JPH01157229A - 使用電力制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、使用電力制御システム、特に使用電力の制御
を負荷電圧の制御により行うことで実施する使用電力制
御システムに関するものである。

〔従来の技術とその問題点〕

電力需要家における最大（ピーク）電力の抑制は、電気
料金の基本料金がこの最大ピーク電力値（通常３０分の
デマンド値）で、しかも年間にわたる最大ピ゛−り値で
決定されるという電気料金体系との兼ね合いもあり、負
荷平準化による合理的電力使用を実施する方法で行われ
ている。その最たる方法として、デマンドコントロール
システムが普及している。

デマンドコントロールシステムは、３０分間隔（通常の
デマンド時限）毎の使用電力量を予測演算し、デマンド
時限残り時間と予測最大電力との兼ね合いにおいて、目
標電力を超過しそうであれば警報および負荷遮断指令を
発し、負荷遮断可能なる負荷（例えば冷暖房負荷等）を
開放することで使用電力を抑制し、目標電力に対し使用
電力の超過を防止するシステムである。

一方、コージェネレーションの普及により使用電力のピ
ークカットを兼用するという発電機を使用した負荷平準
化を実施するという方法が普及している。これはデマン
ドコントローラによる負荷遮断の代りに負荷遮断相当分
を発電機で発電する方法である。しかし、この場合には
電力系統と連係することで発電電力の品質等がより安定
するということで連係運転が通常行われている。ただ、
電力系統との連係を実施した場合には、万−何等かの理
由により発電機が系統から解列した場合には、発電電力
出力相当分を即時に負荷遮断することが「コージェネレ
ーションガイドライン」に明記されておりその対応が必
要となる。

その他、電力の有効的活用を実施するためにはデマンド
値（最大使用電力量）を低減することが必要となり、そ
の方法として適当な負荷を予め選別しておいて、その負
荷を遮断する方法が採用されている。

以上の各システムにおける負荷遮断では、ある一定個所
の負荷のみが負荷遮断の対象となり、例えば冷暖房機器
においても作業場所毎に不公平が発生するようなことに
ならざるを得ない。そこで負荷遮断の順序を、「優先方
式」、「サイクリック方式」等を組合わせ、不公平を解
消しようとしているが、それでも不公平感は完全には除
去しきれないことになる。

そこで、本発明の目的は、負荷遮断という特定負荷にし
わ寄せするのではなく、使用負荷にはなんら不具合を与
えることなく、負荷遮断と同等以上の効果（使用電力の
カット）を具現しようとする使用電力制御システムを提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

第１の発明は、使用電力あるいは供給電力の変動に応じ
て電力需要家の使用電力を制御する使用電力制御システ
ムにおいて、 受電電圧を降圧するための負荷時タップ切替え可能な電
圧調整用変圧器と、 この電圧調整用変圧器と負荷との間に設けられた電圧降
下補償用のコンデンサ装置と、予測使用電力が目標電力
を超過しそうな場合に負荷遮断指令を発するデマンドコ
ントローラと、前記負荷遮断指令を参照して、遮断すべ
き負荷相当分の使用電力を軽減するための最適負荷電圧
を設定し、それに対応したタップ切替信号を発生し、前
記電圧調整用変圧器に送るタップ選択制御装置とを備え
ることを特徴とする。

第２の発明は、電力系統と連係される発電機を有する電
力需要家の使用電力を、使用電力あるいは供給電力の変
動に応じて制御する使用電力制御システムにおいて、 系統電圧を降圧するための負荷時タップ切替え可能な電
圧調整用変圧器と、 この電圧調整用変圧器と負荷との間に設けられた電圧降
下補償用のコンデンサ装置と、前記発電機が事故により
電力系統から解列された場合に、これを検出して発電機
事故解列信号を発生する検出装置と、 発電機出力相当分の使用電力を軽減するための最適負荷
電圧を設定し、それに対応したタップ切替信号を発生し
、前記電圧調整用変圧器に送るタップ選択制御装置とを
備えることを特徴とする。

