9は図2のものに対応する。変成器8は系統電圧Vsを検出し、変流器9は負荷電流Ifを検出する。制御装置13は、無効電力検出回路10および11、減算器14、余力容量演算器15、点弧角制御回路12によって構成されている。
In order to control the reactive power compensator according to the reactive power of the load, the reactive power of the load is detected by separating it into a reactive power component that changes sharply and a reactive power component that changes relatively slowly. Control devices that command reactive power to be compensated based on components are known (see, for example, Patent Document 1). This known control device is shown in FIG. The
検出された系統電圧Vsおよび負荷電流Ifを用いて、無効電力検出回路10が負荷4の無効電力Q1を演算し、無効電力検出回路11が負荷4の比較的ゆっくりと変動する無効電力Q2を演算する。従って、減算器14において、無効電力検出回路10が演算した負荷4の無効電力Q1から、無効電力演算回路11が演算した比較的ゆっくりと変動する無効電力Q2を減算することにより、負荷4の急峻に変動する無効電力成分ΔQ(Q1−Q2)を求めることができる。結果的に、負荷4の無効電力Q1が、急峻に変動する無効電力成分ΔQと比較的ゆっくりと変動する無効電力成分Q2とを含むことになり、負荷の無効電力Q1が、急峻に変動する無効電力成分ΔQと、比較的ゆっくり変動する無効電力成分Q2とに分離して検出されているといえる。
Using the detected system voltage Vs and the load current If, the reactive
ここで、無効電力を補償するにあたり、負荷4の無効電力Q1(=ΔQ+Q2)を補償する方法と、負荷4の急峻に変動する無効電力ΔQを補償する方法との2通りがあることになるが、フリッカを抑制する場合、急峻に変動する無効電力ΔQを補償すればよい。しかし、比較的ゆっくりと変動する無効電力Q2が残るため補償後の力率は良くならない。また、負荷4の無効電力Q1を補償する場合は、力率は良くなるが、無効電力補償装置1の補償容量には経済的な設計上から限界があるためフリッカを抑制するには充分ではない。このため、従来技術は、急峻に変動する無効電力を補償することでフリッカを抑制し、余力があれば、力率の補償まで行なうという方法である。
Here, in compensating reactive power, there are two methods: a method of compensating reactive power Q1 (= ΔQ + Q2) of the
そのために、図3に示すとおり余力容量演算回路15が設けられている。余力容量演算回路15は、両無効電力検出器10および11の演算出力を用いて、無効電力補償装置1の余力容量を演算し、その演算した余力容量の限度内で、比較的ゆっくり変動する無効電力成分Q2の一部又は全部を追加補償分として加算器16に入力する。余力容量演算回路15は、急峻に変動する無効電力成分ΔQのみを補償した場合の無効電力補償装置1の余力容量値を演算する演算部と、当該余力容量値を上回らないように比較的ゆっくり変動する無効電力成分Q2を制限して出力する制限部とで構成することができるが、その具体的な構成例は、先に挙げた特許文献1を参照されたい。
For this purpose, a surplus
加算器16において、余力容量演算回路15が演算した追加補償分を、急峻に変動する無効電力成分ΔQに対して加算することで、補償すべき無効電力の指令値が求められる。この指令値に基づいて点弧角制御回路12が点弧角指令αを演算し、この点弧角指令αに従って無効電力補償装置1のサイリスタ5が点弧制御される。例えば、余力容量演算回路15が演算した追加補償分が零のときは、即ち余力が全くないときは、急峻に変動する無効電力成分ΔQのみが補償され、そうでない場合は、急峻に変動する無効電力成分ΔQのみならず、容量演算回路15が演算した追加補償分に応じて、比較的ゆっくり変動する無効電力成分Q2の一部又は全部が補償される。
The
