JP2010115004A - 非常用発電システム及び非常用発電システム用プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】停電を確認した後に速やかに給電することができる非常用発電システム及び非常用発電システム用プログラムを提供する。
【解決手段】通電状態から停電状態に変化した場合に、その変化時に停電になったと判定する停電状態判定部７と、停電状態判定部７が停電と判定した場合にエンジン発電機４を起動させる発電機起動部８と、エンジン発電機４に給電可能な給電スタンバイ状態であるか否かを判定する給電スタンバイ状態判定部１０と、前記変化時から設定時間経過した際停電状態にあるかを再判定する停電状態再判定部１１と、停電状態再判定部１１が停電状態にあると再判定し、かつ、給電スタンバイ状態判定部１１が給電スタンバイ状態にあると判定した場合に、エンジン発電機４へ給電指令を出力する給電指令出力部１２とを、備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、停電時に、エンジン発電機で発生する電力を負荷に給電するための非常用発電システム及び非常用発電システム用プログラムに関する。

上記非常用発電システムは、停電であると検出した場合に、それが復帰に時間を要する停電であるか、瞬間的に停電または電圧低下して直ちに復帰・復電するような瞬時停電（以下、瞬停と略す）であるかを判断するために、停電確認時間Ｔ１を経過した後、再度停電であるかを確認するように構成されている。

かかる非常用発電システムは、停電確認時間Ｔ１経過後、再度停電であることを確認すると、予熱ヒータを所定時間Ｔ２駆動して、エンジンを予熱する。そして、所定時間Ｔ２経過後、エンジン発電機を起動すべく、セルモータを作動し、エンジン発電機が安定して電圧を負荷へ供給できる安定電圧になるまでセルモータの作動を続行する（下記特許文献１参照）。
特開２００７−３０６６７４号公報（図５、段落００２２，００２３参照）

ところで、エンジン発電機は、起動してから給電が行える安定電圧に達するまでに多くの時間（たとえば数十秒）を必要とする。
従来の非常用発電システムでは、停電を再度確認した後に、エンジン発電機を予熱・起動する。よって、給電までに時間がかかってしまう。

そこで、本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、停電を確認した後に速やかに給電することができる非常用発電システム及び非常用発電システム用プログラムを提供することを課題とする。

本発明の非常用発電システムは、通電状態から停電状態に変化した場合に、その変化時に停電になったと判定する停電状態判定部と、前記停電状態判定部が停電と判定した場合にエンジン発電機を起動させる発電機起動部と、エンジン発電機が給電可能な給電スタンバイ状態であるか否かを判定する給電スタンバイ状態判定部と、前記変化時から設定時間経過した際停電状態にあるかを再判定する停電状態再判定部と、前記停電状態再判定部が停電状態にあると再判定し、かつ、前記給電スタンバイ状態判定部が給電スタンバイ状態にあると判定した場合に、前記エンジン発電機へ給電指令を出力する給電指令出力部とを、備えたことを特徴とする非常用発電システムである。

ここで停電とは、負荷への電力（電流）供給が断たれる状態を指す。例えば商用電源などの電源からの供給電力が断たれる場合だけでなく、受電側のブレーカが異常電流などにより遮断してしまう場合、又は断線等により負荷への供給電力が断たれる場合等の受電側設備での不具合により発生するものも含む概念である。
停電状態判定部は、たとえば商用電源などの供給源からの供給電圧や供給電流が所定値以下または零になった事を判定し、停電信号を出力する。ここで停電信号の出力とは、所定の信号値が出力される出力状態でも良いし、たとえばリレースイッチなどにより発電機起動手段への入力を単に短絡または開放する出力状態を示す場合でも良い。停電状態判定部により判定されて停電信号が出力されると、発電機起動部によりエンジン発電機を直ちに起動する。そして、起動されたエンジン発電機が給電可能となる給電スタンバイ状態が給電スタンバイ状態判定部により判定され、停電状態再判定部により停電が再判定されると、エンジン発電機から負荷へ給電を行うべく、給電指令出力部によりエンジン発電機へ給電指令を出力する。すなわち、停電または瞬停いずれの場合でもエンジン発電機を起動し、瞬停ではなく停電が確認された場合には負荷への給電を行うので、速やかな電力の供給が可能となる。また、瞬停の場合でもエンジン発電機を起動して暖機するので、瞬停の後に停電となった場合には、給電スタンバイ状態になるまでの時間が短縮されるため、より速やかな電力供給が可能となる。

