JP2013134550A - Linkage control system and linkage control method for storage battery and it apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、IT機器と大容量の蓄電池を備えるシステムに関し、特に、蓄電池を効率的に使用し、長時間、安定してIT機器を稼動させるのに好適なIT機器と蓄電池の連係制御システムに関する。 The present invention relates to a system including an IT device and a large-capacity storage battery, and more particularly to an IT device-storage battery link control system suitable for efficiently using the storage battery and operating the IT device stably for a long time. .
電力網のインフラ整備が不十分な地域では、停電が頻発する状態となっている。そこで、ビルには発電機が置かれ、停電時は発電機が稼動し、ビル内の電力を供給する方法をとっている。サーバルームには更に、発電機の故障に備え、発電機の修理中に必要な数時間分の鉛蓄電池アレイが置かれており、サーバ並びにクライアントPCへの電力供給を行う。蓄電池アレイは、無停電電源装置(UPS: Uninterruptible Power Supply)の鉛蓄電池の容量を拡張した形態をとっているのが一般的である。蓄電池アレイは発電機のバックアップとしての位置づけであり、蓄電池アレイの使用が高頻度ではないため、安価な鉛蓄電池を使用しているが、体積、重量は大きい。 In areas where power grid infrastructure is insufficient, power outages are frequent. Therefore, there is a method in which a generator is placed in the building, the generator is operated during a power failure, and the power in the building is supplied. The server room is further provided with a lead-acid battery array for several hours necessary for repair of the generator in preparation for a failure of the generator, and supplies power to the server and the client PC. The storage battery array generally takes the form of expanding the capacity of a lead storage battery of an uninterruptible power supply (UPS). The storage battery array is positioned as a backup for the generator, and since the storage battery array is not frequently used, an inexpensive lead storage battery is used, but its volume and weight are large.
一方、電力網のインフラは整備されているものの、夏場のエアコン使用などで、季節により電力需要が急増し、電力が不足する地域がある。この場合、突然の停電に比べて被害が少なく、日々決まった時間に輪番で停電をする計画停電が実施される。ビルに発電機が置かれた箇所では発電機を稼動するが、発電機がない箇所ではIT機器を停止せざるを得ない。これに対し、業務サービス継続のため、リチウムイオン型の蓄電池アレイを置く箇所がある。リチウムイオン電池は、急速充電ができ、充放電可能回数(サイクル性能)が大きいため、計画停電にも対応できる。このように、蓄電池アレイは、停電の特性やビルのファシリティに応じて異なる形態をとるものの、停電時に電力を供給する手段として用いられている。 On the other hand, although the power grid infrastructure is in place, there are areas where the demand for power increases rapidly due to the use of air conditioners in the summer, and there is a shortage of power. In this case, there is less damage than a sudden power outage, and a planned power outage is carried out with a rotating power supply at a fixed time every day. Although the generator is operated at the place where the generator is placed in the building, the IT equipment must be stopped at the place where the generator is not provided. On the other hand, there are places where lithium ion storage battery arrays are placed in order to continue business services. Lithium-ion batteries can be charged quickly and have a large number of charge / discharge cycles (cycle performance), so they can handle planned power outages. As described above, the storage battery array is used as a means for supplying power at the time of a power failure, although it takes different forms depending on the characteristics of the power failure and the facility of the building.
