JP2005124279A - 自立運転保護装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 系統連系用エンジン駆動発電機と、商用電力系統とを連系して負荷に交流電力を供給する系統連系装置において、遮断器の接点が開放された場合であっても、作業者等に不測の危険を生じさせることを防止することが可能となる系統連系用発電機の自立運転保護装置を提供する。
【解決手段】 系統連系装置1において、系統連系用エンジン駆動発電機2の連系出力側端子T2と商用電源3との連系点Pとの間に、電流を遮断するための主接点A3と当該主接点の開閉状態を検出するための補助接点a3とを有する遮断器CB3が介設されており、前記主接点が開放されている場合に自立運転の開始を阻止するために、エンジンEの駆動中には前記エンジンを停止させることが可能となるように構成されている自立運転保護装置10とした。
【選択図】 図1

Description

本発明は、系統連系運転と自立運転とが切り換え可能である系統連系用エンジン駆動発電機(以下「系統連系用発電機」という)と、商用電力系統と、を連系して負荷に交流電力を供給する系統連系装置における系統連系用発電機の自立運転保護装置(以下単に「自立運転保護装置」という場合がある)に関する。
系統連系用発電機は、需要家の負荷が発電機電力を上回っている場合において、常に定格出力運転が行われる効率の高い発電電源である(例えば、特許文献1参照)。前記系統連系用発電機は、自動運転を行う自動運転モードと、点検修理作業等を行う場合の手動運転モードが設けられていることが一般的であり、系統連系用発電機の点検修理を行う場合には、人為的に自動運転モードから手動運転モードに切り換えることでエンジンの自動始動運転を阻止するとともに、遮断器を遮断することで商用電源の活線による感電を防止していた。
特願平7−322509号公報([0019]―[0032],図1)
しかし、自動運転モードから手動運転モードへの切り換え作業や遮断器の遮断操作を怠ったり、或いは、忘れた状態で、前記系統連系用発電機の自動運転モードにおいて、エンジンの休止中に点検修理作業等を行っているときに、遮断器の接点が開放された場合には、前記系統連系用発電機の不足電圧継電器の働きでエンジンが自動的に始動して自立運転を開始する。この場合には、回転体及び感電(以下「回転体等」という)により作業者に不測の危険を生じさせる恐れがある他に、無駄な無負荷運転を行うことになるという問題点があった。
また、前記系統連系用発電機は、自動運転モードで連系運転中に遮断器が遮断されると不足電圧継電器の働きで連系運転が停止して自立運転を開始することで、無駄な無負荷運転を行うという問題点があった。
本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであり、系統連系装置の自動運転モードにおいて、何らかの原因で遮断器の接点が開放された場合であっても、回転体等により作業者に不測の危険を生じさせることを防止するとともに、無駄な無負荷運転を行わせないための系統連系用発電機の自立運転保護装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明の系統連系用発電機の自立運転保護装置は、エンジンにより駆動される発電機の出力を整流手段により整流し、この整流出力をインバータ装置で規定電圧及び規定周波数の交流電力に変換して出力するとともに、系統連系運転と自立運転との切り換えが可能に構成されている、系統連系用エンジン駆動発電機と、商用電力系統と、を連系して負荷に交流電力を供給する系統連系装置において、前記系統連系用エンジン駆動発電機における系統連系運転出力部と前記商用電力系統との連系点との間に、電流を遮断するための主接点と当該主接点の開閉状態を検出するための補助接点とを有する遮断器が介設されており、前記補助接点の開閉状態を検出することにより、前記主接点が開放されている場合に自立運転の開始を阻止するために、前記エンジンの運転中には前記エンジンを停止させること、又は、前記エンジンの休止中には前記エンジンを始動させないことが可能となるように構成されていることを特徴としている。
