JP2009201323A - 発電機自動運転装置 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷に応じた細かな発電機制御を行うことができる発電機自動運転装置を提供する。
【解決手段】発電機自動運転装置１０は、単独系統における現在需要量ｄと複数の発電機１₁〜１₅のうち現在並列運転されている発電機の可能最大出力総和Ｐ_maxとに基づいて発電機負荷率Ｌ，Ｌ’を算出する発電機負荷率算出部１２と、発電機負荷率算出部１２によって算出された発電機負荷率Ｌが発電機運転条件の確認時間Ｔ_aだけ継続して発電機運転条件の発電機負荷率Ｌ_a以上になると複数の発電機１₁〜１₅のうち現在停止中の発電機を１台だけ運転させるとともに、発電機負荷率算出部１２によって算出された発電機負荷率Ｌ’が発電機停止条件の確認時間Ｔ_bだけ継続して発電機停止条件の発電機負荷率Ｌ_b以下になると現在並列運転されている発電機を１台だけ停止させる制御部１３とを具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、発電機自動運転装置に関し、特に、単独系統において複数の内燃力発電機を電力需要に合わせて自動運転するのに好適な発電機自動運転装置に関する。

たとえば島嶼部などでは、図６に示すように、発電所に設置された第１乃至第ｎの内燃力発電機１₁〜１_n（以下、「第１乃至第ｎの発電機１₁〜１_n」と称する。）を本土からの遠隔監視制御の下で発電機自動運転装置１００を用いてＡＰＣ（Auto Program Control）制御して、第１乃至第ｎの発電機１₁〜１_nから変圧器２を介して第１乃至第Ｎの負荷４₁〜４_N（顧客）に単独系統で電力を供給している。
このような単独系統における第１乃至第ｎの発電機１₁〜１_nのＡＰＣ制御では、急激な負荷の増減による不要な発電機の運転／停止を防止するために、第１乃至第ｎの発電機１₁〜１_nの発電機出力をそれぞれ示す第１乃至第ｎの発電機出力信号Ｐ₁〜Ｐ_nに基づいて日負荷曲線（需要カーブ）を求め、求めた日負荷曲線の傾きを求めることにより発電機運転／停止の条件となる需要予測を行い、需要予測して得た瞬時の需要予測データに基づいてその時点における発電機必要台数を計算し、その結果に応じて運転／停止を指示する制御信号Ｓ_Cを第１乃至第ｎの発電機１₁〜１_nに出力して、第１乃至第ｎの発電機１₁〜１_nを予め定めた順序で運転／停止している。

なお、下記の特許文献１には、負荷変動の特性に合せた最適な発電機運転台数の運転を行うために、始動電力設定値と負荷電力との偏差、停止電力設定値と負荷電力との偏差、負荷電力の変化の傾きおよび現在時刻を推論器に入力し、推論器内に収められている所定の推論ルールに従って推論し、始動停止確認時限を決定するように構成した自家用発電設備の運転制御装置が開示されている。
また、下記の特許文献２には、コージェネレーション発電設備における発電機運転台数制御において発電機自動投入直後に負荷が急減した場合に発電機停止指令が遅れると発電機の逆電力が発生するという課題を解決するために、受電電力≦受電電力一定値を判断して出力する受電電力判断部を設け、この判断部と停止電力判定部と発電機用遮断器投入と自動運転信号との論理積信号にて数秒の時限に設定されたタイマーを介して発電機に停止信号を出力するように構成した発電機の運転台数制御装置が開示されている。
特開平５−０６８３４２号公報 特開２００１−２９８９９５号公報

しかしながら、上述した単独系統における第１乃至第ｎの発電機１₁〜１_nのＡＰＣ制御では、発電機容量に対する日負荷変動が小さくかつ１年を通して重負荷期と軽負荷期との差も小さい小規模単独系統（たとえば、３ＭＷ程度）で使用する場合には、年間を通じて発電機が頻繁に運転／停止されることはないが、発電機容量に対する日負荷変動が大きくかつ重負荷期と軽負荷期との差も著しい大規模単独系統（たとえば、３２ＭＷ程度）で使用する場合には、現在需要の傾きからその後の需要予測を行うため、たとえば図７に示すように発電機の運転台数を１台から２台に増やす需要量である８ＭＷの前後で需要が急激に変化したときには２台目の発電機を運転させる制御が遅れるおそれがあり、負荷に応じた細かな発電機制御ができないという問題があった。
また、刻々変化する日負荷曲線に応じた発電機制御ができないことがあるため、発電機の運転効率が低下したり、日負荷曲線の緩急に対応できないと発電機負荷分担の適正化が図れなくなったりするという問題があった。