第３の発明は、電力系統に連係される発電機を有する電
力需要家の使用電力を、使用電力あるいは供給電力の変
動に応じて制御する使用電力制御システムにおいて、 系統電圧を降圧するための負荷時タップ切替え可能な電
圧調整用変圧器と、 この電圧調整用変圧器と負荷との間に設けられた電圧降
下補償用のコンデンサ装置と、予測使用電力が目標電力
を超過しそうな場合に負荷遮断指令を発するデマンドコ
ントローラと、前記発電機が事故により電力系統から解
列された場合に、これを検出して発電機事故解列信号を
発生する検出装置と、 前記負荷遮断指令を参照して、遮断すべき負荷相当分の
使用電力を軽減するための第１の最適負荷電圧を設定し
、あるいは発電機出力相当分の使用電力を軽減するため
の第２の最適負荷電圧を設定し、第１あるいは第２の最
適負荷電圧に対応したタップ切替信号を発生し、前記電
圧調整用変圧器に送るタップ選択制御装置とを備えるこ
とを特徴とする。

〔作用〕

使用電力は負荷にもよるが負荷電圧の２乗に概略比例（
Ｅ　”／　Ｒ）するので、その負荷電圧を抑制制御する
ことで使用電力を低減することが可能であり、負荷遮断
と同等の効果を得ることができる。一般に、機械設備等
に対する電動機等の容量の設定は、かなり余裕をもたせ
たものとなっている。従って、多少の電圧降下によって
電動機等の出力が低下しても、機械設備の負荷に対して
なお充分なる出力の余裕を有しており、運転に対して何
ら支障を来さないように設定されている。ただ、むやみ
に負荷電圧を抑制してしまうと大容量誘導電動機等の起
動電流による電圧降下により、蛍光灯等のフリッカ−の
発生により作業環境を悪化させたり、最悪の場合にはマ
グネットスイッチ等の脱落という結果となり操業にも支
障をきたすことにもなりかねない。

そこで、本発明によれば、受電端と負荷端との電路中に
コンデンサ装置を設けて、コンデンサの容量性リアクタ
ンスで、線路の誘導性リアクタンスおよび変圧器の誘導
性リアクタンスを相殺し、これら誘導性リアクタンスに
よる電圧降下を補償している。これは、いわゆる直列コ
ンデンサ補償方式の考え方であるが、直列コンデンサ補
償方式は、直列コンデンサが素子破壊による開放故障を
起こした場合には、負荷への電力供給ができなくなると
いう問題があるが、本発明の場合には、コンデンサが開
放故障を起こした場合にも電力供給を継続できるように
している。

このようなコンデンサ装置を設置することにより、より
一層の負荷電圧の抑制、したがって使用電力のより一層
の軽減が可能となるのである。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。

第１図は、系統と連係させた自家発電装置を有する高圧
電力需要家の構内における使用電力制御システムを示す
。図中、ｌは計器用変成器、２は積算電力計、３は新路
器、４は遮断器、５は計器用変圧器、６は変流器、７は
電力計、８は電圧調整用変圧器、９は開閉器、１０は変
圧器、１１はコンデンサ装置、１２は遮断器、１３は誘
導電動機等を含む負荷、１４は発電機、１５は遮断器、
１６は開閉器、１７は変流器、１８は地絡継電器、１９
は変流器、２０は過電流継電器、２１は計器用変圧器、
２２は過電圧継電器、２３は不足電圧継電器、２４は周
波数継電器、２５はパルス振出器、２６はデマンドコン
トローラ、２７はタップ選択制御装置である。

第２図にコンデンサ装置１１の基本的構成を示す。

コンデンサ装置１１は、リアクトル３０とコンデンサ３
１とから構成される。リアクトル３０の１次巻線３２は
線路に挿入され、２次巻線３３にコンデンサ３１が接続
される。仁のようにリアクトルを介してコンデンサを挿
入することによって、従来の直列コンデンサ補償方式の
欠点を改善し、コンデンサ３１に故障（開放または短絡
）が生じた場合に、電圧降下の補償はできないものの、
電力供給はｍ続できるようにしている。