一方、図2に示された負荷4は、スクラップ鉄などをアークによって溶かして再生させる設備としての電気炉を示しており、この電気炉の一例が図4に示されている。図4の電気炉4は、変流器32、炉用変圧器31、電極33、炉体34、変流器17、変成器18、電極33を昇降させる電極昇降装置30、電極昇降装置30を構成する電動機に電極33の速度制御に必要な電力を供給する電極昇降制御装置35で構成される。電極昇降制御装置35は、アーク状態演算回路19、整流回路20、比較回路21,23、設定器22、24、タイマ25、フリップフロップ26、切替器27、設定器28、昇降制御回路29から構成されている。
On the other hand, the
アーク状態演算回路19は、変成器18で検出したアーク電圧と、変流器17で検出したアーク電流とからインピーダンスを演算し、このインピーダンスが設定値よりも小さくなったときには電極33を上昇させる速度指令値を出力し、逆にインピーダンスが設定値よりも大きくなったときには電極33を下降させる速度指令値を出力する。
The arc
変流器32によって検出されたアーク炉に流れる電流が整流回路20で整流され、整流回路20の出力値が比較回路21および23に導かれる。比較回路21は、整流回路20の出力値が設定器22で設定された上限値(例えば、110%程度)を上回ったとき動作し、比較回路23は、整流回路20の出力値が設定器24で設定された下限値(例えば、80%程度)を下回っているときに動作する。比較回路21が動作したときにタイマ25が起動し、タイマ25は比較回路21が動作している期間が所定の時限(例えば、3秒程度)以上になると動作する。フリップフロップ26は、タイマ25が動作したときにセットされ、比較回路23が動作したときにリセットされる。
The current flowing through the arc furnace detected by the
切替器27は、フリップフロップ26がセット状態のときには設定器28で設定された速度指令値を選択して出力し、フリップフロップ26がリセット状態のときにはアーク状態演算回路19で演算された速度指令値を選択して出力する。設定器28においては、電極33の所定の引き上げ速度指令値(最大値)が設定されている。昇降制御回路29は、切替器27が出力する速度指令値に基づいて電極昇降装置30を介して電極33の昇降を制御する。従って、フリップフロップ26がセット状態のときには、電極33の引上げ速度指令値(最大値)による急速上昇指令に基づいて電極33が急速に上昇させられる。これによって、例えばアーク炉においてスクラップが電極33に接触する現象(山崩れ現象)によって生じる過電流の継続期間を最小限にし、図示されていない炉用遮断器がトリップするのを防止している。ここで、一般に、スクラップを溶かす期間には山崩れ現象が頻繁に発生し、この期間のフリッカ発生は多いことが言われている。
The
上述の従来技術は、フリッカおよび力率を補償するために負荷4の急峻に変動する無効電力を補償する場合と、負荷4の無効電力を補償する場合の補償モードを有していることになるが、その切替は負荷4の無効電力から装置余力容量に応じて行なわれる。しかし、この場合、装置余力容量等の演算に時間がかかってしまい、本来、急峻な変動の無効電力を補償するべき時点で、切替が遅れることで、最適な補償ができず、補償性能を低下させてしまうことが懸念される。
The above-described conventional technology has a compensation mode for compensating for the rapidly varying reactive power of the
本発明の課題は、装置余力容量等の演算に時間がかかってしまい、本来、急峻な変動の無効電力を補償するべき時点で、切替が遅れることで、最適な補償ができず、補償性能を低下させてしまうという従来技術における問題点を解消した無効電力補償装置の制御方法および制御装置を提供することにある。 The problem of the present invention is that it takes time to calculate the device remaining capacity, etc., and at the point of time when the reactive power of the steep fluctuation should be compensated, the switching is delayed, so that the optimum compensation cannot be performed and the compensation performance is reduced. An object of the present invention is to provide a control method and a control device for a reactive power compensator that solves the problem in the prior art that it is reduced.