本発明の目的は、負荷に応じた細かな発電機制御を行うことができる発電機自動運転装置を提供することにある。

本発明の発電機自動運転装置は、単独系統において複数の発電機（１₁〜１₅）を電力需要に合わせて自動運転するための発電機自動運転装置（１０）であって、前記単独系統における現在需要量（ｄ）と前記複数の発電機のうち現在並列運転されている発電機の可能最大出力総和（Ｐ_max）とに基づいて発電機負荷率（Ｌ，Ｌ’）を算出する発電機負荷率算出部（１２）と、該発電機負荷率算出部によって算出された発電機負荷率が発電機運転条件の確認時間（Ｔ_a）だけ継続して発電機運転条件の発電機負荷率（Ｌ_a）以上になると、前記複数の発電機のうち現在停止中の発電機を１台だけ運転させるとともに、前記発電機負荷率算出部によって算出された発電機負荷率が発電機停止条件の確認時間（Ｔ_b）だけ継続して発電機停止条件の発電機負荷率（Ｌ_b）以下になると、前記現在並列運転されている発電機を１台だけ停止させる制御部（１３）とを具備することを特徴とする。
ここで、前記発電機運転条件の発電機負荷率および確認時間と前記発電機停止条件の発電機負荷率および確認時間とが、１日の需要量の変化に応じて分けられた時間帯ごとに設定されていてもよい。
前記発電機負荷率算出部が、前記複数の発電機からそれぞれ入力される複数の発電機出力信号（Ｐ₁〜Ｐ₅）に基づいて該複数の発電機の出力総和を算出することにより前記現在需要量を求め、該求めた現在需要量を前記可能最大出力総和で割ることにより前記発電機負荷率を算出してもよい。
前記発電機負荷率算出部が、次に停止予定の発電機を記憶しておき、前記求めた現在需要量を前記可能最大出力総和から前記次に停止する予定の発電機の可能最大出力を差し引いた値で割ることにより、発電機を１台停止した場合を見越した発電機負荷率（Ｌ’）をさらに算出してもよい。
前記発電機運転条件の確認時間または前記発電機停止条件の確認時間の経過を監視させる起動信号（Ｓ_B）が前記制御部から入力されると時間測定を開始し、該発電機運転条件の確認時間または該発電機停止条件の確認時間が経過すると確認時間経過信号（Ｓ_T）を該制御部に出力する確認時間測定部（１４）をさらに具備し、前記制御部が、前記発電機負荷率算出部によって算出された発電機負荷率が前記発電機運転条件の発電機負荷率以上になると前記起動信号を前記確認時間測定部に出力し、該確認時間測定部から前記確認時間経過信号が入力されると、前記複数の発電機のうち現在停止中の発電機を１台だけ運転させ、前記発電機負荷率算出部によって算出された発電機負荷率が前記発電機停止条件の発電機負荷率以下になると前記起動信号を前記確認時間測定部に出力し、該確認時間測定部から前記確認時間経過信号が入力されると前記現在並列運転されている発電機を１台だけ停止させてもよい。
前記制御部が、前記確認時間測定部から前記確認時間経過信号が入力されても、前記発電機負荷率算出部によって算出された発電機負荷率が前記可能最大出力総和を超えなかった場合には、前記複数の発電機のうち現在停止中の発電機を運転させず、前記確認時間測定部から前記確認時間経過信号が入力されても、前記発電機負荷率算出部によって算出された発電機負荷率が前記可能最大出力総和未満とならなかった場合には、前記現在並列運転されている発電機を停止させなくてもよい。
前記制御部が、前記確認時間測定部が時間測定を行っている途中に前記発電機負荷率算出部によって算出された発電機負荷率が前記発電機運転条件の発電機負荷率未満になるか前記発電機停止条件の発電機負荷率よりも大きくなると、リセット信号（Ｓ_R）を該確認時間測定部に出力して時間測定を停止させてもよい。

本発明の発電機自動運転装置は、以下に示す効果を奏する。
（１）単独系統における現在需要量と複数の発電機のうち現在並列運転されている発電機の可能最大出力総和とを用いて算出された発電機負荷率に基づいて複数の発電機の運転／停止制御を行うことにより、たとえば図７に示したように発電機の運転台数を１台から２台に増やす需要量である８ＭＷの前後で需要が急激に変化したときにも遅れることなく２台目の発電機を運転させることができるので、負荷に応じた細かな発電機制御を行うことができる。
（２）刻々変化する日負荷曲線に応じた発電機制御をすることができるので、発電機の運転効率の低下を防止することができる。
（３）日負荷曲線の緩急に対応することができるので、発電機負荷分担の適正化も図ることができる。

上記の目的を、単独系統における現在需要量と複数の発電機のうち現在並列運転されている発電機の可能最大出力総和とに基づいて発電機負荷率を算出し、算出された発電機負荷率が発電機運転条件の確認時間だけ継続して発電機運転条件の発電機負荷率以上になると複数の発電機のうち現在停止中の発電機を１台だけ運転させるとともに、算出された発電機負荷率が発電機停止条件の確認時間だけ継続して発電機停止条件の発電機負荷率以下になると現在並列運転されている発電機を１台だけ停止させることにより実現した。

