JP2004282892A

JP2004282892A - 発電機の運転制御装置

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Publication number: JP2004282892A
Application number: JP2003070371A
Authority: JP
Inventors: Atsuteru Hayashide; 厚輝林出; Hideki Inubashiri; 英樹犬走; Shunichi Isozaki; 俊一磯崎
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】系統連系専用の装置や主制御装置を用いることなく、運転制御装置自体に系統連系や平行運転を行える機能を持たせた発電機の運転制御装置を提供することが課題である。
【解決手段】運転制御装置に通信手段を設け、複数の発電機を稼動させたとき、各発電機に対応した運転制御装置の中の一台を前記通信手段によって統括制御用運転制御装置と定める親機決定機能と、通信手段により、各発電機による総発電量と総負荷量データを集め、総負荷量に対する総発電量の過不足に対応して新たな発電機の母線への投入、または稼働中の発電機の停止を各発電機の運転制御装置が有するエンジン制御回路と同期投入装置に指示する運転台数制御機能とをもたせた。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機の運転制御装置に関し、特に、複数の発電機を系統連系させて動作させるとき、全体を制御する特別な制御装置を用いることなく系統連系ができるようにした発電機の運転制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近は電力事業の自由化が進み、産業需要家の間にも独立の電力供給システムが設けられるようになって、商用電源と複数の発電機を系統連系させ、負荷の量に応じて各発電機の駆動、停止を制御することで、負荷に応じた発電量を確保するようにした制御をおこなうシステムが提案されている。そしてこのように系統連係を行う場合、負荷に応じて必要な発電機数を駆動、停止させたりするため、各発電機を統括して制御することが必要になる。
【０００３】
こういった制御をおこなう制御装置として例えば特許文献１には、複数発電機を受電設備に系統連系させると共に負荷量に応じて駆動、停止させる制御を行う場合、定格出力以下の運転の場合に各発電機に出力電力を所定の比率で割り振る比例配分制御をおこなうと共に高精度の制御をおこなうと、各発電機の応答性等のために相互に発電機が影響し合ってハンティングする等、安定な制御が困難になるため、負荷量に対応して精度を変化させ、上記不安定な動作を防止するようにした制御装置が示されている。また特許文献２には、商用電源と複数の発電機により負荷に電力を供給し、商用電源からの受電電力一定制御をおこなうようにした制御装置において、負荷が減少した際に単純に発電機運転台数を減少させると、停止した発電機で給電していた分、商用電源から供給が行われて受電電力一定制御ができなくなるため、発電機の停止により減少する電力量を他の発電機で補えるよう発電機一台当たりの目標電力を算出し、動作を継続する発電機の出力を高めるようにして常時受電電力の一定制御ができるようにした装置が示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１４６０７６号公報
【特許文献２】
特開平９−２８５０１７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこれら特許文献１及び２に示されたシステムは、複数台の発電機を商用電源と系統連系するに当たって最適な制御がおこなわれるよう構成されてはいるが、ここに示された系統連系のシステムは専用のものであり、例えば後から発電機を追加する場合や不用な発電機を他の場所に移す、というようにシステムで用いる発電機の台数を変更する場合、システムを構築し直す必要があって経費がかかると共に時間もかかる。また、この装置が壊れると、システムが全く稼動しなくなり、非常用電源などにおいては問題が生じる。
【０００６】
そのため本発明においては、系統連系専用の装置を用いることなく、運転制御装置自体に系統連系の機能を持たせると共に、信頼性の高い発電機の運転制御装置を提供することが課題である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのため本発明においては、
発電機を駆動するエンジンの制御手段と、商用電源または他の発電機からの電力が供給されている母線への同期投入手段とを有する発電機の運転制御装置において、前記運転制御装置に通信手段を設け、複数の発電機を稼動させたとき、各発電機に対応した前記運転制御装置の中の一台を前記通信手段によって統括制御用運転制御装置と定める親機決定機能と、前記通信手段により、前記各発電機による総発電量と総負荷量データを集め、該総負荷量に対する前記総発電量の過不足に対応して新たな発電機の前記母線への投入、または稼働中の発電機の停止を前記各発電機の運転制御装置が有する前記エンジン制御手段と前記同期投入手段に指示する運転台数制御機能とを有したことを特徴とする。