前記課題は、方法発明に関しては、請求項1に記載の無効電力補償装置の制御方法によって解決され、装置発明に関しては、請求項4記載の無効電力補償装置の制御装置によって解決される。方法発明および装置発明に関する好ましい実施形態もしくは発展形態はそれぞれの従属項に記載されている。
The problem is solved by the reactive power compensator control method according to
本発明は、炉状態に応じて昇降制御される電極を有する電気炉においては、スクラップを溶かす期間には山崩れ現象が頻繁に発生し、この期間のフリッカ発生が多く、そして、このような期間には電極が頻繁に通常よりも高い速度で指令されることに着目して、電気炉の電極昇降制御のための速度指令値が予め与えられた限界値を上回ったことをもって、フリッカ発生の予兆としてとらえることができるという認識から出発し、このような際に直ちに、比較的ゆっくり変動する無効電力成分の補償を一時的に中断して、急峻に大きく変動する無効電力のみを補償するよう、補償すべき無効電力を切替えるならば、フリッカ抑制を犠牲にすることなく可能な限りの力率改善を保証して、最適な補償を実現することができるという技術思想に想到したものである。 According to the present invention, in an electric furnace having electrodes that are controlled to move up and down according to the furnace state, a landslide phenomenon frequently occurs during the period of melting the scrap, and flickering frequently occurs during this period. Paying attention to the fact that the electrode is frequently commanded at a higher speed than usual, the fact that the speed command value for the electrode raising / lowering control of the electric furnace exceeds the predetermined limit value, as a sign of flicker occurrence Starting from the recognition that it can be captured, immediately compensate for the reactive power component that fluctuates relatively slowly in such a case, and compensate so that only the reactive power that fluctuates sharply greatly is compensated. If the reactive power to be switched is switched to the technical idea, it is possible to guarantee the power factor improvement as much as possible without sacrificing flicker suppression and realize optimal compensation. Those were.
従って、本発明による制御方法は、炉状態に応じて昇降制御される電極を有する電気炉が負荷として存在する電力系統において負荷の無効電力によって発生する電圧フリッカを抑制するために、電力系統に接続した無効電力補償装置を制御する制御方法において、負荷の無効電力を急峻に変動する無効電力成分と比較的ゆっくり変動する無効電力成分とに分離して検出し、常時は、急峻に変動する無効電力成分のみならず比較的ゆっくり変動する無効電力成分の全部又は一部を含めて補償しておき、電気炉の電極昇降制御のための速度指令値が予め与えられた限界値を上回った際に、一定時間の間、急峻に変動する無効電力成分のみを補償するように、補償すべき無効電力を切替えることを特徴とする。 Therefore, the control method according to the present invention is connected to the electric power system in order to suppress voltage flicker generated by reactive power of the load in the electric power system in which an electric furnace having an electrode that is controlled to move up and down according to the furnace state exists as a load. In the control method for controlling the reactive power compensator, the reactive power of the load is detected by separating it into a reactive power component that fluctuates rapidly and a reactive power component that fluctuates relatively slowly. Compensating including not only the component but also all or part of the reactive power component that fluctuates relatively slowly, when the speed command value for the electrode lifting control of the electric furnace exceeds a predetermined limit value, The reactive power to be compensated is switched so as to compensate only for the reactive power component that fluctuates sharply for a certain period of time.
本発明による制御方法は、急峻に変動する無効電力成分のみを補償する一定の時間以外の常時において、比較的ゆっくり変動する無効電力成分に関して、一部でなくて常に全部を補償する場合を一実施形態として含む。しかし、この場合には一般に無効電力補償装置の容量を大きく設計しなければならない。無効電力補償装置の経済的設計のためには、比較的ゆっくり変動する無効電力成分は常に全部ではなく、その都度の余力容量値に応じて可変とする従来の制御方法を併用することが好ましい。そこで、本発明の実施形態に従って、急峻に変動する無効電力成分のみを補償した場合の無効電力補償装置の余力容量値を演算し、常時における比較的ゆっくり変動する無効電力成分の補償については、その演算した余力容量値の制限内で補償するとよい。この場合に、急峻に変動する無効電力成分のみの補償への切替は、前記余力容量値を強制的に零に切替えることによって簡単に行なうことができる。 The control method according to the present invention implements a case where not all but a part of the reactive power component that changes relatively slowly is always compensated at all times other than a fixed time for compensating only the reactive power component that changes sharply. Including as a form. However, in this case, in general, the capacity of the reactive power compensator must be designed large. For economical design of the reactive power compensator, it is preferable to use a conventional control method in which reactive power components that change relatively slowly are not always all, but can be varied according to the remaining capacity value each time. Therefore, according to the embodiment of the present invention, the surplus capacity value of the reactive power compensator when only the reactive power component that changes sharply is compensated is calculated. Compensation should be made within the limits of the calculated surplus capacity value. In this case, switching to compensation of only the reactive power component that changes sharply can be easily performed by forcibly switching the remaining capacity value to zero.