また、前記系統連系用発電機の自立運転保護装置において、前記インバータ装置の出力を自立運転出力部と前記系統連系運転出力部とに分割するためのインターロック機構を備える自立運転出力部側電磁接触器及び系統連系運転出力部側電磁接触器と、前記系統連系運転出力部側電磁接触器と前記系統連系運転出力部の間に介設されている第1不足電圧継電器と、一方の切換端子が電圧継電器を介して前記自立運転出力部と接続され、他方の切換端子が第2不足電圧継電器を介して前記商用電力系統と接続されており、前記各切換端子の接続が前記第2不足電圧継電器の検出電圧に応じて切換可能である双投形電磁接触器と、を備え、前記系統連系運転出力部と、前記双投形電磁接触器の他方の切換端子と前記商用電力系統の間に設けられている前記連系点との間に、前記遮断器が介設されていることとすれば好適である。
本発明によれば、主接点の開閉状態を検出するための補助接点を有する遮断器を備え、当該補助接点が主接点の開閉状態を常時検出することで監視しており、何らかの原因で遮断器の主接点が開放された場合には、前記エンジンを停止させること又は前記エンジンを始動させないことが可能となるように構成されていることから、自動運転モードにおいて遮断器の接点が開放された場合であっても、作業者に不測の危険を生じさせることが防止できるとともに、無駄な無負荷運転を防止することができる。
本発明を実施するための最良の一形態(以下「実施形態」という)について、図面を参照して詳細に説明する。
[構成]
図1に示すように、系統連系装置1は、系統連系用発電機2と商用電源3(商用電力系統)とから構成されており、当該系統連系装置1に自立運転保護装置10が設けられている。
(1)系統連系用発電機の概略構成
系統連系用発電機2は、エンジンEにより駆動される発電機Gと、当該発電機Gの交流出力電圧を整流して直流電圧を出力する整流手段RECと、当該直流電圧を規定電圧及び規定周波数の交流電力に変換して出力するインバータ装置IVと、連系・自立制御装置20と、を備えている。
インバータ装置IVは、ゲート回路7を備えているIGBT(絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ)6として構成されている。このインバータ装置IVは、後記インバータ制御回路22からのゲート信号に従い、ゲート回路7によりIGBT6をオン/オフ制御することで、交流電力が出力可能となっている。
そして、前記インバータ装置IVの出力は、自立出力側電磁接触器MC1(自立運転出力部側電磁接触器)及び連系出力側電磁接触器MC2(系統連系出力部側電磁接触器)により、自立出力側端子T1(自立運転出力部)と連系出力側端子T2(系統連系運転出力部)に分割されており、両電磁接触器MC1,MC2を切り換えることにより、各出力側端子T1,T2から個別に出力を行うことができるようになっている。
(2)自立運転保護装置
自立運転保護装置10は、前記自立出力側電磁接触器MC1及び連系出力側電磁接触器MC2と、第1不足電圧継電器11と、第2不足電圧継電器12と、電圧継電器13と、双投形電磁接触器DMCと、第3遮断器CB3と、連系・自立制御装置20と、を主要部としている。
前記自立出力側端子T1は、自立出力側電磁接触器MC1と第1遮断器CB1を介して、インバータ装置IVに接続されているとともに、双投形電磁接触器DMCを介して第1負荷L1に接続されるようになっている。
また、連系出力側端子T2は、連系出力側電磁接触器MC2と第2遮断器CB2を介して、インバータ装置IVに接続されているとともに、第3遮断器CB3を介して、連系点Pにおいて前記双投形電磁接触器DMCの商用電源側に接続されており、第1負荷L1及び第2負荷L2に交流電力を供給可能となっている。前記第3遮断器CB3は、主接点A3の他に当該主接点A3の開閉状態を常時監視するための補助接点a3を有しており、主接点A3が開放された場合には、後記コンタクタ制御回路23に前記補助接点a3の開放状態を送信できるようになっている。
そして、第2遮断器CB2と連系出力側端子T2の間には、第1不足電圧継電器11が介設されている。この第1不足電圧継電器11は、検出電圧が設定値以下になった場合に動作することにより、後記コンタクタ制御回路23に不足電圧信号を送信するとともに、当該検出電圧が設定値を超えた場合には復電信号を送信することができるようになっている。
前記自立出力側電磁接触器MC1と連系出力側電磁接触器MC2は、各々、主接点A1,A2の他に当該主接点A1,A2の開閉状態を常時監視するための補助接点a1,a2を有しており、当該主接点A1,A2が開放された場合には、コンタクタ制御回路23に前記補助接点a1,a2の開放状態を送信できるようになっている。また、前記自立出力側電磁接触器MC1と連系出力側電磁接触器MC2は、コンタクタ制御回路23から送信される投入命令信号を受信した場合には、主接点A1,A2を接続することができるようになっており、コンタクタ制御回路23から送信される開放命令信号を受信した場合には、主接点A1,A2を開放することができるようになっている。