以下、本発明の発電機自動運転装置の実施例について、図面を参照して説明する。
本発明の一実施例による発電機自動運転装置１０は、図１に示すように発電所に設置された第１乃至第５の内燃力発電機１₁〜１₅（以下、「第１乃至第５の発電機１₁〜１₅」と称する。）から変圧器２を介して第１乃至第Ｎの負荷４₁〜４_Nに電力を供給する単独系統において使用されるものである。
なお、第１乃至第５の発電機１₁〜１₅の可能最大出力はそれぞれ４ＭＷである。

発電機自動運転装置１０は、図２に示すように、送受信部１１と、発電機負荷率算出部１２と、制御部１３と、確認時間測定部１４と、時計１５と、発電機パターンメモリ１６とを具備する。

発電機パターンメモリ１６には、表１に一例を示すように、発電機運転条件および発電機停止条件を定める設定値Ｓ（発電機運転条件の発電機負荷率Ｌ_aおよび確認時間Ｔ_aの組合せ、および、発電機停止条件の発電機負荷率Ｌ_bおよび確認時間Ｔ_bの組合せ）が発電機運転パターンＡ〜Ｈと関連付けられて格納されている。なお、発電機停止条件の発電機負荷率Ｌ_bを発電機運転条件の発電機負荷率Ｌ_aよりも５％ほど小さくしているのは、発電機運転条件が満たされて並列運転する発電機を１台増やした直後に発電機負荷率Ｌが発電機停止条件の発電機負荷率Ｌ_b以下となって制御部１３が確認時間測定部１４に時間測定を開始させることを防止するためである。

また、発電機運転パターンＡ〜Ｈについては、需要量の変化は時間帯によって異なるため、需要量の変化に応じて１日を複数の時間帯に分け、需要量の変化の小さい時間帯順に発電機運転パターンＡから発電機運転パターンＨまでが設定される。

たとえば、図３に示す日負荷曲線の場合では、需要量の変化が最も小さい時間帯である０時から３時の時間帯は発電機運転パターンＡとされ、需要量の変化が２番目に小さい時間帯である３時から５時、１１時から１３時、１４時から１７時および２２時から２３時の時間帯は発電機運転パターンＢとされ、需要量の変化が３番目に小さい時間帯である１０時から１１時、１３時から１４時および２０時から２２時の時間帯は発電機運転パターンＣとされ、需要量の変化が４番目に小さい時間帯である５時から６時および１７時から１８時の時間帯は発電機運転パターンＤとされ、需要量の変化が５番目に小さい時間帯である６時から７時および１８時から２０時の時間帯は発電機運転パターンＥとされ、需要量の変化が６番目に小さい時間帯である９時から１０時の時間帯は発電機運転パターンＦとされ、需要量の変化が７番目に小さい時間帯である７時から８時の時間帯は発電機運転パターンＧとされ、需要量の変化が最も大きい時間帯である８時から９時の時間帯は発電機運転パターンＨとされている（表２参照）。

発電機パターンメモリ１６には、発電機運転パターンＡ〜Ｈが時間帯と関連付けられて格納されている。
なお、日負荷変動は毎日同じであるとは限らないので、関連付ける時間帯を日や季節によって変えた発電機運転パターンＡ〜Ｈを発電機パターンメモリ１６に格納してもよい。

送受信部１１は、第１乃至第５の発電機１₁〜１₅の発電機出力を示す第１乃至第５の発電機出力信号Ｐ₁〜Ｐ₅を第１乃至第５の発電機１₁〜１₅から受信したり、第１乃至第５の発電機１₁〜１₅の運転／停止を指示する制御信号Ｓ_Cを第１乃至第５の発電機１₁〜１₅に送信したりする。

発電機負荷率算出部１２は、送受信部１１から入力される第１乃至第５の発電機出力信号Ｐ₁〜Ｐ₅に基づいて現在需要量ｄ（第１乃至第５の発電機１₁〜１₅の出力総和）を求め、求めた現在需要量ｄを並列運転中発電機の可能最大出力総和Ｐ_max（図３参照）で割って発電機負荷率Ｌ（単位は％）を算出する（（１）式参照）。
発電機負荷率Ｌ＝（現在需要量ｄ）÷（並列運転中発電機の可能最大出力総和Ｐ_max）×１００ （１）
また、発電機負荷率算出部１２は、発電機を１台停止させても問題ないかを判定するために、次に停止予定の発電機（すなわち、至近で並列運転した発電機）を記憶しておき、（２）式に示すように現在需要量ｄを並列運転中発電機の可能最大出力総和Ｐ_maxから次に停止する予定の発電機の可能最大出力を差し引いた値で割ることにより、発電機を１台停止した場合を見越した発電機負荷率Ｌ’も計算する。これにより、たとえば第１乃至第５の発電機１₁〜１₅の可能最大出力がすべて等しくなくても発電機停止条件の判定を確実に行うことができる。
発電機負荷率Ｌ’＝（現在需要量ｄ）÷｛（並列運転中発電機の可能最大出力総和Ｐ_max）−（次に停止予定の発電機の可能最大出力）｝×１００ （２）
発電機負荷率算出部１２は、算出した発電機負荷率Ｌ，Ｌ’を示す発電機負荷率信号Ｓ_Lを制御部１３に出力する。