本発明による制御装置は、炉状態に応じて昇降制御される電極を有する電気炉が負荷として存在する電力系統において負荷の無効電力によって発生する電圧フリッカを抑制するために、電力系統に接続した無効電力補償装置を制御する制御装置において、
負荷の無効電力を急峻に変動する無効電力成分と比較的ゆっくり変動する無効電力成分とに分離して検出する無効電力検出手段と、
前記電気炉の電極昇降制御装置内で電極の昇降制御のために演算される速度指令値を受け取って予め設定した限界値と比較する比較手段と、
速度指令値が限界値を越えた際に前記比較手段が発生する出力信号に応答して一定時間持続する時限信号を発生する時限手段と、
常時は、急峻に変動する無効電力成分のみならず比較的ゆっくり変動する無効電力成分の全部又は一部を含めた無効電力を補償無効電力指令値として選択し、前記時限手段が時限信号を発生している間は、急峻に変動する無効電力成分のみを補償無効電力指令値として選択する切替手段と、
前記切替手段によって選択された補償無効電力指令値に基づいて無効電力補償装置のための制御信号を生成する制御手段と、を有することを特徴とする。
Control apparatus according to the present invention, in order to suppress the voltage flicker caused by reactive power of the load in a power system electric furnace having an electrode for elevation control in accordance with a furnace condition exists as a load was connected to the electric power system In the control device that controls the reactive power compensator,
Reactive power detection means for detecting the reactive power component of the load by separating it into a reactive power component that fluctuates sharply and a reactive power component that fluctuates relatively slowly;
Comparison means for receiving a speed command value calculated for electrode elevation control in the electrode elevation control device of the electric furnace and comparing it with a preset limit value;
A timing means for generating a timed signal that lasts for a certain time in response to an output signal generated by the comparing means when the speed command value exceeds a limit value;
Normally, reactive power including all or part of reactive power components that fluctuate slowly as well as reactive power components that fluctuate steeply is selected as a compensation reactive power command value, and the timing means generates a time signal. Switching means for selecting only the reactive power component that varies sharply as the compensation reactive power command value,
Control means for generating a control signal for the reactive power compensator based on the compensation reactive power command value selected by the switching means.
本発明による制御装置は、一実施形態によれば、更に、急峻に変動する無効電力成分のみを補償した場合の無効電力補償装置の余力容量値を演算する演算部と、当該余力容量値を上回らないように、比較的ゆっくり変動する無効電力成分を制限して出力する出力制限部とからなる余力容量演算手段と、
急峻に変動する無効電力成分に前記制限部の出力を加算して、前記切替手段が常時において選択すべき補償無効電力指令値として出力する加算手段と、を有する。
Control apparatus according to the present invention, according to one embodiment, further, a calculator for calculating the surplus capacity value of the reactive power compensator in the case of compensating for only the reactive power component varying rapidly, the margin capacitance value A surplus capacity calculation means comprising an output limiting unit that limits and outputs a reactive power component that fluctuates relatively slowly so as not to exceed,
Adding means for adding the output of the limiting unit to the reactive power component that fluctuates sharply and outputting as a compensated reactive power command value to be selected by the switching means at all times.