なお、前記自立出力側電磁接触器MC1と連系出力側電磁接触器MC2は、各主接点A1,A2が同時に投入されることがないように機械的なインターロック機構を有している。
さらに、商用電源3は、第4遮断器CB4を介して、第2負荷L2に接続されているとともに、第2不足電圧継電器12及び双投形電磁接触器DMCを介して第1負荷L1に接続されている。前記第2不足電圧継電器12は、商用電源3が停電又は設定電圧以下の場合に動作することにより、双投形電磁接触器DMCの接点を商用電源側の第1接点D1(一方の切換端子)から系統連系用発電機側の第2接点D2(他方の切換端子)に切り換えるとともに、復電した場合には、その接点を系統連系用発電機側の第2接点D2から商用電源側の第1接点D1に切り換えるようになっている。
また、系統連系用発電機2の自立出力側端子T1と双投形電磁接触器DMCとの間には電圧継電器13が介設されており、インバータ装置IVが規定電圧に達することで前記自立出力側電磁接触器MC1が投入されるようになっている。
なお、第1負荷L1は、第2負荷L2と比較して、重要性が高い必要最小限の負荷を想定している。
連系・自立制御装置20は、エンジン制御回路21と、インバータ制御回路22と、コンタクタ制御回路23と、マイクロコンピュータ24(以下「マイコン」という)を有している。
エンジン制御回路21は、マイコン24から出力される、エンジンEの始動命令信号に基づきエンジン始動運転停止装置Sに始動信号を出力してエンジンEを始動させることや、エンジン停止信号を出力してエンジンガバナソレノイド電源(図示せず)をオフしてエンジンEを停止させることの他、エンジン始動阻止信号を出力すること、エンジン回転数の制御、エンジンEの運転及び停止のための各種動作を制御する回路である。
インバータ制御回路22は、マイコン24からの各制御信号に基づいて、IGBT6のオン/オフに至る一連の制御を実行して、インバータ装置IVの出力を制御するための手段である。
コンタクタ制御回路23は、自立出力側電磁接触器MC1、連系出力側電磁接触器MC2、第3遮断器CB3の各主接点A1,A2,A3の開閉状態を常時監視するとともに、第1不足電圧継電器11から送信される不足電圧信号の有無を検出して、以下の制御を行うための手段である。
すなわち、自立出力側電磁接触器MC1及び連系出力側電磁接触器MC2の主接点A1,A2が開放された場合に補助接点a1,a2の開放状態を検出して、当該補助接点a1,a2の開放状態をマイコン24に出力することで、自立出力側電磁接触器MC1及び連系出力側電磁接触器MC2の主接点A1,A2に対して、マイコン24から投入命令信号を送信することができるようになっている。
また、第3遮断器CB3の主接点A3が開放された場合に補助接点a3の開放状態を検出して、マイコン24に出力するようになっている。
さらに、第1不足電圧継電器11からの不足電圧信号を検出してマイコン24に出力するとともに、当該マイコン24からの制御信号に基づき、連系出力側電磁接触器MC2に対して、その主接点A2の開放命令信号を送信するようになっている。
マイコン24は、エンジン制御回路21、インバータ制御回路22及びコンタクタ制御回路23を制御するための手段であり、主として、以下の制御を行うことができるように構成されている。
すなわち、自立出力側電磁接触器MC1及び連系出力側電磁接触器MC2の開放状態を検出した場合には、自立出力側電磁接触器MC1又は連系出力側電磁接触器MC2の主接点A1,A2に対して、コンタクタ制御回路23を介して投入命令信号を送信することができるようになっている。
また、第3遮断器CB3の補助接点a3の開放状態を検出した場合には、エンジン制御回路21を介して、エンジン停止信号とインバータ解列信号、又はエンジン始動阻止信号を出力して、エンジンEを運転できないようになっている。
[動作]
以下、図面を参照して、本発明の自立運転保護装置10の動作について説明する。
なお、自動運転モードにおいて、系統連系用発電機2は、週間タイマにより系統連系運転を行っている時間帯で、商用電源3が停電した時に自立運転可能な状態時間帯(例えば、7時から23時)(以下「系統運転時」という)と、系統から分離されてエンジンが休止している時間帯で、商用電源3が停電した時に自立運転可能な状態となっている時間帯(7時から23時以外の時間)(以下「運転休止時」という)があるため、それぞれの場合について説明する。
(1)系統運転時(図2)