確認時間測定部１４は、制御部１３から後述する起動信号Ｓ_Bが入力されると時間測定を開始し、起動信号Ｓ_Bによって示される発電機運転条件の確認時間Ｔ_aまたは発電機停止条件の確認時間Ｔ_bが経過すると確認時間経過信号Ｓ_Tを制御部１３に出力する。
また、確認時間測定部１４は、制御部１３から後述するリセット信号Ｓ_Rが入力されると時間測定を停止して、測定時間を“０”にする。

制御部１３は、時計１５から入力される時刻信号Ｓ_tによって示される現在時刻ｔに基づいて発電機パターンメモリ１６を検索して、現在時刻ｔを含む時間帯と関連付けられた発電機パターンＡ〜Ｈを読み出す。
制御部１３は、発電機負荷率算出部１２から入力される発電機負荷率信号Ｓ_Lによって示される発電機負荷率Ｌが、読み出した発電機パターンＡ〜Ｈに定められた設定値Ｓのうちの発電機運転条件の発電機負荷率Ｌ_a以上になるか、この発電機負荷率信号Ｓ_Lによって示される発電機負荷率Ｌ’が、この設定値Ｓのうちの発電機停止条件の発電機負荷率Ｌ_b以下になると、起動信号Ｓ_B（確認時間測定部１４に時間測定を開始させて、読み出した発電機パターンＡ〜Ｈに定められた設定値Ｓのうちの発電機運転条件の確認時間Ｔ_aまたは発電機停止条件の確認時間Ｔ_bの経過を監視させる信号）を確認時間測定部１４に出力する。
制御部１３は、確認時間測定部１４から確認時間経過信号Ｓ_Tが入力されると第１乃至第５の発電機１₁〜１₅の運転または停止を指示する制御信号Ｓ_Cを生成し、生成した制御信号Ｓ_Cを第１乃至第５の発電機１₁〜１₅に送受信部１１を介して送信する。

次に、発電機自動運転装置１０の動作について、図３を参照して説明する。
以下の説明では、第１の発電機１₁から第５の発電機１₅の順番で運転し、第５の発電機１₅から第１の発電機１₁の順番で停止するものとする。

１時から３時の時間帯では、発電機パターンＡが設定されている。したがって、制御部１３には、発電機パターンＡが発電機パターンメモリ１６から読み出される。また、第１および第２の発電機１₁，１₂の２台が並列運転されているので、並列運転中発電機の可能最大出力総和Ｐ_maxは４ＭＷ×２台＝８ＭＷとなる。また、発電機負荷率算出部１２は、次に停止予定の発電機として第２の発電機１₂を記憶している。
図３に示す日負荷曲線では、この時間帯における現在需要量ｄは４．５ＭＷから５，０ＭＷまで単調増加しているため、発電機負荷率算出部１２によって算出される発電機負荷率Ｌは５６．２５％（＝４．５ＭＷ÷８ＭＷ×１００）以上で６２．５％（＝５．０ＭＷ÷８ＭＷ×１００）以下となり、発電機負荷率算出部１２によって算出される発電機負荷率Ｌ’は１１２．５％（＝４．５ＭＷ÷４ＭＷ×１００）以上で１２５％（＝５．０ＭＷ÷４ＭＷ×１００）以下となる。その結果、算出された発電機負荷率Ｌは発電機パターンＡに含まれている設定値Ｓのうちの発電機運転条件の発電機負荷率Ｌ_a＝９５％未満であり、かつ、算出された発電機負荷率Ｌ’はこの設定値Ｓのうちの発電機停止条件の発電機負荷率Ｌ_b＝９０％よりも大きいため、制御部１３において制御信号Ｓ_Cは生成されず、第１および第２の発電機１₁，１₂の２台並列運転が維持される。

３時から５時の時間帯では、発電機パターンＢが設定されている。したがって、制御部１３には、発電機パターンＢが発電機パターンメモリ１６から読み出される。また、第１および第２の発電機１₁，１₂の２台が並列運転されたままであるので、並列運転中発電機の可能最大出力総和Ｐ_maxも４ＭＷ×２台＝８ＭＷのままである。
図３に示す日負荷曲線では、この時間帯における現在需要量ｄは５．０ＭＷから５．５ＭＷまで単調増加しているため、発電機負荷率算出部１２によって算出される発電機負荷率Ｌは６２．５％（＝５．０ＭＷ÷８ＭＷ×１００）以上で６８．７５％（＝５．５ＭＷ÷８ＭＷ×１００）以下となり、発電機負荷率算出部１２によって算出される発電機負荷率Ｌ’は１２５％（＝５．０ＭＷ÷４ＭＷ×１００）以上で１３７．５％（＝５．５ＭＷ÷４ＭＷ×１００）以下となる。その結果、算出された発電機負荷率Ｌは発電機パターンＢに含まれている設定値Ｓのうちの発電機運転条件の発電機負荷率Ｌ_a＝９５％未満であり、かつ、算出された発電機負荷率Ｌ’はこの設定値Ｓのうちの発電機停止条件の発電機負荷率Ｌ_b＝９０％よりも大きいため、上述した１時から３時の時間帯と同様にして第１および第２の発電機１₁，１₂の２台並列運転が維持される。