【０００８】
このように発電機の運転制御装置に、通信手段と、複数稼動させた発電機の運転制御装置の一台を統括制御用運転制御装置と定める親機決定機能と、総負荷量に対する総発電量の過不足に対応する運転台数制御機能とを設けることにより、まず、親機決定機能によって系統連系のための専用の制御装置を用意することなくどの運転制御装置でも親機となれるから、従来装置のように統括制御用装置が壊れた場合に運転不能となるということがなく、非常用電源などにおいては信頼性が大きく向上する。また、一度統括制御用運転制御装置が決まれば、親機の指示によって非常に簡単に系統連系を行うことができ、システム内に後から発電機を追加する場合や不用な発電機を他の場所に移す、というような場合でも、単に通信手段で互いを結んだり外したりするだけで非常に簡単にシステムの再構築が可能となる。また、運転台数制御機能により、負荷量に応じた発電機の投入、停止を統括制御用運転制御装置によって行うことができるから、常に最適な台数の発電機を稼動でき、効率的な運用をすることが可能となる。
【０００９】
そして統括制御用運転制御装置の設定は、最初に前記母線に投入された発電機の運転制御装置を前記統括制御用運転制御装置に設定することを原則とするが、外部から統括制御用運転制御装置の指定指示があった場合、及び前記運転制御装置の操作パネルから手動による指示があった場合はこれらの指示に従い、また、統括制御用運転制御装置が故障した場合は各運転制御装置に付された機械番号によって別途新たに統括制御用運転制御装置を設定することにより、自動的な設定や外部コンピュータからの指示、またはオペレータが任意に設定したりすることができ、システムの構築を非常に簡単に行うことができる。
但し、系統運転機能を使用する場合、系統連係端に設けた制御装置が常に親機としての優先権を有し、エンジン制御にかわって受電量の監視機能をプログラムした制御カードを支援する事を必要とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１１】
図１は本発明になる発電機の運転制御装置の一実施形態ブロック図、図２は本発明になる発電機の運転制御装置を用いて複数の発電機を連系させたときのブロック図、図３は統括制御用運転制御装置（親機）を決定するときのフロー図、図４は運転台数制御をおこなうときのフロー図である。
【００１２】
図中１は本発明になる発電機の運転制御装置、２はＣＰＵ演算処理装置、３は記憶装置、４は発電機の同期投入装置、５は発電機を駆動するエンジンの制御装置、６は他の運転制御装置と通信するためＲＳ４８５、ＲＳ２３２Ｃなどを用いて構成した通信装置、７は発電機８を投入、遮断するための遮断器、９は発電機８を駆動するエンジン、１０は表示装置である。また、図２において２０は負荷、２１は各発電機８_１、８_２、８_３、……からの電力を負荷２０に供給するための母線、２２は各運転制御装置１_１、１_２、１_３、……１_ｎに設けられている通信装置６を結ぶケーブル、２３はＰＣＴユニット、２４は商用電源である。
【００１３】
図１に示した発電機の運転制御装置１は、発電機が系統連系せず、単独又は平行運転する場合、運転制御装置１の電源ＯＮによって記憶装置３に記憶されている運転制御装置１の制御プログラムがＣＰＵ演算処理装置２に読み込まれ、エンジン制御装置５への始動指令によってエンジン９が始動される。そして発電機８の出力電圧、周波数が所定の値となると、同期投入装置４によってそれが検出され、遮断器７が閉じられて図示していない負荷に電力が供給される。
【００１４】
そして図２のように、複数の発電機８_１、８_２、８_３、……のそれぞれに対応した運転制御装置１に設けられている通信装置６をケーブル２２で結び、各発電機８_１、８_２、８_３、……８_ｎが各遮断器７_１、７_２、７_３、……７_ｎを介して接続された母線２１に負荷２０を接続して駆動するときは、まず図３に示したフローによって統括制御用運転制御装置（親機）を決定する。
【００１５】
いま、発電機８_１、８_２、８_３、……と運転制御装置１_１、１_２、１_３、……１_ｎのどれもが稼動しておらず、商用電源２４を母線２１に接続する遮断器７_ｎも運転制御装置１_ｎが稼動していないために開いた状態のまま、母線２１に全ての発電機を投入する場合を想定して説明すると、まず運転制御装置１_１、１_２、１_３、……の電源を入れると、前記したように各運転制御装置１_１、１_２、１_３、……の制御プログラムが記憶装置３からＣＰＵ演算処理装置２に読み込まれ、エンジン制御装置５への始動指令によってエンジン９_１、９_２、９_３、……が始動される。そして発電機８_１、８_２、８_３、……のどれかの出力電圧、周波数が所定の値となると、対応する運転制御装置１によって母線２１の電圧が検出され、今の場合母線２１にはどの発電機からも電力が供給されていないから、運転制御装置１より他の運転制御装置に対し遮断器を投入する旨の通知を行い、安全に最初の遮断器７が閉じられ、まず１台目の発電機８による母線２１への電力供給が行われる。