前記停電状態再判定部により停電から復帰したことを確認したときの停電復帰信号に基づいて前記起動したエンジン発電機の運転を停止するための発電機運転停止部を更に備えていてもよい。

停電状態再判定部は、供給源からの供給電圧などが所定値以上になった場合には停電から復帰したことを判定し、停電復帰信号を出力する。停電復帰信号の出力の形態は，停電状態判定部の停電信号と同様である。停電復帰信号に基づいてエンジン発電機の運転を自動停止することによって、例えば停電から復帰して商用電源から負荷へ給電している状態で、さらにエンジン発電機から負荷へ電力が供給されて、負荷の破損や非常用発電システムが不安定になるといった不具合を防止することができる。
また、エンジン発電機の運転を自動停止する構成であるから、人為的にエンジン発電機の運転を停止するための停止操作を不要にできるだけでなく、エンジン発電機の無駄な運転を抑制することができる。

また、本発明によるプログラムは、停電になったことを検出するステップと、該検出された停電信号に基づいてエンジン発電機を起動させるステップと、該起動されたエンジン発電機が給電可能となる給電スタンバイ状態を検出するステップと、停電信号が出力されてから設定時間経過した後に停電か否かを再度検出するステップと、停電が再度検出され、かつ、前記給電スタンバイ状態を検出したときに、エンジン発電機へ給電指令を出力するステップとを、コンピュータに実行させる非常用発電システム用プログラムである。

停電から復帰したことが確認されたときの停電復帰信号に基づいて前記起動したエンジン発電機の運転を停止するためのステップを更にコンピュータに実行させる非常用発電システム用プログラムであってもよい。

本発明は、停電検出後、エンジン発電機を起動させ、スタンバイ状態が検出されると、負荷へ直ちに給電を開始することができる構成であるから、停電を確認した後に速やかに給電することができる非常用発電システム及び非常用発電システム用プログラムを提供することができる。

以下、本発明の非常用発電システムの一実施形態について図面を参酌しつつ説明する。
図１は、非常用発電システムを備えた電気設備の構成図を示している。
電気設備は、電力会社等から商用交流電力を供給するための商用電源１と、商用電源１からの商用交流電力を受電すべく商用電源１に送電線Ｋ１を介して接続された受電設備２と、受電設備２からの電力を受けて駆動される複数（図では３個であるが、何個でもよい）の負荷３Ａ，３Ｂ，３Ｃと、前記商用電源１からの電力の供給が断たれた停電時に、負荷３Ａ，３Ｂ，３Ｃに電力を供給するためのエンジン発電機４と、停電した際に出力される停電信号及び停電から復帰した際に出力される停電復帰信号に基づいてエンジン発電機４の運転状態を制御する制御部５とを備えている。

図１に示す６は、通常時及び停電復帰時に受電設備２からの電力を負荷３Ａ，３Ｂ，３Ｃへ供給する第１供給状態と、停電時にエンジン発電機４からの電力を負荷３Ａ，３Ｂ，３Ｃへ供給する第２供給状態とに切り替えるための切替手段としてのスイッチである。

具体的には、このスイッチ６は、受電設備２からの母線Ｋ２の途中部分に配置されており、前記第１供給状態においては、受電設備２からの電力を負荷３Ａ，３Ｂ，３Ｃへ供給すべく、受電設備側の第１母線Ｋ２１と負荷側の第２母線Ｋ２２とを導通している（図１の実線で示す）。一方、前記第２供給状態においては、エンジン発電機４の出力部に接続されたケーブルＫ３からの電力を負荷３Ａ，３Ｂ，３Ｃへ供給すべく、ケーブルＫ３と負荷側の母線Ｋ２２とを導通している（図１の一点鎖線で示す）。尚、前記第２母線Ｋ２２に、前記３つの負荷３Ａ，３Ｂ，３Ｃが電線Ｋ４，Ｋ５，Ｋ６を介してそれぞれ接続されている。