次に、本実施例の動作を、負荷需要電力が増大した場合
、および系統連係による発電機が事故により解列された
場合に分けて説明する。

（１）負荷需要電力が増大した場合 デマンドコントローラ２６は、３０分間隔（通常のデマ
ンド時限）毎の使用電力量を予測演算し、デマンド時限
残り時間と予測最大電力との兼ね合いにおいて、目標電
力を超過しそうであれば警報および負荷遮断指令ａを発
する。通常は遮断警報を発し、続いて１段、２段、３段
と負荷遮断指令を発していく。負荷遮断指令ａは、タッ
プ選択制御装置２７に送られる。

一方、タップ選択制御装置２７には、現状の負荷電圧す
が入力されている。

タップ選択制御装置２７では、現状の負荷電圧すと、コ
ンデンサ装置１１での電圧降下補償を考慮に入れた使用
電力の低減値とから、最適負荷電圧を内部の制御演算部
で演算し、最適負荷電圧になる変圧器タップ値を選択す
るタップ切替信号を発生し、タップ切替信号Ｃを電圧調
整用変圧器８に送る。

電圧調整用変圧器８は、負荷時タップ切替方式となって
おり、タップ切替信号Ｃに基づいてタップ切替が行われ
る。その結果、負荷１３に供給される負荷電圧が抑制さ
れ、したがって使用電力が低減されて電力会社からの契
約電力と発電機１４の発生電力の範囲内でまかなうこと
ができる。

（２）系統連係による発電機１４が事故により解列され
た場合 発電機１４が運転される条件として、 （イ）デマンドコントローラによる負荷遮断指令が発っ
せられていること。このことは使用電力値が目標電力近
辺で大きいことを意味している。

（ロ）受電点受電電力が規定値以上であること。

これら条件が満足されているということは、いずれにし
てもそれ相当以上の需要電力が存在していることになる
。

そこで発電機運転時には電力計７で計測される受電電力
ｄをタップ選択制御装置２７に常時送り、タップ選択制
御装置２７で、この受電電力ｄを参照して、発電機出力
相当分の使用電力を軽減するためには負荷電圧を何ボル
トに低下させればよいか、その為には電圧調整用変圧器
８のタップをどこに設定すれば目的が達っせられるかを
、内部の制御演算部で予め演算し、最適負荷電圧になる
変圧器タップ値を選択する。

発電機１４が事故を起こし解列されると、事故の種類に
より、地絡継電器１８．過電流継電器２０．過電圧継電
器２２．不足電圧継電器２３１周波数継電器２４のいず
れかより、発電機事故解列信号ｅが、タップ選択制御装
置２７に送られる。

タップ選択制御装置２７では、発電機事故解列信号ｅが
入力されると、予め演算しである変圧器タップ値を選択
するタップ切替信号Ｃを発生し、電圧調整用変圧器８に
送る。

電圧調整用変圧器８では、タップ切替信号Ｃに基づいて
負荷時タップ切替が行われる。その結果、負荷１３に供
給される負荷電圧が抑制され、発電機出力相当分の使用
電力が低減されて、発電機事故解列に対処することがで
きる。

コンデンサ装置１１は、電力需要家構内の線路および変
圧器１０の誘導性リアクタンスを、その容量性リアクタ
ンスによって相殺し、誘導電動機の起動大電流による電
圧降下を激減させるものであるが、第２図に示したよう
にリアクトル３０の２次側に単にコンデンサを接続した
だけでは、大電流が流れた場合リアクトルの２次側に大
電圧を誘起し、それがコンデンサ３１の絶縁耐圧を超え
るようなときには、コンデンサが破壊してしまうおそれ
がある。したがって、実際の使用にあたっては適切な保
護手段を設ける必要がある。