ところで、計画停電は電力会社が時間を規定し需要側は停電を把握できるが、非計画な停電でも需要側が停電を把握できる方が望ましい。非計画な停電の発生を予測する方法の一例が特許文献1に示されている。この文献では、停電の危険性を予測し、停電の事前に発電機を起動して商用電源から切り替えることで、UPSに接続する蓄電池容量削減、またはUPSを不要とする技術が開示されている。ここでの予測は、商用電源が「予め決められた時間以内に停電となる危険性が大きい」と判定することであり、インターネットに接続して得た気象情報と予め決められた条件から算出する。すなわち、特許文献1での予測は、停電が発生する時刻を予測するものである。
By the way, in the case of a planned power outage, the power company defines the time and the demand side can grasp the power outage. However, it is desirable that the demand side can grasp the power outage even in the case of an unplanned power outage. An example of a method for predicting the occurrence of an unplanned power outage is disclosed in
特許文献1では、発電機の停電前起動が目的であったため、停電が発生する時刻の予測で十分であった。IT機器(ルータ、スイッチ、サーバ、ストレージなど)が置かれる場所としてサーバルーム、オフィスをグローバルに調査した結果、IT機器に併設して蓄電池アレイがある箇所が多くあることが判明した。そこで、本発明では、その蓄電池アレイを高効率に利用することに着目した。高効率利用とは、例えば、蓄電池の放電時間の延長、放電容量のマージン削減、不要な急速充電の削減などが挙げられる。鉛蓄電池アレイの場合、電池量を削減することによる電池コストの削減、並びに、重量を削減することができる。リチウムイオンの蓄電池アレイの場合、高頻度の停電に対応し、発電機の代替として用いることで、電気代の数倍の発電機の軽油代のコストを削減することができる。このように、蓄電池アレイを高効率に利用することで様々な利点がある。
In
蓄電池アレイの高効率化において、事前に停電を予測しておくことは有益である。例えば、停電の間隔がわかっているとその間隔で充電すれば、無駄な急速充電を防ぐことができる。このとき、停電で予測すべき項目は、特許文献1の停電発生時刻とは異なる。また、
蓄電池を有するUPS単体ではなく、IT機器とUPSを連係して制御することで、より蓄電池の高効率化が見込まれる。
In order to increase the efficiency of the storage battery array, it is useful to predict power outages in advance. For example, if the interval between power failures is known, if charging is performed at that interval, useless rapid charging can be prevented. At this time, the item to be predicted by the power failure is different from the power failure occurrence time in
The efficiency of the storage battery is expected to be higher by controlling the IT device and the UPS in cooperation with each other than the UPS having the storage battery.
そこで、本発明の目的は、事前に来るべき停電の特性(時間、頻度、間隔等)を見積もり、その想定した停電に対してIT機器と蓄電池を有するUPSを連係して制御することで、蓄電池の充放電の高効率化を実現するシステムを提供することである。蓄電池の放電を効率的に制御することは、見かけの容量を増やし、ITの性能を向上することにもなる。 Accordingly, an object of the present invention is to estimate the characteristics (time, frequency, interval, etc.) of a power failure that should come in advance, and to control the storage battery by linking an IT device and a UPS having a storage battery in association with the assumed power failure. It is providing the system which implement | achieves the highly efficient charging / discharging. Efficiently controlling the discharge of the storage battery increases the apparent capacity and improves the IT performance.
本発明の前記の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。 The above objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
本発明は、上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。 In order to solve the above-described problems, the present invention employs, for example, the configurations described in the claims.
本発明のIT機器と蓄電池の連係制御システムの一例を挙げるならば、商用電源と、前記商用電源の電圧を計測する電圧ロガーと、前記商用電源に接続され、複数の蓄電池が接続された無停電電源装置と、前記無停電電源装置に接続された電力測定機構付電源タップと、前記電力測定機構付電源タップに接続されたサーバを含むIT機器から構成され、前記電圧ロガー、前記無停電電源装置、前記電力測定機構付電源タップ、および前記サーバはネットワークに接続され、前記サーバ内部の制御部は、停電の継続時間を予測し、前記予測した停電の継続時間と蓄電池の残量からIT機器の電力制限値を求め、電力制限値を満たすよう前記IT機器の電力を制御するものである。 If an example of the linkage control system of the IT equipment and storage battery of the present invention is given, an uninterruptible power supply connected to the commercial power supply, a voltage logger for measuring the voltage of the commercial power supply, and connected to a plurality of storage batteries The voltage logger, the uninterruptible power supply device, comprising: a power supply device; a power strip with a power measurement mechanism connected to the uninterruptible power supply device; and an IT device including a server connected to the power tap with the power measurement mechanism The power measuring mechanism-equipped power strip and the server are connected to the network, and the control unit inside the server predicts the duration of the power outage, and determines the IT equipment's capacity based on the predicted power outage duration and the remaining capacity of the storage battery. A power limit value is obtained, and the power of the IT device is controlled so as to satisfy the power limit value.