前記通常時とは、商用電源１からの電力が、送電線Ｋ１を介して受電設備２に供給され、受電設備２に供給された電力が、母線Ｋ２１、電線Ｋ４，Ｋ５，Ｋ６を介して負荷３Ａ，３Ｂ，３Ｃへ供給されている状態を指す。また、前記停電時とは、商用電源１から受電設備２へ供給されている電力が断たれた状態を指す。さらに、前記停電復帰時とは、前記停電した状態において商用電源１から受電設備２への電力供給が再開された状態を指す。

非常用発電システムは、図２に示すように、通電状態から停電状態に変化した場合に、その変化時に停電になったと判定する停電状態判定部７と、前記停電状態判定部７が停電と判定した場合にエンジン発電機４を起動させる発電機起動部８と、停電状態判定部７から停電信号が出力されてエンジン発電機４が起動された時点からの時間を計測する時間計測部９と、エンジン発電機４が負荷３Ａ，３Ｂ，３Ｃへ給電可能な給電スタンバイ状態であるか否かを判定する給電スタンバイ状態判定部１０と、前記変化時から設定時間経過した際停電状態にあるかを再判定する停電状態再判定部１１と、停電状態再判定部１１が停電状態にあると再判定し、かつ、給電スタンバイ状態判定部１０が給電スタンバイ状態にあると判定した場合に、エンジン発電機４へ給電指令を出力する給電指令出力部１２と、停電状態再判定部１１により停電から復帰したことを確認したときの停電復帰信号に基づいて起動したエンジン発電機４の運転を停止するための発電機運転停止部とを備えている。

前記停電状態判定部７は、図１に示すように、商用電源１から受電設備２へ入力される入力部に配設されている。この停電状態判定部７は、前記入力部の電圧が所定電圧以下になったことを検出することにより、停電であることを検出して停電信号を出力するように構成されている。

前記発電機起動部８は、前記停電状態判定部７から停電信号が出力されることにより、エンジン発電機４の起動を開始する手段である。

前記時間計測部９は、タイマであり、発電機起動手段８により起動されるエンジン発電機４の起動開始時点からエンジン発電機４が電力を安定供給することができる電圧に達するまでの設定時間を計測するように構成されている。そして、時間計測部９により設定時間を計測し、その計測完了信号が前記給電スタンバイ状態判定部１０へ出力されることにより給電スタンバイ状態であるか否かを判定し、給電スタンバイ状態検出手段１０から給電スタンバイ信号を給電指令出力部１２へ出力する。

前記停電状態再判定部１１は、停電状態判定部７からの停電信号が出力された時点から設定時間経過した時点で停電であることを再度確認するように構成されている。具体的には、タイマからなる時間計測部１４により停電信号が出力された時点からの時間を計測し、該計測時間が設定時間（例えば１０秒と設定することができるが、任意に設定できる）を経過すると、停電状態再判定部１１は、停電状態判定部７からの停電信号を確認する。このとき、停電状態再判定部１１は、停電状態判定部７から停電信号が出力されていれば、停電であると判断し、給電指令出力部１２に停電信号を出力する。また、停電状態再判定部１１は、停電状態判定部７から停電信号が出力されていなければ、停電から復帰していると判断し（瞬停であると判断し）、発電機運転停止部１３に停電復帰信号を出力する。

このように、前記発電機起動部８、給電スタンバイ状態判定部１０、停電状態再判定部１１、給電指令出力部１２、発電機運転停止部１３は、コンピュータなどからなる制御部５に設けられており、該制御部５は、前記停電状態判定部７及び前記２つの時間計測部９，１４の少なくとも１つからの出力信号に基づいてエンジン発電機４の起動及び運転停止を制御することができるように構成されている。尚、エンジン発電機４の起動を開始する前に、加熱手段等を用いて該エンジン発電機４を加熱する構成にしておけば、エンジン発電機４が給電可能となるまでの時間を更に短縮することができる利点があるが、加熱手段等を省いて実施してもよい。ここで、前記エンジン発電機４を起動させるとは、セルモータを作動させてエンジンを始動させることを指すが、前記のように加熱手段を備えている場合には、加熱手段を駆動してエンジンを温めてからセルモータを作動させることを指す。また、前記セルモータの作動開始と加熱手段の駆動開始とを同時に行うようにしてもよい。