系統運転時のエンジン駆動時には、双投形電磁接触器DMCの接点は、商用電源側の第1接点D1に接続されており、商用電源3と、系統連系用発電機2の双方から、第1負荷L1と第2負荷L2に電力の供給が行われている(S1のNoかつS2)。
この状態で商用電源3が停電すると、第1不足電圧継電器11の検出電圧が設定値以下になるため、コンタクタ制御回路23に不足電圧信号が送信される(S1のYes)。このとき、補助接点a3の開放状態を検出することにより、何らかの原因で第3遮断器CB3の主接点A3が開放されたことを検出した場合(S3のYes)には、マイコン24は、エンジン制御回路21を介してエンジン停止信号を出力してエンジンEを停止させるとともに、インバータ制御回路22を介してインバータ解列信号を出力して、インバータ解列を行う(S4)。
一方、第3遮断器CB3の補助接点a3の状態から主接点A3が開放されていることを検出しなかった場合には(S3のNo)、コンタクタ制御回路23は、連系出力側電磁接触器MC2の主接点A2に開放命令信号を送信して(S5)、その主接点A2を開放するとともに、マイコン24は、インバータ制御回路22を制御して、ゲートブロックすることによりインバータ装置IVからの電力出力を一旦停止させ、連系運転を停止させる(S6)。
しかも、コンタクタ制御回路23には、第1不足電圧継電器11からの不足電圧信号と、連系出力側電磁接触器MC2の補助接点a2の開放状態を示す開放信号が送信されており(S7)、マイコン24により両信号の有無が判断され、両信号が有る場合(S8のYes)には自立出力運転が開始される。そして、自立出力側電磁接触器MC1に投入命令信号が送信され、主接点A1が接続される。このとき、第2不足電圧継電器12の検出電圧が停電により設定電圧以下であり、電圧継電器13によりインバータ装置IVの出力電圧が設定値以上になったことが確認された後に、双投形電磁接触器DMCの接点は、商用電源側の第1接点D1から系統連系用発電機側の第2接点D2に切り換えられる。これにより、インバータ装置IVからの交流出力が、第1負荷L1のみに供給されることになる(S9)。
そして、停電が継続している間、すなわち、第1不足電圧継電器11からの不足電圧信号がコンタクタ制御回路23に送信されている間(S10のYes)は、自立出力運転が継続される。
なお、第1不足電圧継電器11からの不足電圧信号と、連系出力側電磁接触器MC2の補助接点a2の開放状態を示す開放信号の少なくとも一方が送信されていない場合(S8のNo)には、連系運転の停止状態が継続する。
その後、商用電源3が復電し、第1不足電圧継電器11からの不足電圧信号がコンタクタ制御回路23に送信されなくなった場合(S10のNo)には、コンタクタ制御回路23が自立出力側電磁接触器MC1に開放命令信号を送信する(S11)。マイコン24は、第1不足電圧継電器11からの復電信号と、自立出力側電磁接触器MC1の補助接点a1の開放状態を示す開放信号の有無を判別する。そして、両信号が有る場合(S12のYes)には週間タイマの設定時間を判別し、エンジンEが休止命令時間帯である場合(系統運転時間帯でない場合)(S13のYes)には、マイコン24がエンジン制御回路21を介してエンジン停止信号を出力してエンジンEを停止するとともに、インバータ制御回路22を介してインバータ装置IVの出力を停止する(S14)。
一方、エンジンEが休止時間帯でなく系統運転時間帯である場合(S13のNo)には、商用電源3との同期を確認した後、コンタクタ制御回路23を介して連系出力側電磁接触器MC2に投入命令信号を送信することにより主接点A2が接続されて、連系運転が開始される(S15)。そして、商用電源3とインバータ装置IVからの電力が、第1負荷L1及び第2負荷L2の双方に供給されることになる。
(2)運転休止時(図3)
この場合は、系統連系用発電機2は商用電源3の系統から分離され、商用電源3のみから交流電力が第1負荷L1及び第2負荷L2に供給されている状態であり、商用電源3が停電していない状態、すなわち、第1不足電圧継電器11からコンタクタ制御回路23に不足電圧信号が送信されていない状態(S21のNo)となっている。このときには、系統連系用発電機2のエンジンEは休止し(S24)、自立出力側電磁接触器MC1及び連系出力側電磁接触器MC2の両方の主接点A1,A2が開放されている。
この状態で商用電源3が停電すると、第1不足電圧継電器11は、コンタクタ制御回路23に不足電圧信号を送信し(S21のYes)、この不足電圧信号を受信したコンタクタ制御回路23は、マイコン24に前記不足電圧信号を送信する。そして、マイコン24が、第3遮断器CB3の補助接点a3の状態から主接点A3が開放されていることを検出しなかった場合には(S22のNo)、当該マイコン24は、エンジンEの始動命令信号をエンジン制御回路21に出力し(S23)、これに基づきエンジン制御回路21がエンジン始動装置Sに始動信号を出力してエンジンEを始動させることになる。