また、本発明のIT機器と蓄電池の連係制御方法の一例を挙げるならば、商用電源と、前記商用電源の電圧を計測する電圧ロガーと、前記商用電源に接続され、複数の蓄電池が接続された無停電電源装置と、前記無停電電源装置に接続された電力測定機構付電源タップと、前記電力測定機構付電源タップに接続されたサーバを含むIT機器から構成され、前記電圧ロガー、前記無停電電源装置、前記電力測定機構付電源タップ、および前記サーバはネットワークに接続されるシステムの連係制御方法であって、停電の継続時間を予測するステップと、前記予測した停電の継続時間と蓄電池の残量からIT機器の電力制限値を求めるステップと、電力制限値を満たすよう前記IT機器の電力を制御するステップとを含むものである。 Moreover, if an example of the linkage control method of the IT device and the storage battery according to the present invention is given, a commercial power source, a voltage logger for measuring the voltage of the commercial power source, and the commercial power source are connected to a plurality of storage batteries. The voltage logger, the uninterruptible power supply comprises an uninterruptible power supply, an IT device including a power tap with a power measurement mechanism connected to the uninterruptible power supply, and a server connected to the power tap with the power measurement mechanism. The power supply device, the power measuring mechanism-equipped power strip, and the server are linked control methods for a system connected to a network, the step of predicting the duration of a power outage, the predicted duration of power outage and the remaining storage battery A step of obtaining a power limit value of the IT device from the amount, and a step of controlling the power of the IT device so as to satisfy the power limit value.
頻発する停電に対し、停電の特性(時間、頻度、間隔等)を見積もり、その停電特性に合わせてIT機器と蓄電池の連係制御を行うことで、IT機器のサービスを継続し、性能低下をできるだけ抑えながら、蓄電池アレイの充電と放電を効率よく行うことができる。これにより、蓄電池の電池容量を減らすことができる。別の見方では、同じ蓄電池の容量でIT機器の性能を向上させることができる。更に、蓄電池アレイの充電方法を制御することで、蓄電池の長寿命化にも貢献する。 Estimate the characteristics (time, frequency, interval, etc.) of power outages for frequent power outages, and perform linkage control of IT equipment and storage batteries according to the power outage characteristics, so that IT equipment services can be continued and performance can be reduced as much as possible. While suppressing, the storage battery array can be charged and discharged efficiently. Thereby, the battery capacity of a storage battery can be reduced. From another perspective, the performance of IT equipment can be improved with the same storage battery capacity. Furthermore, by controlling the charging method of the storage battery array, it contributes to extending the life of the storage battery.
本発明を実施するための形態を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、発明を実施するための形態を説明するための全図において、同一の機能を有する要素には同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same names and reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments for carrying out the invention, and the repetitive description thereof will be omitted.
図1に、本発明の一例に係るIT機器と蓄電池の連係制御を行うためのシステムの要部を示す。結線は、電源の系統を示している。電力は、商用電源CPWR10が発電所から供給される。商用電源の電圧を測定できる箇所に電圧ロガーVLTLOG20を置く。電圧ロガー20は、電圧を時系列またはイベント発生時に記録することができ、電圧値によりスウェル、ディップ、瞬停等に加え、停電を測定することができる。商用電源10には無停電電源装置UPS30が接続される。UPS30には、常時商用方式、ラインインタラクティブ方式、常時インバータ方式等、様々な方式があるが、特に制限されない。ここでは常時インバータ方式を記載している。UPS30は、整流器とACからDCへ変換するコンバータCNV31、蓄電池アレイBAT32、蓄電池アレイを制御する蓄電池制御部CHGCTL33、DCからACへ変換するインバータINV34、UPSの制御部UCTL35から構成される。UPSの制御部35では、蓄電池の残量監視、ネットワーク対応、IT機器へのシャットダウンの指示、通常または急速の充電モードに従った充電制御などの機能を有する。UPS30には電力測定機構付電源タップPDU40が接続される。電力測定機構付電源タップPDU40は、各コンセントで電流値と電圧値の測定ができ、ネットワーク接続によりリモートで電力監視や電源供給のオンオフを制御する機構を有する。PDU40には各IT機器50が接続される。例として、サーバSVR1(51)、SVR2(52)、ルータRTR53としているが、モデム、ファイヤーウォール、スイッチ、ストレージを接続してもよい。サーバSVR1(51)には本発明のIT機器と蓄電池を連係制御する制御部CTL55が内蔵される。
FIG. 1 shows a main part of a system for performing linkage control between an IT device and a storage battery according to an example of the present invention. The connection indicates the power supply system. Electric power is supplied from a power plant by a commercial power supply CPWR10. A voltage logger VLTLOG20 is placed at a location where the voltage of the commercial power supply can be measured. The