【００１６】
今母線に投入された発電機を８_１とすると、それ以後に出力電圧、周波数が所定の値となった発電機８_２、８_３、……は、同期投入装置４により、発電機８_２、８_３、……における電圧及び周波数と、母線２１における電圧及び周波数との差、すなわち電圧差、周波数差がエンジン制御装置５によるエンジン回転数の調整、同期投入装置４による発電機の励磁電流の調整などによって所定の値以下となるよう制御され、その後、位相が所定範囲で一致したときに投入される。
【００１７】
このようにして順次発電機８_１、８_２、８_３、……が母線２１に投入されると（ステップＳ３０）、最初に母線２１に発電機８_１の電力を投入した運転制御装置１_１が、まずステップＳ３１で外部から通信装置６経由で統括制御用運転制御装置（親機）を指定する指示があったかどうかをチェックし、無い場合は次のステップＳ３２で、運転制御装置１の図示していない操作パネルから同じく統括制御用運転制御装置（親機）を指定する指示があったかどうかをチェックする。そして、どちらかの指示があった場合はステップＳ３４に進み、親機を変更する指令かどうかが判断され、変更する指令でない場合は既に親機（統括制御用運転制御装置）が決定されているとしてステップＳ４０に進んで終了する。また、親機の変更指示がある場合は、ステップＳ３５によって親機Ｎｏを変更して、ステップＳ３７に進む。
【００１８】
一方、ステップＳ３１とＳ３２でどちらの指示もない場合は、ステップＳ３３で現在親機が不在かどうかを判断し、既に存在する場合はステップＳ４０に進んで終了し、存在しない場合はステップＳ３６に進んで親機となるべき装置を判定する。この判定は、最初に母線２１に電力を投入した発電機の運転制御装置（今の場合は１_１）を親機（統括制御用運転制御装置）とするのが原則であるが、例えば今、親機（統括制御用運転制御装置）の判定を行っている本機の発電機に不具合が生じ、統括制御用運転制御装置（親機）を他に譲る必要が生じた場合などは、例えば運転制御装置１に付されている機械番号（Ｎｏ）などによって統括制御用運転制御装置（親機）を決定する。そして次のステップＳ３７で、本機が親機（統括制御用運転制御装置）かどうか判断し、親機でない場合はステップＳ４０に進んで終了し、親機である場合はステップＳ３８に進んで本機を親機（統括制御用運転制御装置）とし、ステップＳ３９で通信装置６によってケーブル２２を経由して他の各運転制御装置１_２、１_３、……に伝えて終了する。
【００１９】
こうして統括制御用運転制御装置（親機）が決定されたら、この統括制御用運転制御装置１_１（親機）は、現在の運転状況を把握するため、まずこの状況を図４のステップＳ５０として、ステップＳ５１においてＮｏ（運転制御装置の号機）を１とする。そして次のステップＳ５２でこの号機（Ｎｏ）１の機械が本機かどうか確認し、本機の場合は運転状況を問い合わせる必要がないからステップＳ５４へ進み、本機でない場合はステップＳ５３へ進んで通信装置６からケーブル２２を経由して、この号機（Ｎｏ）における電池、周波数、電圧、電流、リアクティブパワーなどの運転状況を問い合わせる。そしてその結果が問い合わせした号機（Ｎｏ）の運転制御装置１から戻ってきたら、ステップＳ５４で運転状況リストを更新し、次のステップＳ５５でＮｏ（号機）に１を加える。そしてステップＳ５６で、全部の運転制御装置１への運転状況問い合わせが終わったかどうか確認し、終わっていない場合はステップＳ５２へ戻って同じ事を繰り返し、終わった場合はステップＳ５７へ進む。
【００２０】
そしてこのステップＳ５７で、運転状況リストによって負荷の再分担をした方がよいかどうか、すなわち現在の負荷２０に対して稼動している発電機８が多すぎるか、少なすぎるか、ちょうど良いかを判断し、ステップＳ５８で現在のままでよいと判断した場合は、ステップＳ６９へ進んで通信装置６によってケーブル２２を経由し、他の各運転制御装置１_２、１_３、……に運転状況を伝えて終了する。また、負荷の再分担をした方がよいと判断した場合は、ステップＳ５９へ進み、負荷分担率を再計算する。この場合、さらにステップＳ６０で台数制御を行っているかどうかを判断し、台数制御しないときはステップＳ６９で前記したように通信装置６によってケーブル２２を経由し、他の各運転制御装置１_２、１_３、……に運転状況を伝えて終了する。
【００２１】
またこのステップＳ６０で台数制御を行っているとされた場合は、さらにステップＳ６１で負荷が重負荷かどうか、ステップＳ６２で軽負荷かどうかが判断される。そして重負荷の場合は、ステップＳ６３で新たに起動する装置の号機（Ｎｏ）を通信装置６によって取得し、その号機（Ｎｏ）の運転制御装置１に対して起動指令が送られ、前記したような方法で同期投入がおこなわれる。また軽負荷の場合は、ステップＳ６４で停止する装置の号機（Ｎｏ）を通信装置６によって取得し、その号機（Ｎｏ）の運転制御装置１に対して停止指令が送られて停止操作がおこなわれる。そしてこれらの状況は、夫々ステップＳ６７、ステップＳ６８で通信装置６によってケーブル２２を経由し、他の各運転制御装置１_２、１_３、……に伝えられる。そしてその後再度ステップＳ５９に戻り、負荷分担が完了するまで繰り返す。