次に、前記のように構成された非常用発電システムの制御を、図３のフローチャートに基づいて説明する。

まず、停電状態判定部７により停電であるか否かをチェックする（ステップＳ１）。
停電状態判定部７から停電信号が制御部５に出力されると、制御部５は、停電であると判断し、発電機起動部８によりエンジン発電機４を起動して運転状態に入ると同時に、起動開始時点からの時間の計測を時間計測部（タイマ）１４により開始する（ステップＳ２）。

時間計測部（タイマ）１４により設定時間（例えば１０秒）が計測されると（ステップＳ３）、制御部５は、停電状態再判定部１１により商用電源からの電力が供給されて停電復帰しているか否かを判断する（ステップＳ４）。

制御部５が、停電復帰している（瞬停である）と判断した場合には、２つの時間計測部（タイマ）９，１４の計測を停止するとともに、エンジン発電機４の運転を停止し（ステップＳ５）、制御を終了する。

また、制御部５が、停電である（瞬停ではない）と判断した場合には、給電スタンバイ状態判定部１０から給電スタンバイ信号が出力されているか否かをチェックする（ステップＳ６）。前記給電スタンバイ信号は、時間計測部９によりエンジン発電機４の起動開始から時間計測し、計測時間が予め設定されている設定時間に達すると出力される。これは、エンジン発電機４を設定時間起動することにより、エンジン発電機４が給電可能となる安定電圧に達したと判断しているからである。尚、前記設定時間は、例えば４０秒に設定できるが、エンジン発電機４の大きさや使用場所の温度等によって適宜変更可能である。

給電スタンバイ信号が出力されている場合には、制御部５は、エンジン発電機４が給電を安定して行える安定電圧に達したと判断し、給電指令出力部１２からエンジン発電機４に給電指令を出力して（ステップＳ７）、制御を終了する。尚、制御部５は、給電指令出力部１２からエンジン発電機４に給電指令を出力する前、又は出力すると同時に、スイッチ６を第１状態から第２状態に自動的に切り替える。また、エンジン発電機４による給電を開始した後、停電から復帰したことが停電状態判定部７から検出されると、制御部５は、スイッチ６を第２状態から第１状態に切り替えるとともに、エンジン発電機４の運転を自動停止する。

従って、本発明では、停電状態判定部７により停電を検出した後、エンジン発電機起動部８によりエンジン発電機４を起動させ、給電スタンバイ状態判定部１０によりスタンバイ状態が検出されると、負荷３Ａ，３Ｂ，３Ｃへ直ちに給電を開始することができる。

また、停電状態再判定部１１により停電から復帰したことを確認したときに、エンジン発電機４の運転を自動停止することによって、例えば停電から復帰して負荷３Ａ，３Ｂ，３Ｃへ商用電源１から給電している状態で、エンジン発電機４から負荷３Ａ，３Ｂ，３Ｃへ電力が供給されて、非常用発電システムが不安定になるといった不具合が発生することがない。
更に、エンジン発電機４の運転を自動停止する構成であるから、人為的にエンジン発電機４の運転を停止するための停止操作を不要にすることができるだけでなく、エンジン発電機４の無駄な運転を抑制することができる。

本発明は、非常用発電システムを動作させるためのプログラムであってもよい。具体的には、
停電になったことを検出するステップと、該検出された停電信号に基づいてエンジン発電機を起動させるステップと、該起動されたエンジン発電機が給電可能となる給電スタンバイ状態を検出するステップと、停電信号が出力されてから設定時間経過した後に停電か否かを再度検出するステップと、停電が再度検出され、かつ、前記給電スタンバイ状態を検出したときに、エンジン発電機へ給電指令を出力するステップとを、コンピュータに実行させる非常用発電システム用プログラムを提供することができる。