図2に、本発明の実施例1のシステムを含む複数拠点のネットワーク構成図を示す。結線はネットワークの信号を示している。図1のIT機器と蓄電池の連係制御システム(Sys1)は、WAN(Wide Area Network)を介して他のシステム(Sys2,Sys3)と接続される。システム(Sys1)は、ルータ(RTR)53が外部のWANと内部のLAN(Local Area Network)60を接続し、複数のサーバ(SVR1、SVR2)、UPS30、電力測定付電源タップ(PDU)40はルータ(RTR)53に接続され、LAN60を形成している。UPS、PDU、ルータ、電圧ロガー(VLTLOG)、温湿度ロガー(TMPLOG)の情報はLAN60を介して、サーバ(SVR1、SVR2)と通信することができる。これは、サーバがLANを用いて他の機器の内部状態の監視、並びに制御できることを意味する。例えば、電圧ロガーなら電圧、温湿度センサーなら温度、湿度、UPSの蓄電池残量、蓄電池の端子電圧、UPSへのモード設定、電力測定機能付電源タップでの各IT機器の電力値、サーバ、ルータなどのIT機器の低電力制御などが挙げられる。
FIG. 2 shows a network configuration diagram of a plurality of bases including the system according to the first embodiment of the present invention. Connections indicate network signals. The IT device / storage battery linkage control system (Sys1) in FIG. 1 is connected to other systems (Sys2, Sys3) via a WAN (Wide Area Network). In the system (Sys1), a router (RTR) 53 connects an external WAN and an internal LAN (Local Area Network) 60, a plurality of servers (SVR1, SVR2), a
本発明は、予測した停電の特性(時間、頻度、間隔等)に合わせてIT機器と蓄電池の連係制御を行うのが特長技術である。そこで、まず、停電を予測することでどのような効果、効用があるかを例を挙げて示す。IT機器と蓄電池の動作例の説明も兼ねる。停電の特性として停電間隔・頻度と停電の継続時間があるが、順番に説明する。 The feature of the present invention is that the linkage control between the IT device and the storage battery is performed in accordance with the predicted characteristics (time, frequency, interval, etc.) of the power failure. Therefore, first, an example will be given to show what effect and utility can be obtained by predicting a power failure. It also serves as an explanation of operation examples of IT equipment and storage batteries. The characteristics of power outages include power outage intervals / frequency and duration of power outages.
停電間隔を予測することで、蓄電池アレイの充電スケジューリングが可能となることを示す。図3に停電間隔の予測による充電スケジューリングの例を示す。停電中(時刻t1−t2)に蓄電池を用いてIT機器を稼動すると、蓄電池は放電され、時刻t2では電池容量はほぼゼロとなる。予測を行わない場合、次にいつ停電が来るかわからないので急速充電をし、次の停電に備える必要があり、時刻t3に充電は完了する。一方、予測を行う場合、次の停電開始が時刻t4であり、停電間に十分な時間があるため、低速の充電を行えばよいことがわかる。予測無しの場合、過剰な急速充電を行うことで、特に鉛電池の寿命を不当に縮めてしまうことになる。また、次の停電では、時刻t5で停電が終了した後、予測を行わない場合、低速充電を行うと時刻t6で停電が発生した場合、充電不足となってしまい、時刻t7で蓄電池が枯渇し、IT機器のサービスが継続できない。予測を行う場合は、急速充電により時刻t6迄に電池の充電を完了させることができる。このように、停電間隔を予測することにより、充電のスケジューリングを行うことができ、無駄な急速充電や低速充電による充電不足を回避することができる。 It shows that charge scheduling of a storage battery array is attained by predicting a power failure interval. FIG. 3 shows an example of charge scheduling based on prediction of power failure intervals. When an IT device is operated using a storage battery during a power failure (time t1-t2), the storage battery is discharged, and the battery capacity becomes substantially zero at time t2. If the prediction is not performed, it is not possible to know when the next power failure will occur, so it is necessary to quickly charge and prepare for the next power failure, and the charging is completed at time t3. On the other hand, when making a prediction, the next power failure starts at time t4, and there is sufficient time between power failures, so it can be seen that low-speed charging may be performed. In the case of no prediction, excessively rapid charging will unduly shorten the life of the lead battery in particular. In addition, in the next power failure, when prediction is not performed after the power failure ends at time t5, if low-speed charging is performed, if a power failure occurs at time t6, charging becomes insufficient, and the storage battery is depleted at time t7. , IT equipment services cannot be continued. When the prediction is performed, the charging of the battery can be completed by time t6 by rapid charging. In this way, by predicting the power failure interval, it is possible to schedule charging, and it is possible to avoid insufficient charging due to useless rapid charging or low-speed charging.
