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公開番号2025025165
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023129699
出願日2023-08-09
発明の名称力率制御システム及び力率制御方法
出願人株式会社東芝,東芝インフラシステムズ株式会社
代理人個人,個人
主分類H02J 3/18 20060101AFI20250214BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】進相コンデンサを利用した力率制御にあっては、進相コンデンサ毎に容量が決まっていて、進相コンデンサ一次側の開閉器の開閉操作で力率制御した場合、進相コンデンサ容量毎に段階的に力率が制御されるため、目標となる力率から乖離した状態にしか制御出来なかったり、または力率が進み状態となる可能性がある。また、進相コンデンサの設置スペースも必要となる。
【解決手段】実施形態の力率制御システムは、無停電電源装置を有する電電力需要家の受電点における力率を取得する力率取得部と、無効電力を可変的に供給する無停電電源装置と、前記力率取得部で取得した前記受電点の力率に基づいて、必要な無効電力の供給を前記無停電電源装置に指示する制御装置とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
無停電電源装置を有する電力需要家の受電点における力率を取得する力率取得部と、
無効電力を可変的に供給する無停電電源装置と、
前記力率取得部で取得した前記受電点の力率に基づいて、必要な無効電力の供給を前記無停電電源装置に指示する制御装置と、
を備える力率制御システム。
続きを表示（約 460 文字）【請求項２】
無効電力を供給する少なくとも１つの進相コンデンサを更に備え、
前記制御装置が、無効電力の供給について、前記進相コンデンサの選択による無効電力の供給と前記無停電電源装置からの無効電力の供給とによって前記受電点における力率を制御する、
請求項１に記載の力率制御システム。
【請求項３】
外部から要求される前記受電点における力率を取得し、前記制御装置へ伝達する目標力率設定装置を更に備えた、
請求項１又は請求項２に記載の力率制御システム。
【請求項４】
無停電電源装置を有する電力需要家の受電点における力率を取得し、
前記受電点の力率が所定の値より小さい場合に、前記受電点における力率が所定の値になるまで無効電力を可変的に供給する無停電電源装置が遅れの無効電力を供給し、
前記受電点の力率が所定の値より大きい場合に、前記受電点における力率が所定の値になるまで前記無停電電源装置が進みの無効電力を供給する、
力率制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、力率制御システム及び力率制御方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
一般的に、電力会社の発電装置、需要家内の変圧器等の機器容量は全て皮相電力を基準としているため、実際に消費される電力（有効電力）よりも大きな設備を用意する必要がある。そこで、電力会社では、需要家側での皮相電力が小さくなるような力率の改善に対して電気料金の所定の割引をする施策をとっている。
【０００３】
そのため、工場設備等の電力の需要家は受電点の力率を改善するために、図８に示すように受変電設備に数十～数百ｋＶａｒ容量の進相コンデンサ１８ａ～１８ｄを設置して、進相コンデンサ一次側の開閉器１７ａ～１７ｄの開閉操作により力率制御を行っていることが多い。
【０００４】
詳述すると、従来の力率制御システムである図８が示すのは、力率取得部１５によって算出された力率が目標力率に対して低いため、制御装置３０から開閉器１７ａ，１７ｂに“投入”の指示信号が送られて（図示上は黒塗り）、進相コンデンサ１８ａ，１８ｂによって無効電力が供給されている状態である。この状態を、交流電力のベクトル図で示すと図９のようになる。力率制御がされていない状態、すなわち開閉器１７ａ～１７ｄはいずれも開放状態であって、進相コンデンサ１８ａ～１８ｄによって無効電力が供給されていない状態は、有効電力Ｐに対して皮相電力はＳ１、位相角はθ１、無効電力はＱ１となる。これに対して力率制御がされた状態、すなわち開閉器１７ａ，１７ｂに“投入”の指示信号が送られて（図示上は黒塗り）進相コンデンサ１８ａ，１８ｂによって無効電力が供給されている状態は、有効電力Ｐに対して皮相電力はＳ２、位相角はθ２、無効電力はＱ３となる。進相コンデンサ１８ａ，１８ｂから供給される無効電力Ｑ２（Ｑ２＝ｑ１＋ｑ２）によって力率が改善され、力率制御後の皮相電力であるＳ２は力率制御前の皮相電力であるＳ１に比べて小さくなることがわかる。
【０００５】
しかしながら、図９においては、進相コンデンサ１８ａ，１８ｂからの無効電力では力率１を満足せず、さらに開閉器１７ｃに“投入”の指示信号を与えて進相コンデンサ１８ｃから無効電力ｑ３を供給すると、図９の点線で示す皮相電力Ｓ３となって力率が進み状態となるという問題がある。
【０００６】
特許文献１には、高圧系統ならびに特高系統から受電する受電点の力率を、進相コンデンサを用いて調整する自動力率調整器であって、目標力率が１であれば、遅れ力率にはならないように制御する技術が記載されている。
【０００７】
特許文献２には、無停電電源装置の入力無効電力を可変的に制御するコンバータを備えた無停電電源装置について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０１２－５０２８９号公報
特開２０１１－５５５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、進相コンデンサを利用した力率制御にあっては、進相コンデンサ毎に容量が決まっていて、進相コンデンサ一次側の開閉器の開閉操作で力率制御した場合、進相コンデンサ容量毎に段階的に力率が制御されるため、目標となる力率から乖離した状態にしか制御出来なかったり、または力率が進み状態となる可能性がある。また、進相コンデンサの設置スペースも必要となる。
【００１０】
特許文献１には、進相コンデンサを用いた自動で力率を制御するシステムについて記載があり、特許文献２には、力率制御が可能な無停電電源装置について記載はあるものの、無停電電源装置を含めた需要家側電力系統全体の力率制御について、目標となる力率に連続的に制御する力率制御システムについては記載がない。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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