本発明による制御方法によれば、常時は、急峻に変動する無効電力成分のみならず比較的ゆっくり変動する無効電力成分の全部又は一部を含めて補償しておき、電気炉の電極昇降制御のための速度指令値が予め与えられた限界値を上回った際に、一定時間の間、急峻に変動する無効電力成分のみを補償するように、補償すべき無効電力を切替えることによって、フリッカの原因となる急峻に変動する負荷の無効電力成分に対する補償に最大限の能力を発揮できる動作モードへ直ちに移行することができる。従って、常時は力率改善を含めた無効電力補償動作をさせながらも、フリッカの抑制にとって肝心な期間には遅れなくフリッカの抑制のために最適な無効電力補償動作に移行させて、十分な補償性能を発揮させることができる。更に、無効電力補償装置の容量限界を考慮してその都度の余力容量を求め、その制限内で力率改善を図りながらフリッカを抑制する従来の制御方法と併用することができ、従来方法における余力容量演算に起因する応答遅れの問題を解消して、補償性能の一層の向上を実現することができる。 According to the control method according to the present invention, compensation is made including all or part of the reactive power component that fluctuates relatively slowly as well as the reactive power component that fluctuates abruptly. Cause the flicker by switching the reactive power to be compensated so as to compensate only for the reactive power component that fluctuates sharply for a certain period of time when the speed command value for this exceeds a predetermined limit value. It is possible to immediately shift to an operation mode in which the maximum capability can be exhibited for compensation for the reactive power component of the load that fluctuates rapidly. Therefore, while performing reactive power compensation operation including power factor improvement at all times, it shifts to the optimum reactive power compensation operation for flicker suppression without delay in the important period for flicker suppression, and sufficient compensation Performance can be demonstrated. Furthermore, it can be used in combination with a conventional control method that suppresses flicker while improving the power factor within the limit by obtaining the remaining capacity in consideration of the capacity limit of the reactive power compensator. It is possible to solve the problem of response delay caused by the capacity calculation and to further improve the compensation performance.
図1は無効電力補償装置の制御装置の本発明による実施例を示す。図1乃至4において互いに対応する構成要素には同一符号が付されている。図1において、1は無効電力補償装置であり、これの主回路は図2に示したとおりサイリスタ5、リアクトル6およびコンデンサ7から構成されており、系統インダクタンス3を有する電力系統2において、負荷4に対して並列に接続されている。図1には、負荷4が、図4と全く同じ構成の負荷4として示されている。
FIG. 1 shows an embodiment of a control device for a reactive power compensator according to the present invention. Components corresponding to each other in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 1,
負荷4は、炉体34、電極33、炉用変圧器31および電極昇降装置30、電極昇降制御装置35、変流器32、変流器17および変成器18から構成されたアーク炉であり、電極昇降制御装置35の入力側には、一方では変流器32で検出した負荷電流を整流して直流信号に変換する整流回路20が設けられており、他方では変流器17および変成器18で検出したアーク電流およびアーク電圧から求めたインピーダンスに応じて電極昇降制御のための速度指令値を演算するアーク状態演算回路19が設けられている。アーク状態演算回路19は、求めたインピーダンスが設定値よりも小さくなったときには電極33を上昇させる速度指令値を出力し、逆にインピーダンスが設定値よりも大きくなったときには電極33を下降させる速度指令値を出力する。アーク状態演算回路19の出力は、切替器27を介して速度指令値Ndとして昇降制御回路29に入力される。昇降制御回路29は、速度指令値Ndに従って電極昇降装置30の電動機に必要な電力を供給する。