次に、停電の継続時間を予測することの効果を示す。ITサービスにおいては、停電中もサービスを継続し、できるだけ性能が高いことが望まれるが、性能が高いことは蓄電池を多く消費することを意味し、蓄電池の容量が枯渇することが考えられるため、性能と蓄電池容量にはトレードオフがある。そこで、本発明の停電の継続時間の予測によりどのように性能が改善されるかを示す。停電時間を予測することで、蓄電池の使用する時間を見積もることができるため、放電のスケジューリングを行うことができる。予測しない場合、停電の継続時間がわからないので、停電時間が長くても対応できるように予め電池の使用量を少なく制限するか、電池の使用量は大きいが停電時間が長いときに対応できない方法をとることが考えられる。図4に電池の使用量制限が大きい場合、図5に電池の使用量制限が小さい場合の例を示す。図4では、時刻t1−t2間で停電が発生する。停電時間の予測がない場合、電池の使用量制限が大きいため、停電中にITサービスは継続できたものの、性能はprf1に抑えられた。停電時間の予測を行う場合、予め電池の使用時間がわかるため、蓄電池残量も含めて判断して性能をprf2まで高めることができる。これは、停電時間を把握しているため、蓄電池の残量のマージンを削減することができるためである。図5では、時刻t3−t5間で停電が発生する。停電時間の予測がない場合、性能はprf4と高いものの電池の使用量が多かったため、停電中の時刻t4で電池が枯渇した。そのため、時刻t4−t5間はIT機器の電力はゼロとなり、ITサービスを中止せざるを得なくなった。24時間稼動が前提となっているサーバにとって、望ましくない結果となった。停電時間の予測を行う場合、予め電池の使用時間がわかるため、性能はprf3で抑えたものの、停電時間中に蓄電池の使用を継続することができた。このように、停電時間を予測することで、電池の放電のスケジューリングを行い、IT機器の性能を高めることができる。 Next, the effect of predicting the duration of a power outage will be shown. In IT services, it is desirable to continue the service even during a power outage and to have as high a performance as possible. However, high performance means that a large amount of storage battery is consumed, and the capacity of the storage battery can be depleted. There is a trade-off between performance and battery capacity. Therefore, it will be shown how the performance is improved by predicting the duration of the power failure according to the present invention. By predicting the power outage time, it is possible to estimate the time for which the storage battery is used, so that it is possible to schedule discharge. If you don't predict it, you don't know how long the power outage will last. It is possible to take. FIG. 4 shows an example when the battery usage limit is large, and FIG. 5 shows an example when the battery usage limit is small. In FIG. 4, a power failure occurs between times t1 and t2. When there was no prediction of the power outage time, the battery usage limit was large, so the IT service could be continued during the power outage, but the performance was limited to prf1. When the power failure time is predicted, since the battery usage time is known in advance, it is possible to improve the performance up to prf2 by judging including the remaining amount of the storage battery. This is because the margin of the remaining amount of the storage battery can be reduced because the power failure time is grasped. In FIG. 5, a power failure occurs between times t3 and t5. When the power failure time was not predicted, although the performance was as high as prf4, the battery was used up, so the battery was depleted at time t4 during the power failure. Therefore, the power of the IT device is zero between time t4 and t5, and the IT service has to be stopped. The result was undesirable for a server that was supposed to operate 24 hours a day. When the power failure time is predicted, the battery usage time is known in advance, so the performance was suppressed by prf3, but the storage battery could be used during the power failure time. Thus, by predicting the power failure time, it is possible to schedule battery discharge and improve the performance of the IT equipment.