一方、補助接点a3の開放状態を検出することにより、何らかの原因で第3遮断器CB3の主接点A3が開放されたことを検出した場合(S22のYes)には、エンジンEは始動せず、エンジンEの休止状態が継続する。
以上のように、本発明の自立運転保護装置10では、第3遮断器CB3は主接点A3の開閉状態を監視するための補助接点a3を有し、当該補助接点a3が主接点A3の開閉状態を常時監視しており、当該第3遮断器CB3の主接点A3が開放された場合にはエンジンEを始動させないようになっている。従って、エンジンEの休止中に、自動運転モードから手動運転モードへの切り換え作業や遮断器CB3の遮断操作を怠ったり、或いは、忘れた状態で系統連系用発電機2の点検修理作業等を行ったときに、何らかの原因で第3遮断器CB3の主接点A3が開放された場合であっても、作業者に不測の危険を及ぼすことを防止することができるとともに、無駄な無負荷運転を防止することができる。
以上、本発明について、好適な実施形態についての一例を説明したが、本発明は当該実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。特に、インバータ制御手段は、マイコンで制御を行う構成としたが、その他の方法によって制御するものであってもよい。
系統連系装置の構成図である。 本発明の自立運転保護装置の系統運転時における連系・自立制御装置の動作を示すフロー図である。 本発明の自立運転保護装置の系統運転時(エンジン休止時)における連系・自立制御装置の動作を示すフロー図である。
符号の説明
1 系統連系装置
2 系統連系用発電機(系統連系用エンジン駆動発電機)
3 商用電源
10 自立運転保護装置
20 連系・自立制御装置
21 エンジン制御回路
22 インバータ制御回路
23 コンタクタ制御回路
24 マイコン(マイクロコンピュータ)
A3 第3遮断器の主接点
a3 第3遮断器の補助接点
CB3 第3遮断器
DMC 双投形電磁接触器
E エンジン
G 発電機
IV インバータ装置
MC1 自立出力側電磁接触器(自立運転出力部側電磁接触器)
MC2 連系出力側電磁接触器(系統連系出力部側電磁接触器)
REC 整流手段
T1 自立出力側端子(自立運転出力部)
T2 連系出力側端子(系統連系運転出力部)

Claims (2)

  1. エンジンにより駆動される発電機の出力を整流手段により整流し、この整流出力をインバータ装置で規定電圧及び規定周波数の交流電力に変換して出力するとともに、系統連系運転と自立運転との切り換えが可能に構成されている、系統連系用エンジン駆動発電機と、
    商用電力系統と、を連系して負荷に交流電力を供給する系統連系装置において、
    前記系統連系用エンジン駆動発電機における系統連系運転出力部と前記商用電力系統との連系点との間に、電流を遮断するための主接点と当該主接点の開閉状態を検出するための補助接点とを有する遮断器が介設されており、
    前記補助接点の開閉状態を検出することにより、前記主接点が開放されている場合に自立運転の開始を阻止するために、
    前記エンジンの運転中には前記エンジンを停止させること、又は、前記エンジンの休止中には前記エンジンを始動させないことが可能となるように構成されていることを特徴とする系統連系用エンジン駆動発電機の自立運転保護装置。
  2. 前記インバータ装置の出力を自立運転出力部と前記系統連系運転出力部とに分割するためのインターロック機構を備える自立運転出力部側電磁接触器及び系統連系運転出力部側電磁接触器と、
    前記系統連系運転出力部側電磁接触器と前記系統連系運転出力部の間に介設されている第1不足電圧継電器と、
    一方の切換端子が電圧継電器を介して前記自立運転出力部と接続され、他方の切換端子が第2不足電圧継電器を介して前記商用電力系統と接続されており、前記各切換端子の接続が前記第2不足電圧継電器の検出電圧に応じて切換可能である双投形電磁接触器と、を備え、
    前記系統連系運転出力部と、前記双投形電磁接触器の他方の切換端子と前記商用電力系統の間に設けられている前記連系点との間に、前記遮断器が介設されていることを特徴とする請求項1に記載の系統連系用エンジン駆動発電機の自立運転保護装置。
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