The
アーク炉において過電流が発生した際には、その過電流の継続期間を最小限にするために、所定の引上げ速度指令値(最大値)によって電極33の急速上昇が実行される。この目的のために、設定器28には、電極33の急速上昇のための速度指令値(最大値)が設定されており、昇降制御回路29の入力される速度指令値Ndは、切替器27によって、アーク状態演算回路19で演算される速度指令値から、設定器28で設定された速度指令値へ切替えることができる。
When an overcurrent occurs in the arc furnace, the
過電流を判別するために、前記変流器32および整流回路20によって直流信号に変換された負荷電流検出値が、比較器21および23において、設定器22で設定された上限値(例えば、110%程度)および設定器24で設定された下限値(例えば、80%程度)と比較される。比較器21は負荷電流検出値が前記上限値を上回った際に動作してタイマ25を起動し、タイマ25は比較器21が動作している期間が所定の時限(例えば、3秒程度)以上になると動作してフリップフロップ26をセットする。比較器21は負荷電流検出値が前記下限値を下回った際に動作してフリップフロップ26をリセットする。切替器27は、昇降制御回路29に入力すべき速度指令値Ndとして、フリップフロップ26のリセット状態ではアーク状態演算回路19によって演算された速度指令値を選択し、フリップフロップ26のセット状態では設定器28によって設定された電極急速上昇のための速度指令値(最大値)を選択する。これによって、例えばアーク炉においてスクラップが電極33に接触する現象(山崩れ現象)によって生じる過電流の継続期間を最小限にし、図示されていない炉用遮断器がトリップするのを防止している。
In order to determine the overcurrent, the load current detection value converted into a DC signal by the
無効電力補償装置1の制御装置13は、無効電力検出手段として、系統電圧Vsを検出器する変成器8と負荷電流Ifを検出する変流器9のほかに、2つの無効電力検出回路10および11と、減算器14とを有する。検出される電圧Vsおよび負荷電流Ifから、一方の無効電力検出回路10は負荷4の無効電力Q1を検出し、他方の無効電力検出回路11は負荷4の比較的ゆっくり変動する無効電力成分Q2を検出する。
The
この比較的ゆっくり変動する無効電力成分Q2は、装置の仕様にしたがって適宜に選定した、電源周波数よりも低い電源電圧のフリッカにほとんど影響を与えない周波数以下、例えば、1Hz以下の周波数で変動する無効電力成分とすることができるが、これに限るものではない。 The reactive power component Q2 that changes relatively slowly is appropriately selected according to the specifications of the apparatus, and is a reactive power that fluctuates below a frequency that hardly affects the flicker of the power supply voltage lower than the power supply frequency, for example, a frequency that is 1 Hz or less. Although it can be set as an electric power component, it is not restricted to this.
減算器14は、負荷4の無効電力Q1から、負荷4の比較的ゆっくり変動する無効電力成分Q2を減算することによって、負荷4の急峻に変動する無効電力成分ΔQ(=Q1−Q2)を演算する。従って、無効電力検出回路10によって検出される負荷4の無効電力Q1は、負荷4の急峻に変動する無効電力成分ΔQと、負荷4の比較的ゆっくり変動する無効電力成分Q2とを含んでいる(Q1=ΔQ+Q2)。それゆえ、無効電力検出回路10、11および減算器14は、負荷4の無効電力Q1を、負荷4の急峻に変動する無効電力成分ΔQと、負荷4の比較的ゆっくり変動する無効電力成分Q2とに分離して検出する無効電力検出手段を構成している。
The
制御装置13は、上記無効電力検出手段のほかに、点弧角制御回路12、比較器38およびタイマ36を有する。切替器37は、上記無効電力検出手段によって検出された無効電力もしくはその成分から補償すべき無効電力、即ち補償無効電力指令値を選択する。切替器37によって、常時は無効電力検出回路10によって検出された負荷の無効電力Q1(=ΔQ+Q2)が選択されて補償無効電力指令値として点弧角制御回路12に入力される。点弧角制御回路12は、入力された補償無効電力指令値を点弧角指令αに変換して、無効電力補償装置1のサイリスタ5を制御する。
The
本発明に従って、比較器38には、先に説明した電極昇降制御装置35において演算される電極昇降制御のための速度指令値Ndが入力される。比較器38は、速度指令値Ndを、内部の設定器において設定されている限界値と比較し、その速度指令値の大きさが当該限界値を上回っている際には、タイマ36を起動する出力信号を発生する。起動されたタイマ36は、予め設定された一定時間だけ動作する時限信号を発生する。その途中で速度指令値Ndが限界値を下回っても、その時限信号が発生している間は、前述の切替器37は、減算器14からの急峻に変動する無効電力成分ΔQを選択して、これを補償無効電力指令値として点弧角制御回路12に入力する。