更に、停電の継続時間と間隔を予測するときの新たな効果を示す。図4、図5では停電が1日に1回発生するときの例であった。1日に複数回停電が発生するときに、電池をどのように使うかの計画を立てる上で、停電時間と停電間隔の双方の予測が重要となる。複数回にわたってどのように電池を使用するか、いつ充電するかの計画を立てることができる。図6に複数回の停電が発生するときの例を示す。2回停電が発生している。予測を行わない場合、時刻t6−t7の1回目の停電では、prf7に性能制限を掛けており、電池容量はC3からC1へ減少するものの、ITサービスを継続することができた。時刻t8−t10の2回目の停電では、1回目と同じprf7での性能制限とすると、時刻t9で電池が枯渇してしまい、ITサービスを継続できない。停電時間と停電間隔を予測する場合、電池の種類によって2つの方法があるので、それぞれ説明する。一つは、複数回の停電の総合計時間を見積もり、その時間のITサービスを継続できるよう各回の停電の蓄電池使用量を定める方法である。充電に時間を要する鉛蓄電池に適する方法である。もう一つは、各回の停電時間と停電間隔を見積もり、停電間で急速充電を行い、電池容量を回復させることを前提にITのサービス継続と性能向上を図る方法である。急速充電での寿命劣化が少ないリチウムイオン電池に適する方法である。一つ目の方法では、性能をprf6に制限を掛けることで、2回の停電でも蓄電池を使用することができ、サービスが継続できる。電池容量は1回目の停電でC3からC2へ減少し、次の停電でC2からゼロとなる。二つ目の方法は、性能をprf6より高いprf7とした上で、停電間で急速充電を行うことで電池容量を回復し、サービスの継続と高い性能を両立することができる。時刻t6−t7は停電のため、電池容量はC3からC1へ減少するが、次の停電の時刻t8までに急速充電を実施し、電池容量をC3に回復させ、時刻t8からの停電に備える。 Furthermore, a new effect when predicting the duration and interval of a power failure is shown. 4 and 5 are examples when a power outage occurs once a day. It is important to predict both power outage time and power outage interval when planning how to use batteries when power outages occur multiple times a day. You can plan how to use the battery multiple times and when to charge it. FIG. 6 shows an example when multiple power outages occur. There have been two power outages. When prediction was not performed, the performance of prf7 was limited in the first power failure at time t6-t7, and although the battery capacity decreased from C3 to C1, the IT service could be continued. In the second power outage from time t8 to t10, if the performance restriction at prf7 is the same as that at the first time, the battery is depleted at time t9 and the IT service cannot be continued. When predicting the power outage time and the power outage interval, there are two methods depending on the type of battery. One is a method of estimating the total time of a plurality of power outages and determining the storage battery usage for each power outage so that the IT service for that time can be continued. This method is suitable for lead-acid batteries that require time for charging. The other is a method of estimating IT power outage time and power outage intervals, performing quick charging between power outages, and recovering battery capacity to improve IT service continuity and performance. This is a method suitable for a lithium-ion battery with little life deterioration during rapid charging. In the first method, by limiting the performance to prf6, the storage battery can be used even during two power outages, and the service can be continued. The battery capacity decreases from C3 to C2 at the first power failure, and becomes zero from C2 at the next power failure. In the second method, the performance is set to prf7 higher than prf6, and the battery capacity is recovered by performing rapid charging between power outages, so that both continuity of service and high performance can be achieved. The battery capacity is reduced from C3 to C1 due to a power failure at time t6-t7, but rapid charging is performed by time t8 of the next power failure, and the battery capacity is restored to C3 to prepare for a power failure from time t8.