【００２２】
このように運転制御装置を構成することにより、専用の系統連携用装置や主制御装置を用いることなく、親機決定機能によってどの運転制御装置でも統括制御用運転制御装置（親機）としての機能を果たすことができ、たまたま親機が壊れても、他の運転制御装置が代わりを勤めることができるから、非常に信頼性の高いシステムとすることができると共に、負荷に応じ、新たな発電機の起動、停止といったことをおこなって負荷分担を行うことで、効率的なシステムとすることができる。
【００２３】
なお、以上の説明では、図２に示した発電機８_１、８_２、８_３、……と運転制御装置１_１、１_２、１_３、……１_ｎのどれもが稼動しておらず、商用電源２４を母線２１に接続する遮断器７_ｎも開いた状態を想定して説明してきたが、運転制御装置１_ｎが稼動していて遮断器７_ｎが閉じられ、負荷２０に電力が供給されて系統運転機能を使用する場合には、原則として系統連係端に設けた運転制御装置１_ｎが常に親機（統括制御用運転制御装置）としての優先権を有し、エンジン制御にかわって受電量の監視機能をプログラムした制御カードを設けることで、前記図４に示したフローに従って全体の運転台数制御がおこなうことができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、通信手段と、複数稼動させた発電機の運転制御装置の一台を統括制御用運転制御装置と定める親機決定機能と、総負荷量に対する総発電量の過不足に対応する運転台数制御機能とを設けたことにより、まず、親機決定機能によって主制御のための専用の制御装置を用意することなくどの運転制御装置でも親機となれるから、従来装置のように統括制御用装置が壊れても他の運転制御装置が代わりを勤めることができ、非常用電源などにおいては信頼性が大きく向上する。また、一度統括制御用運転制御装置が決まれば、親機の指示によって非常に簡単に平行運転か系統連系を行うことができ、システム内に後から発電機を追加する場合や不用な発電機を他の場所に移す、というような場合でも、単に通信手段で互いを結んだり外したりするだけで非常に簡単にシステムの再構築が可能となる。また、運転台数制御機能により、負荷量に応じた発電機の投入、停止を統括制御用運転制御装置によって行うことができるから、常に最適な台数の発電機を稼動でき、効率的な運用をすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる発電機の運転制御装置における一実施形態のブロック図である。
【図２】本発明になる発電機の運転制御装置を用いて複数の発電機を連系させたときのブロック図である。
【図３】本発明になる発電機の運転制御装置を複数用いたときの統括制御用運転制御装置（親機）を決定するためのフロー図である。
【図４】運転台数制御をおこなうときのフロー図である。
【符号の説明】
１発電機の運転制御装置
７遮断器
８発電機
９エンジン
２０負荷
２１母線
２２通信装置を結ぶケーブル
２３ＰＣＴユニット
２４商用電源

Claims

発電機を駆動するエンジンの制御手段と、商用電源または他の発電機からの電力が供給されている母線への同期投入手段とを有する発電機の運転制御装置において、
前記運転制御装置に通信手段を設け、複数の発電機を稼動させたとき、各発電機に対応した前記運転制御装置の中の一台を前記通信手段によって統括制御用運転制御装置と定める親機決定機能と、前記通信手段により、前記各発電機による総発電量と総負荷量データを集め、該総負荷量に対する前記総発電量の過不足に対応して新たな発電機の前記母線への投入、または稼働中の発電機の停止を前記各発電機の運転制御装置が有する前記エンジン制御手段と前記同期投入手段に指示する運転台数制御機能とを有したことを特徴とする発電機の運転制御装置。
前記親機決定機能は、最初に母線に投入された発電機の運転制御装置を前記統括制御用運転制御装置に設定することを特徴とする請求項１に記載した発電機の運転制御装置。
前記親機決定機能は、外部から統括制御用運転制御装置を指定する指示があった場合、指定された運転制御装置を前記統括制御用運転制御装置に設定することを特徴とする請求項１に記載した発電機の運転制御装置。
前記親機決定機能は、前記運転制御装置の操作パネルから手動による指示があった場合、該手動指示のあった運転制御装置を前記統括制御用運転制御装置に設定することを特徴とする請求項１に記載した発電機の運転制御装置。
前記親機決定機能は、前記統括制御用運転制御装置が故障した場合、各運転制御装置に付された機械番号によって別途新たに統括制御用運転制御装置を設定することを特徴とする請求項１に記載した発電機の運転制御装置。