従って、制御装置13は、負荷の無効電力Q1を急峻に変動する無効電力成分ΔQと、比較的ゆっくり変動する無効電力成分Q2とに分離して検出し、常時は、負荷の無効電力Q1(=ΔQ+Q2)を補償しておき、電気炉の電極昇降制御のために演算される電極の速度指令値Ndが予め設定した限界値を越えた際に、一定時間の間、急峻に変動する無効電力成分のみを補償するように、補償すべき無効電力(補償無効電力指令値)を切替えるものである。これによって、常時はフリッカ抑制と同時に力率改善を図りながらも、必要なときには遅れなく、フリッカ抑制にとって最善の補償を可能にする態勢に移行することができる。このように、フリッカの発生の多い期間は急峻に変動する無効電力成分ΔQのみを補償することによって効果的にフリッカを補償することができる。
In accordance with the present invention, the comparator 38 receives a speed command value Nd for electrode elevation control calculated in the electrode
Therefore, the
図1の制御装置13は、急峻に変動する無効電力成分ΔQのみを補償する一定の時間以外の常時において、比較的ゆっくり変動する無効電力成分Q2に関して、一部でなくて常に全部を補償することを前提としているが、この場合には一般に無効電力補償装置の容量を大きく設計しなければならない。無効電力補償装置の経済的設計のためには、比較的ゆっくり変動する無効電力成分は常に全部を補償対象とするのではなく、その都度の余力容量値に応じて一部に補償対象を制限する従来の制御方法と併用することが好ましい。そこで、本発明の実施形態に従って、急峻に変動する無効電力成分のみを補償した場合の無効電力補償装置の余力容量値を演算し、常時における比較的ゆっくり変動する無効電力成分については、その演算した余力容量値の制限内で補償するとよい。急峻に変動する無効電力成分のみの補償への切替は、前記余力容量値を強制的に零に切替えることによって行なうことができる。
The
従来の制御装置13(図3)の余力容量演算回路15は、既述の如く、急峻に変動する無効電力成分ΔQのみを補償した場合の装置1の余力容量値を演算する演算部と、当該余力容量値を上回らないように比較的ゆっくり変動する無効電力成分Q2を制限して出力する制限部とで構成することができる。従って、本発明による制御装置13の変形例では、減算器14からの急峻に変動する無効電力成分ΔQと前記制限部からの出力とを加算する加算手段を設け、この加算手段の出力を補償無効電力指令値として点弧角制御回路12に入力することによって、常時は、急峻に変動する無効電力成分ΔQのみならず、比較的ゆっくり変動する無効電力成分Q2の一部又は全部を補償することを可能にしている。この場合に、急峻に変動する無効電力成分ΔQのみの補償への切替は、タイマ36の時限信号に応答する切替器によって、前記制限部の出力を強制的に零に切替えることによって行なうのが簡単である。
As described above, the surplus
1 無効電力補償装置
2 電力系統
3 系統インピーダンス
4 負荷
5 サイリスタ
6 リアクトル
7 コンデンサ
8 変成器
9 変流器
10 無効電力検出回路
11 無効電力検出回路
12 点弧角制御回路
13 制御装置
14 減算器
15 余力容量演算器
16 加算器
17 変流器
18 変成器
19 アーク状態演算器
20 整流回路
21 比較器
22 設定器
23 比較器
24 設定器
25 タイマ
26 フリップフロップ
27 切替器
28 設定器
29 昇降制御回路
30 電極昇降装置
31 炉用変圧器
32 変流器
33 電極
34 炉体
35 電極昇降制御装置
36 タイマ
37 切替器
38 比較器
1
Claims (6)
負荷の無効電力を急峻に変動する無効電力成分と、比較的ゆっくり変動する無効電力成分とに分離して検出し、
常時は、急峻に変動する無効電力成分のみならず比較的ゆっくり変動する無効電力成分の全部又は一部を含めて補償しておき、電気炉の電極昇降制御のために演算される電極の速度指令値が予め設定した限界値を越えた際に、一定時間の間、急峻に変動する無効電力成分のみを補償するように、補償すべき無効電力を切替えることを特徴とする無効電力補償装置の制御方法。 In an electric power system in which an electric furnace having electrodes that are controlled to move up and down according to the furnace state exists as a load, the reactive power compensator connected to the electric power system is controlled in order to suppress voltage flicker generated by the reactive power of the load. In the control method,
The reactive power of the load is detected by separating it into a reactive power component that changes sharply and a reactive power component that changes relatively slowly,
Always compensate for all or part of the reactive power component that fluctuates slowly as well as the reactive power component that fluctuates abruptly. Control of reactive power compensator characterized by switching reactive power to be compensated so as to compensate only for reactive power components that fluctuate sharply for a certain period of time when a value exceeds a preset limit value Method.