このように、停電の継続時間と、停電と停電の間隔を予測し、見積もりを行うことで、電池の充放電の最適なスケジューリングを行うことができ、それに伴い、IT機器のサービス継続と性能向上を図ることができる利点がある。これを踏まえて、本発明の実施例1において、停電で予測する項目の例を図7に示す。管理単位を1日としているが、特に制限されない。ここでは、サマリと詳細に表を分けている。サマリとして停電の有無、1日の停電回数、最長停電時間、停電の総合計時間、停電間隔の最短と最長時間を挙げている。詳細のデータとして、24時間のうち、いつ停電するかを停電の開始時間と終了時間を挙げている。各分ごとにテーブルを持っておき、停電の有無を記載する方法でもよい。停電間隔に関しては、管理単位(1日)をまたいで計算しておく必要がある。3月1日では、9:00−12:00、16:00−18:00、20:00−21:00の停電が発生すると予測しており、停電回数は3回、最長停電時間は3時間、停電総時間は6時間、停電間隔は最低で2時間、最長で13時間である。停電間隔の最長の時間は、3月1日の21時から3月2日の10時までの13時間である。 In this way, by predicting and estimating the duration of a power outage and the interval between power outages, it is possible to perform optimal scheduling of battery charging / discharging, and accordingly, service continuity and performance improvement of IT equipment There is an advantage that can be achieved. Based on this, in Example 1 of the present invention, an example of items predicted by a power failure is shown in FIG. Although the management unit is one day, it is not particularly limited. Here, the table is divided into summary and details. The summary includes the presence or absence of power outages, the number of power outages per day, the longest power outage time, the total power outage time, and the shortest and longest time between power outages. As detailed data, the start time and end time of the power outage are listed as to when the power outage occurs in 24 hours. A method may be used in which a table is provided for each minute and the presence or absence of a power failure is described. The power outage interval needs to be calculated across management units (1 day). On March 1, it is predicted that a power outage of 9: 00-12: 00, 16: 00-18: 00, 20: 00-21: 00: 00 will occur, the number of power outages will be 3 times, and the maximum power outage time will be 3 The total power outage time is 6 hours, the power outage interval is a minimum of 2 hours, and a maximum of 13 hours. The longest time between power outages is 13 hours from 21:00 on March 1 to 10:00 on March 2.
なお、停電の特性(時間、頻度、間隔等)は、場所とか曜日などによって、変化すると予想される。 The characteristics of power outages (time, frequency, interval, etc.) are expected to change depending on the location and day of the week.
停電の予測に関しては、見積もりのため、予測が外れることがある。予測が外れるのは、停電が起きないことや、停電の時間や間隔が実際と異なる長短がある場合がある。このため、本特許では予測が外れるときの対処法について記載する。停電予測によるIT機器と蓄電池の連係制御は、電池残量がなくならないようにするためのフィードフォワード制御であった。予測が外れたときは、電池残量から判断するフィードバック制御に切り替える。その例を図8に示す。図を見やすくするために、性能prf1とprf2間、電池容量C1とC2間は圧縮して記載している。停電時間の見積もりとして時刻t1−t2としているが、実際はt1−t2より長く、時刻t1−t5で停電が発生した場合である。予測した時間より長い場合は、電池残量の実測を元にフィードバックする。時間延長に対する対策がない場合は、時刻t3で電池が枯渇してしまい、時刻t3−t5の間、IT機器を稼動することができない。そこで、予測した計画の時間を超えると、電池の残量、並びにIT機器の電力値の実測を元に、IT機器の性能制限を厳しくしていく。実測のタイミングも残量が少なくなるにつれて、頻度を上げていく。時刻t2−t3、t3−t4、t4−t5の間隔は順番に短くする。このように、電池の残量の実測値を停電期間中に電池の容量が持つように性能制限へフィードバックする方法により、予測が外れた場合の対処とする。 Regarding the prediction of power outage, the prediction may be out of order due to the estimation. There are cases where the power failure does not occur and there are cases where the power failure time and interval are different from the actual ones. For this reason, this patent describes how to deal with the case where the prediction is wrong. The linkage control between the IT device and the storage battery based on the prediction of the power failure is feedforward control for preventing the battery remaining amount from running out. When the prediction is lost, the control is switched to feedback control that is determined from the remaining battery level. An example is shown in FIG. In order to make the figure easy to see, the performance between prf1 and prf2 and between the battery capacities C1 and C2 are shown compressed. Although the time t1-t2 is estimated as the power failure time, it is actually a case where a power failure occurs at time t1-t5 which is longer than t1-t2. If it is longer than the predicted time, feedback is made based on the actual measurement of the remaining battery level. If there is no measure against time extension, the battery runs out at time t3, and the IT device cannot be operated during time t3-t5. Therefore, if the predicted planning time is exceeded, the performance limit of the IT device is tightened based on the actual measurement of the remaining battery level and the power value of the IT device. The frequency of actual measurement is increased as the remaining amount decreases. The intervals between times t2-t3, t3-t4, and t4-t5 are shortened in order. In this way, a measure is taken to cope with a case where prediction is lost by a method of feeding back the measured value of the remaining battery level to the performance limit so that the battery capacity has during the power failure.