５時から６時の時間帯では、発電機パターンＤが設定されている。したがって、制御部１３には、発電機パターンＤが発電機パターンメモリ１６から読み出される。また、第１および第２の発電機１₁，１₂の２台が並列運転されたままであるので、並列運転中発電機の可能最大出力総和Ｐ_maxも４ＭＷ×２台＝８ＭＷのままである。
図３に示す日負荷曲線では、この時間帯における現在需要量ｄは５．５ＭＷから６．０ＭＷまで単調増加しているため、発電機負荷率算出部１２によって算出される発電機負荷率Ｌは６８．７５％（＝５．５ＭＷ÷８ＭＷ×１００）以上で７５％（＝６．０ＭＷ÷８ＭＷ×１００）以下となり、発電機負荷率算出部１２によって算出される発電機負荷率Ｌ’は１３７．５％（＝５．５ＭＷ÷４ＭＷ×１００）以上で１５０％（＝６．０ＭＷ÷４ＭＷ×１００）以下となる。その結果、算出された発電機負荷率Ｌは発電機パターンＤに含まれている設定値Ｓのうちの発電機運転条件の発電機負荷率Ｌ_a＝９０％未満であり、かつ、算出された発電機負荷率Ｌ’はこの設定値Ｓのうちの発電機停止条件の発電機負荷率Ｌ_b＝８５％よりも大きいため、上述した１時から３時の時間帯および３時から５時の時間帯と同様にして第１および第２の発電機１₁，１₂の２台並列運転が維持される。

６時から７時の時間帯では、発電機パターンＥが設定されている。したがって、制御部１３には、発電機パターンＥが発電機パターンメモリ１６から読み出される。また、第１および第２の発電機１₁，１₂の２台が並列運転されたままであるので、並列運転中発電機の可能最大出力総和Ｐ_maxも４ＭＷ×２台＝８ＭＷのままである。
この時間帯の６時から６時４９分までは、現在需要量ｄは６．０ＭＷから６．７ＭＷまで単調増加しているため、発電機負荷率算出部１２によって算出される発電機負荷率Ｌは７５％（＝６．０ＭＷ÷８ＭＷ×１００）以上で８３．７５％（＝６．７ＭＷ÷８ＭＷ×１００）以下となり、発電機負荷率算出部１２によって算出される発電機負荷率Ｌ’は１５０％（＝６．０ＭＷ÷４ＭＷ×１００）以上で１６７．５％（＝６．７ＭＷ÷４ＭＷ×１００）以下となる。その結果、算出された発電機負荷率Ｌは発電機パターンＥに含まれている設定値Ｓのうちの発電機運転条件の発電機負荷率Ｌ_a＝８５％未満であり、かつ、算出された発電機負荷率Ｌ’はこの設定値Ｓのうちの発電機停止条件の発電機負荷率Ｌ_b＝８０％よりも大きいため、上述した１時から３時の時間帯、３時から５時の時間帯および５時から６時の時間帯と同様にして第１および第２の発電機１₁，１₂の２台並列運転が維持される。

しかし、６時５０分における現在需要量ｄは６．８ＭＷであり、発電機負荷率算出部１２によって算出される発電機負荷率Ｌは８５％（＝６．８ＭＷ÷８ＭＷ×１００）となる。その結果、算出された発電機負荷率Ｌは発電機パターンＥに含まれている設定値Ｓのうちの発電機運転条件の発電機負荷率Ｌ_a＝８５％以上となるため、制御部１３は、起動信号Ｓ_Bを確認時間測定部１４に出力して、この設定値Ｓのうちの発電機運転条件の確認時間Ｔ_a＝１０分の経過を確認時間測定部１４に監視させる。

図３に示す日負荷曲線では、６時５０分から１０分ほど経過した７時における現在需要量ｄは６．９ＭＷであり、発電機負荷率算出部１２によって算出される発電機負荷率Ｌは８６．２５％（＝６．９ＭＷ÷８ＭＷ×１００）となる。その結果、制御部１３は、確認時間Ｔ＝１０分が経過したことを示す確認時間経過信号Ｓ_Tが確認時間測定部１４から入力されても、算出された発電機負荷率Ｌが発電機パターンＥに含まれている設定値Ｓのうちの発電機運転条件の発電機負荷率Ｌ_a＝８５％以上であるため、第３の発電機１₃の運転を指示する制御信号Ｓ_Cを生成し、生成した制御信号Ｓ_Cを第３の発電機１₃に送受信部１１を介して送信する。
また、制御部１３は、次に停止予定の発電機として第３の発電機１₃を発電機負荷率算出部１２に記憶させる。
これにより、７時以降は、第１乃至第３の発電機１₁〜１₃による３台並列運転となり、６時５０分以降の第１および第２の発電機１₁，１₂による２台並列運転中の需要量の急激な増加に対処することができる。