第３図は、保護手段を有するコンデンサ装置の一例を示
す。このコンデンサ装置は、リアクトルにギヤツブ付リ
アクトル３４を用い、コンデンサ３１に並列に遮断器３
５およびアレスタ（避雷器）３６を設けている。このコ
ンデンサ装置によれば、リアクトル３４の１次巻線３２
に大電流が流れ、２次巻線３３に高電圧が発生した場合
に、アレスタ３６が放電したり、あるいは遮断器３５が
閉じて、コンデンサ３１に開放事故量たは短絡事故が発
生するのを防止する。もしこれら保護機能が正常に働か
ず、コンデンサ３１に開放故障が発生した場合にはりア
クドル３４の２次側はオーブン状態となる。このような
場合、ギャップのない通常のりアクドルでは鉄心が磁気
飽和をしてしまい、尖鋭波電圧が発生して電力機器の絶
縁に脅威を与え極めて危険な状態に陥る。しかし、リア
クトルの一部にギャップを設けて磁気抵抗を増加させた
構造となっているので、如何なる電流導通に対しても磁
気飽和を来さず、前述の尖鋭波電圧の発生を防止できる
。

第４図は、より複雑な保護手段を備えるコンデンサ装置
の他の例を示す。このコンデンサ装置では、リアクトル
３０に３次巻線３７を設け、この３次巻線にはそれを短
絡する手動スイッチ３８および電磁スイッチ３９を接続
する。

一方、リアクトル３０の２次巻線３３の中性点を接地し
、中性点と適当なタップとの間に電圧検出回路４０を接
続する。また、コンデンサ３１と並列にアレスタ（避雷
器）４１を設ける。さらに、コンデンサ３１に直列に変
流器４２を、アレスタ４１に直列に変流器４３を設ける
。

電磁スイッチ３９は、電磁スインチ制御回路４４により
制御され、この制御回路４４には電圧検出回路４０およ
び変流器４２．４３の出力が入力される。

このようなコンデンサ装置において、コンデンサ３１を
正常に作用させるときには、手動スイッチ３８および電
磁スイッチ３９を共に開状態にしてお（。

コンデンサ３１を作用させない場合には、手動スイッチ
３８を閉じておくと、３次巻線３７に誘起起電力に基づ
く電流が流れて磁束を発生し、この磁束が１次巻線３２
の発生磁束を打ち消す。したがって、リアクトル３０の
２次側回路は働かず、等価回路で見た場合、コンデンサ
３１は短絡されたと同様の状態になる。

手動スイッチ３８が開状態のときにリアクトル３０の１
次巻線３２に大電流が流れると、２次巻線３３に誘起す
る電圧は大きくなる。電圧検出回路４０は、この誘起電
圧を検出して制御回路４４に送る。制御回路４４では誘
起電圧が所定値を超えると、電磁スイッチ３９を閉じる
ように制御する。電磁スイッチ３９が閉じると、手動ス
イッチ３８の閉のときの動作と同様に、２次巻、％Ｉ３
３に誘起電圧が発生せず、したがってコンデンサ３１を
高電圧による破壊から保護することができる。

このコンデンサ装置では、電圧検出回路４４が正常に動
作しない場合を考えて、２重の保護を図っている。すな
わち、コンデンサ３１に高電圧が印加されると、アレス
タ４１で放電させて電圧を下げると共に、変流器４３に
より放電電流を検出して、制御回路４４に送り電磁スイ
ッチ３９を閉じるようにしている。また、コンデンサ３
１が何らかの原因で短絡故障を起こした場合には、変流
器４２が短絡電流を検出して、制御回路４４に送り電磁
スイッチ３９を閉じる。これにより、前述したようにリ
アクトル３０の２次側回路は何ら電気的に機能しなくな
るから、実質的に故障コンデンサ３１を回路より切り離
したのと同様になる。