また、本発明は、停電から復帰したことが確認されたときの停電復帰信号に基づいて前記起動したエンジン発電機の運転を停止するためのステップを、更にコンピュータに実行させる非常用発電システム用プログラムであってもよい。

尚、本実施形態では、停電状態判定部７により商用電源１からの電力供給が断たれたことを検出したが、受電設備２に異常電流が流れてブレーカが不測に遮断してしまう、又は受電設備２から負荷３Ａ，３Ｂ，３Ｃへ至る配線が断線してしまうことによって、負荷３Ａ，３Ｂ，３Ｃへ商用電源１からの電力供給が行われないことを検出するようにしてもよい。この場合、停電状態判定部７を、受電設備２と負荷３Ａ，３Ｂ，３Ｃとの間の２本の母線Ｋ２１，Ｋ２２の適宜箇所や第２母線Ｋ２２と負荷３Ａ，３Ｂ，３Ｃとを結ぶ電線Ｋ４，Ｋ５，Ｋ６の適宜箇所に配置する。

また、本実施形態では、エンジン発電機４が給電スタンバイ状態になったか否かを、時間計測部９で計測した時間によって判断したが、エンジン発電機４が安定電圧になったことを検出可能な電圧検出器を設け、その電圧検出器で検出した電圧によって、エンジン発電機４が給電スタンバイ状態になったか否かを判断してもよい。

また、本実施形態では、２つの時間計測部９，１４（タイマ）を設けたが、１つの時間計測部（タイマ）を兼用して異なる２つの設定時間、つまりエンジン発電機４が安定した給電が行える給電スタンバイ状態となる時間と、瞬停か停電かを確認するための時間とを計測するようにしてもよい。尚、これら２つの時間を同一に設定して実施してもよい。

本発明は、エンジンを駆動して発電することができるものであれば、ガソリンエンジン発電機の他、ディーゼルエンジン発電機やガスエンジン発電機等に適用することができる。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

非常用発電システムを備えた電気設備の構成図である。 非常用発電システムの構成を示すブロック図である。 非常用発電システムの動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１…商用電源、２…受電設備、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…負荷、４…エンジン発電機、５…制御部、６…スイッチ、７…停電検出手段、８…発電機起動手段、９，１４…時間計測手段、１０…給電スタンバイ状態検出手段、１１…停電確認手段、１２…給電指令出力手段、１３…発電機運転停止手段、１４…時間計測手段、

Claims (4)

1. 通電状態から停電状態に変化した場合に、その変化時に停電になったと判定する停電状態判定部と、前記停電状態判定部が停電と判定した場合にエンジン発電機を起動させる発電機起動部と、エンジン発電機が給電可能な給電スタンバイ状態であるか否かを判定する給電スタンバイ状態判定部と、前記変化時から設定時間経過した際停電状態にあるかを再判定する停電状態再判定部と、前記停電状態再判定部が停電状態にあると再判定し、かつ、前記給電スタンバイ状態判定部が給電スタンバイ状態にあると判定した場合に、前記エンジン発電機へ給電指令を出力する給電指令出力部とを、
   備えたことを特徴とする非常用発電システム。
2. 前記停電状態再判定部により停電から復帰したことを確認したときの停電復帰信号に基づいて前記起動したエンジン発電機の運転を停止するための発電機運転停止部を更に備えていることを特徴とする請求項１記載の非常用発電システム。
3. 停電になったことを検出するステップと、該検出された停電信号に基づいてエンジン発電機を起動させるステップと、該起動されたエンジン発電機が給電可能となる給電スタンバイ状態を検出するステップと、停電信号が出力されてから設定時間経過した後に停電か否かを再度検出するステップと、停電が再度検出され、かつ、前記給電スタンバイ状態を検出したときに、エンジン発電機へ給電指令を出力するステップとを、
   コンピュータに実行させる非常用発電システム用プログラム。
4. 停電から復帰したことが確認されたときの停電復帰信号に基づいて前記起動したエンジン発電機の運転を停止するためのステップを更にコンピュータに実行させることを特徴とする請求項３記載の非常用発電システム用プログラム。

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