７時から８時の時間帯では、発電機パターンＧが設定されている。したがって、７時になると、制御部１３には、発電機パターンＧが発電機パターンメモリ１６から読み出される。また、第１乃至第３の発電機１₁〜１₃の３台が並列運転されているので、並列運転中発電機の可能最大出力総和Ｐ_maxは４ＭＷ×３台＝１２ＭＷとなる。
７時における現在需要量ｄは６．９ＭＷであるため、発電機負荷率算出部１２によって算出される発電機負荷率Ｌは５７．５％（＝６．９ＭＷ÷１２ＭＷ×１００）となり、発電機負荷率算出部１２によって算出される発電機負荷率Ｌ’は８６．２５％（＝６．９ＭＷ÷８ＭＷ×１００）となる。その結果、算出された発電機負荷率Ｌは発電機パターンＧに含まれている設定値Ｓのうちの発電機運転条件の発電機負荷率Ｌ_a＝８０％未満で、かつ、算出された発電機負荷率Ｌ’はこの設定値Ｓのうちの発電機停止条件の発電機負荷率Ｌ_b＝７５％よりも大きいため、制御部１３は、確認時間測定部１４にリセット信号Ｓ_Rを出力して時間測定を停止させる。
これにより、７時以降は第１乃至第３の発電機１₁〜１₃による３台並列運転が維持される。
その後は、以上説明した動作が繰り返される。

以上では、現在需要量ｄが増加して発電機の台数を増やす場合について説明したが、現在需要量ｄが減少して発電機の台数を減らす場合についても、発電機自動運転装置１０は発電機パターンＡ〜Ｈに含まれる設定値Ｓのうちの発電機停止条件の発電機負荷率Ｌ_bおよび確認時間Ｔ_bに基づいて同様に動作するため、需要量の急激な減少にも対処することができる。

次に、発電機自動運転装置１０では、図７に示した発電機運転制御の遅れを解消することができることについて、図４を参照して説明する。
３時から５時の時間帯では、発電機パターンＢが設定されている。したがって、制御部１３には、発電機パターンＢが発電機パターンメモリ１６から読み出される。また、第１および第２の発電機１₁，１₂の２台が並列運転されているので、並列運転中発電機の可能最大出力総和Ｐ_maxは４ＭＷ×２台＝８ＭＷとなる。

図４に示す日負荷曲線では、同図に×印で示すように、３時２６分において現在需要量ｄが７．６ＭＷとなるため、発電機負荷率算出部１２によって算出される発電機負荷率Ｌは９５％（＝７．６ＭＷ÷８ＭＷ×１００）となる。その結果、算出された発電機負荷率Ｌは発電機パターンＢに含まれている設定値Ｓのうちの発電機運転条件の発電機負荷率Ｌ_a＝９５％以上となるため、制御部１３は、起動信号Ｓ_Bを確認時間測定部１４に出力して、この設定値Ｓのうちの発電機運転条件の確認時間Ｔ_a＝５分の経過を確認時間測定部１４に監視させる。

図４に示す日負荷曲線では、同図に白丸印で示すように、３時２６分から５分ほど経過した３時３１分における現在需要量ｄは８ＭＷとなり、発電機負荷率算出部１２によって算出される発電機負荷率Ｌは１００％（＝８ＭＷ÷８ＭＷ×１００）となる。その結果、制御部１３は、確認時間Ｔ＝５分が経過したことを示す確認時間経過信号Ｓ_Tが確認時間測定部１４から入力されると、第３の発電機１₃の運転を指示する制御信号Ｓ_Cを生成し、生成した制御信号Ｓ_Cを第３の発電機１₃に送受信部１１を介して送信する。

これにより、図７を参照して説明したように現在需要ｄの傾きからその後の需要予測を行う従来のＡＰＣ制御では３時３５分（図４図示黒丸印参照）に第１乃至第３の発電機１₁〜１₃による３台並列運転に移行させることに比べて４分ほど早く第１乃至第３の発電機１₁〜１₃による３台並列運転に移行させることができるため、発電機運転制御の遅れを解消することができる。

なお、図４に示した例では、３時３０分から３時３１分の間は第１および第２の発電機１₁，１₂は過負荷運転となるが、内燃力発電機については過負荷運転が認められているため、特に問題はない。
ただし、過負荷運転は効率低下となることから短時間とする必要がある。そのため、このような過負荷運転となるおそれがある時間帯については、発電機運転条件の確認時間Ｔ_aを５分とすることにより、予定外に需要量が急激に増加した場合でも並列中発電機の過負荷時間が最長でも５分程度となるようにすればよい。

また、確認時間測定部１４が時間測定を行っている途中に発電機負荷率Ｌが数分ほど発電機運転条件の発電機負荷率Ｌ_a未満になる場合が考えられる。このような場合には、以下に図５を参照して説明するように制御部１３はリセット信号Ｓ_Rを確認時間測定部１４に出力して時間測定を停止させることになるが、上述したように内燃力発電機については過負荷運転が認められているため、特に問題はない。