さらに、リアクトル３０をギヤツブ付とすれば、前述し
たように２次側がオープンしたときの尖鋭波電圧の発生
を防止できる。

以上、第１図の実施例では、電力系統と連係される発電
機を備える電力需要家の使用電力制御システムについて
説明したが、発電機を備えない場合には、デマンドコン
トローラとタップ選択制御装置とを含むシステムとして
実施される。また、発電機を備える場合において、発電
機の解列のみに対応するシステムとすることもできる。

この場合には、デマンドコントローラはシステムには含
まれない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、コンデンサ装置を
用いることによって、負荷電圧が低下した状態であって
も起動大電流による電圧降下が激減さるシステムを構築
した上で、従来のように限定された負荷を遮断すること
なく、負荷電圧の制御を実施することで、使用電力の低
減を図ることができる。

また、本発明によれば負荷遮断は行われないので、従来
システムのような不公平感を与えることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の使用電力制御システムの一例を示す
図、 第２図は、第１図におけるコンデンサ装置の基本的構成
を示す図、 第３図および第４図は、保護手段を設けたコンデンサ装
置をそれぞれ示す図である。 ８・・・・・電圧調整用変圧器 １０・・・・・変圧器 １１・・・・・コンデンサ装置 １３・・・・・負荷 １４・・・・・発電機 ２６・・・・・デマンドコントローラ ２７・・・・・タップ選択制御装置 ３０・・・・・リアクトル ３１・・・・・コンデンサ 代理人　弁理士　　岩　佐　　義　幸 第２図 第３図 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）使用電力あるいは供給電力の変動に応じて電力需
   要家の使用電力を制御する使用電力制御システムにおい
   て、 受電電圧を降圧するための負荷時タップ切替え可能な電
   圧調整用変圧器と、 この電圧調整用変圧器と負荷との間に設けられた電圧降
   下補償用のコンデンサ装置と、 予測使用電力が目標電力を超過しそうな場合に負荷遮断
   指令を発するデマンドコントローラと、前記負荷遮断指
   令を参照して、遮断すべき負荷相当分の使用電力を軽減
   するための最適負荷電圧を設定し、それに対応したタッ
   プ切替信号を発生し、前記電圧調整用変圧器に送るタッ
   プ選択制御装置とを備えることを特徴とする使用電力制
   御システム。
2. （２）電力系統と連係される発電機を有する電力需要家
   の使用電力を、使用電力あるいは供給電力の変動に応じ
   て制御する使用電力制御システムにおいて、 系統電圧を降圧するための負荷時タップ切替え可能な電
   圧調整用変圧器と、 この電圧調整用変圧器と負荷との間に設けられた電圧降
   下補償用のコンデンサ装置と、 前記発電機が事故により電力系統から解列された場合に
   、これを検出して発電機事故解列信号を発生する検出装
   置と、 発電機出力相当分の使用電力を軽減するための最適負荷
   電圧を設定し、それに対応したタップ切替信号を発生し
   、前記電圧調整用変圧器に送るタップ選択制御装置とを
   備えることを特徴とする使用電力制御システム。
3. （３）電力系統に連係される発電機を有する電力需要家
   の使用電力を、使用電力あるいは供給電力の変動に応じ
   て制御する使用電力制御システムにおいて、 系統電圧を降圧するための負荷時タップ切替え可能な電
   圧調整用変圧器と、 この電圧調整用変圧器と負荷との間に設けられた電圧降
   下補償用のコンデンサ装置と、 予測使用電力が目標電力を超過しそうな場合に負荷遮断
   指令を発するデマンドコントローラと、前記発電機が事
   故により電力系統から解列された場合に、これを検出し
   て発電機事故解列信号を発生する検出装置と、 前記負荷遮断指令を参照して、遮断すべき負荷相当分の
   使用電力を軽減するための第１の最適負荷電圧を設定し
   、あるいは発電機出力相当分の使用電力を軽減するため
   の第２の最適負荷電圧を設定し、第１あるいは第２の最
   適負荷電圧に対応したタップ切替信号を発生し、前記電
   圧調整用変圧器に送るタップ選択制御装置とを備えるこ
   とを特徴とする使用電力制御システム。