負荷(4)の無効電力(Q1)を急峻に変動する無効電力成分(ΔQ)と比較的ゆっくり変動する無効電力成分(Q2)とに分離して検出する無効電力検出手段(10,11,14)と、
前記電気炉の電極昇降制御装置(35)内で電極の昇降制御のために演算される速度指令値(Nd)を受け取って予め設定した限界値と比較する比較手段(38)と、
速度指令値(Nd)が限界値を越えた際に前記比較手段(38)が発生する出力信号に応答して一定時間持続する時限信号を発生する時限手段(36)と、
常時は、急峻に変動する無効電力成分(ΔQ)のみならず比較的ゆっくり変動する無効電力成分(Q2)の全部又は一部を含めた無効電力を補償無効電力指令値として選択し、前記時限手段(36)が時限信号を発生している間は、急峻に変動する無効電力成分のみを補償無効電力指令値として選択する切替手段(37)と、
前記切替手段(37)によって選択された補償無効電力指令値に基づいて無効電力補償装置(1)のための制御信号を生成する制御手段(12)と、を有することを特徴とする無効電力補償装置の制御装置。 Reactive power connected to the power system in order to suppress voltage flicker generated by the reactive power of the load (4) in the power system where the electric furnace having electrodes controlled to be raised and lowered according to the furnace state exists as the load (4) In the control device for controlling the compensation device (1),
Reactive power detection means (10, 11, 14) for detecting reactive power (Q1) of the load (4) by separating it into a reactive power component (ΔQ) that changes sharply and a reactive power component (Q2) that changes relatively slowly. )When,
Comparison means (38) for receiving a speed command value (Nd) calculated for electrode elevation control in the electrode elevation control device (35) of the electric furnace and comparing it with a preset limit value;
Timing means (36) for generating a timed signal that lasts for a certain time in response to an output signal generated by the comparison means (38) when the speed command value (Nd) exceeds a limit value;
Normally, reactive power including all or part of reactive power component (Q2) that fluctuates relatively slowly as well as reactive power component (ΔQ) that varies sharply is selected as a compensation reactive power command value, and the time limit means (36) While the time signal is generated, the switching means (37) for selecting only the reactive power component that changes sharply as the compensation reactive power command value;
Reactive power compensation comprising control means (12) for generating a control signal for the reactive power compensator (1) based on the compensation reactive power command value selected by the switching means (37) Control device for the device.
急峻に変動する無効電力成分(ΔQ)に前記制限部の出力を加算して、前記切替手段(37)が常時において選択すべき補償無効電力指令値として出力する加算手段(16)と、を有することを特徴とする請求項4記載の無効電力補償装置の制御装置。 An arithmetic unit for calculating the surplus capacity value of the reactive power compensator (1) when only the steeply varying reactive power component (ΔQ) is compensated, and the reactive power that varies relatively slowly so as not to exceed the surplus capacity value A surplus capacity calculation means (15) having a limiting unit for limiting and outputting the component (Q2);
Adding means (16) for adding the output of the limiting unit to the reactive power component (ΔQ) that changes sharply and outputting the compensation reactive power command value to be selected by the switching means (37) at all times; The control device for a reactive power compensator according to claim 4.
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