たとえば、図５に示す日負荷曲線のような場合には、６時から７時の時間帯（発電機パターンＥが設定されており、かつ、第１および第２の発電機１₁，１₂の２台が並列運転されているので並列運転中発電機の可能最大出力総和Ｐ_maxが４ＭＷ×２台＝８ＭＷとなっている時間帯）において６時５分の現在需要量ｄが６．８ＭＷになると、発電機負荷率算出部１２によって算出される発電機負荷率Ｌは８５％（＝６．８ＭＷ÷８ＭＷ×１００）となる。その結果、算出された発電機負荷率Ｌは発電機パターンＥに含まれている設定値Ｓのうちの発電機運転条件の発電機負荷率Ｌ_a＝８５％以上となるため、制御部１３は、起動信号Ｓ_Bを確認時間測定部１４に出力して、この設定値Ｓのうちの発電機運転条件の確認時間Ｔ_a＝１０分の経過を確認時間測定部１４に監視させる。

その後、確認時間Ｔ_a＝１０分が経過していない６時１１分過ぎの現在需要量ｄが６．８ＭＷ未満になると、発電機負荷率算出部１２によって算出される発電機負荷率Ｌは８５％未満となる。その結果、発電機負荷率Ｌは発電機パターンＥに含まれている設定値Ｓのうちの発電機運転条件の発電機負荷率Ｌ_a＝８５％未満となるため、制御部１３は、リセット信号Ｓ_Rを確認時間測定部１４に出力して時間測定を停止させる。

その後、６時１５分の現在需要量ｄが６．８ＭＷになると、発電機負荷率算出部１２によって算出される発電機負荷率Ｌは８５％となるため、制御部１３は、起動信号Ｓ_Bを確認時間測定部１４に出力して、この時点からの確認時間Ｔ_a＝１０分の経過を確認時間測定部１４に監視させる。

確認時間測定部１４が時間測定を行っている途中に発電機負荷率Ｌが数分ほど発電機停止条件の発電機負荷率Ｌ_bよりも大きくなった場合についても、現在並列運転中の発電機（第１および第２の発電機１₁，１₂）のうちの１台が停止されることはないので、特に問題はない。

また、発電機パターンＡのように発電機運転条件の発電機負荷率Ｌ_a＝９５％の時間帯において発電機負荷率Ｌが９７％以上で１００％以下である状態が発電機運転条件の確認時間Ｔ_a＝１０分の間継続したような場合（すなわち、発電機負荷率Ｌが発電機運転条件の確認時間Ｔ_a＝１０分の間継続して並列運転中発電機の可能最大出力総和Ｐ_maxを超えることがなかった場合）には、制御部１３は、負荷が安定していると判断して、次の発電機の運転を指示する制御信号Ｓ_Cを生成しないようにしてもよい。
発電機負荷率Ｌが発電機停止条件の確認時間Ｔ_bの間継続して並列運転中発電機の可能最大出力総和Ｐ_max未満とならなかった場合についても同様である。

以上の説明では、第１乃至第５の発電機１₁〜１₅の可能最大出力はすべて４ＭＷと同じにしたが、第１乃至第５の発電機１₁〜１₅の可能最大出力は異なっていてもよい。なお、このような場合には、現在需要量ｄが急激に増加する時間帯については、可能最大出力が大きい発電機を優先的に運転させるようにしてもよい。
また、表１に示した設定値Ｓでは、現在並列運転されている複数の発電機のうちの１台を停止するのに多少時間がかかっても特に問題となることはないために発電機停止条件の確認時間Ｔ_bを発電機運転条件の確認時間Ｔ_aよりも長く（２倍と）したが、両者を同じにしてもよい。

本発明の一実施例による発電機自動運転装置１０が使用される単独系統を示す図である。 図１に示した発電機自動運転装置１０の構成を示すブロック図である。 図１に示した発電機自動運転装置１０の動作を説明するための日負荷曲線の一例を示すグラフである。 図１に示した発電機自動運転装置１０では図７に示した発電機運転制御の遅れを解消できることについて説明するための図である。 図２に示した確認時間測定部１４が時間測定を行っている途中に現在需要量ｄが数分ほど発電機運転条件の発電機負荷率Ｌ_a未満になった場合の制御部１３の動作について説明するための図である。 従来の単独系統における発電機自動運転装置１００を用いたＡＰＣ制御について説明するための図である。 図６に示した従来のＡＰＣ制御の問題点について説明するための図である。

符号の説明

１₁〜１_n 第１乃至第ｎの発電機
２ 変圧器
４₁〜４_N 第１乃至第Ｎの負荷
１０，１００ 発電機自動運転装置
１１ 送受信部
１２ 発電機負荷率算出部
１３ 制御部
１４ 確認時間測定部
１５ 時計
１６ 発電機パターンメモリ
Ａ〜Ｈ 発電機運転パターン
ｄ 現在需要量
Ｌ 発電機負荷率
Ｌ_a 発電機運転条件の発電機負荷率
Ｌ_b 発電機停止条件の発電機負荷率
Ｐ_max 並列運転中発電機の可能最大出力総和
Ｐ₁〜Ｐ_n 第１乃至第ｎの発電機出力信号
Ｓ 設定値
Ｓ_B 起動信号
Ｓ_C 制御信号
Ｓ_L 発電機負荷率信号
Ｓ_R リセット信号
Ｓ_T 確認時間経過信号
Ｓ_t 時刻信号
Ｔ_a 発電機運転条件の確認時間
Ｔ_b 発電機停止条件の確認時間
ｔ 現在時刻

Claims (7)

1. 単独系統において複数の発電機（１₁〜１₅）を電力需要に合わせて自動運転するための発電機自動運転装置（１０）であって、
   前記単独系統における現在需要量（ｄ）と前記複数の発電機のうち現在並列運転されている発電機の可能最大出力総和（Ｐ_max）とに基づいて発電機負荷率（Ｌ，Ｌ’）を算出する発電機負荷率算出部（１２）と、
   該発電機負荷率算出部によって算出された発電機負荷率が発電機運転条件の確認時間（Ｔ_a）だけ継続して発電機運転条件の発電機負荷率（Ｌ_a）以上になると、前記複数の発電機のうち現在停止中の発電機を１台だけ運転させるとともに、前記発電機負荷率算出部によって算出された発電機負荷率が発電機停止条件の確認時間（Ｔ_b）だけ継続して発電機停止条件の発電機負荷率（Ｌ_b）以下になると、前記現在並列運転されている発電機を１台だけ停止させる制御部（１３）と、
   を具備することを特徴とする、発電機自動運転装置。
2. 前記発電機運転条件の発電機負荷率および確認時間と前記発電機停止条件の発電機負荷率および確認時間とが、１日の需要量の変化に応じて分けられた時間帯ごとに設定されていることを特徴とする、請求項１記載の発電機自動運転装置。
3. 前記発電機負荷率算出部が、前記複数の発電機からそれぞれ入力される複数の発電機出力信号（Ｐ₁〜Ｐ₅）に基づいて該複数の発電機の出力総和を算出することにより前記現在需要量を求め、該求めた現在需要量を前記可能最大出力総和で割ることにより前記発電機負荷率（Ｌ）を算出することを特徴とする、請求項１または２記載の発電機自動運転装置。
4. 前記発電機負荷率算出部が、
   次に停止予定の発電機を記憶しておき、
   前記求めた現在需要量を前記可能最大出力総和から前記次に停止する予定の発電機の可能最大出力を差し引いた値で割ることにより、発電機を１台停止した場合を見越した発電機負荷率（Ｌ’）をさらに算出する、
   ことを特徴とする、請求項３記載の発電機自動運転装置。
5. 前記発電機運転条件の確認時間または前記発電機停止条件の確認時間の経過を監視させる起動信号（Ｓ_B）が前記制御部から入力されると時間測定を開始し、該発電機運転条件の確認時間または該発電機停止条件の確認時間が経過すると確認時間経過信号（Ｓ_T）を該制御部に出力する確認時間測定部（１４）をさらに具備し、
   前記制御部が、
   前記発電機負荷率算出部によって算出された発電機負荷率が前記発電機運転条件の発電機負荷率以上になると前記起動信号を前記確認時間測定部に出力し、該確認時間測定部から前記確認時間経過信号が入力されると、前記複数の発電機のうち現在停止中の発電機を１台だけ運転させ、
   前記発電機負荷率算出部によって算出された発電機負荷率が前記発電機停止条件の発電機負荷率以下になると前記起動信号を前記確認時間測定部に出力し、該確認時間測定部から前記確認時間経過信号が入力されると前記現在並列運転されている発電機を１台だけ停止させる、
   ことを特徴とする、請求項１乃至４いずれかに記載の発電機自動運転装置。
6. 前記制御部が、
   前記確認時間測定部から前記確認時間経過信号が入力されても、前記発電機負荷率算出部によって算出された発電機負荷率が前記可能最大出力総和を超えなかった場合には、前記複数の発電機のうち現在停止中の発電機を運転させず、
   前記確認時間測定部から前記確認時間経過信号が入力されても、前記発電機負荷率算出部によって算出された発電機負荷率が前記可能最大出力総和未満とならなかった場合には、前記現在並列運転されている発電機を停止させない、
   ことを特徴とする、請求項５記載の発電機自動運転装置。
7. 前記制御部が、前記確認時間測定部が時間測定を行っている途中に前記発電機負荷率算出部によって算出された発電機負荷率が前記発電機運転条件の発電機負荷率未満になるか前記発電機停止条件の発電機負荷率よりも大きくなると、リセット信号（Ｓ_R）を該確認時間測定部に出力して時間測定を停止させることを特徴とする、請求項１乃至６いずれかに記載の発電機自動運転装置。