以上より、停電を予測することの利点と、IT機器と蓄電池の動作、連係制御の例、並びに、停電予測が外れたときの対処の制御例に関して示した。IT機器と蓄電池の連携制御の動作例を踏まえて、次に、IT機器と蓄電池の連係制御部の詳細構造を説明する。 As mentioned above, it showed about the advantage of predicting a power failure, the operation of IT apparatus and a storage battery, the example of linkage control, and the control example of the countermeasure when a power failure prediction comes off. Next, the detailed structure of the linkage control unit between the IT device and the storage battery will be described based on the operation example of the cooperative control between the IT device and the storage battery.
図9に本発明の第一の実施例のIT機器と蓄電池を連係制御する制御部CTL55の構成を示す。制御部CTL55は、サーバSVRで動作する。制御部55は、マイコン等のハードウェアを用いて構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。電圧モニタとのインターフェースを持ち、停電の時間と頻度を予測し停電計画を立てることと実際に現在、停電かどうかの停電情報を示す停電予測部POE(Power Outages Estimation)70、UPS30とのインターフェースを持ち、予測した停電時間とUPSの蓄電池残量からのIT機器の電力制限値を定めるIT電力予算部IPB(IT Power consumption Budget)80、電源タップPDU40とのインターフェースを持ち、定められたIT機器の電力制限値を満たすように低電力制御を行うIT電力制御部IPC(IT low−Power Control)90から構成される。制御部CTL55の動作概要は次の通りである。停電の時間、間隔を予測し、見積もった停電時間分だけIT機器が稼動できるように、電池残量からIT機器の電力制限値を定める。そして、定められたIT機器の電力制限値に収まるようにIT機器の低電力制御を行う。
FIG. 9 shows the configuration of a
次に、各機能ブロックの構成について説明する。図10に停電予測部POE70の構成を示す。停電予測部POEは、電圧ロガー20の実測値を用いて停電の発生と終了、現在停電かどうかを示す実停電情報を出力することと、データ抽出部で電圧ロガーの電圧データを蓄積し、蓄積された電圧データを統計解析して停電計画を立てる。電圧ロガーVLTLOG20の電圧データ、OSから取得した日時データをデータ抽出部71で、データの整形、抽出を行う。時系列で抽出してもよいし、電圧変動のイベントに合わせて抽出してもよい。データ抽出部71で抽出されたデータを、日時を付加して時系列形式でデータ蓄積部72に保存しておく。統計解析部73では、データ蓄積部72の時系列データを統計解析し、時系列モデルを生成する。時系列モデルは、移動平均(MA)、自己回帰モデル(AR)、移動平均自己回帰モデル(ARMA)、自己回帰条件付き分散不均一モデル(GARCH)などがあるが、限定されない。統計解析部73では日々のデータで時系列モデルを更新する。時系列データに対し、日曜日の予測として、単純に毎週日曜日の平均をとるなど、一般的な統計処理を行ってもよい。また、機械学習を組み合わせて精度を向上させてもよい。停電計算部74にて、タイマーで設定した定時、例えば0:00に、当日の停電の頻度、時間、間隔の情報を予測した停電計画を立て、計画データを保存しておき、IT電力予算部80に通知する。
Next, the configuration of each functional block will be described. FIG. 10 shows the configuration of the power failure prediction unit POE70. The power outage prediction unit POE outputs the actual power outage information indicating whether or not a power outage has occurred and ends using the measured value of the
図11に、本発明の第一の実施例のIT電力予算部IPB80の構成を示す。IT電力予算部80では、停電予測部70の停電計画とUPS30の蓄電池残量を元に、IT機器の制限電力値であるIT電力制限値を定めることと、停電計画で予測した停電の間隔から充電モードを決定する機能を有する。UPS30から蓄電池の残量と電圧、停電予測部POE70からの停電計画、実停電情報と蓄電池アレイの仕様81を入力として、電池使用計画部82にて、電池をどの時間帯にどのモードで充電するかを定める電池充電計画と、電池残量と停電予定時間からIT電力制限値を算出する。電池充電計画に従って充電モードをUPS30へ通知する。停電時にタイマーで定期、または不定期にUPS30の蓄電池残量を測定し、その度に停電計画で示す停電の継続時間とその蓄電池残量から、IT電力制限値を計算する。
FIG. 11 shows the configuration of the IT power
ここで、IT電力制限値を計算する方法について説明する。停電予測部POE70で見積もった停電時間にIT機器を継続稼動するために、UPS30の電池残量と端子電圧を基に、IT機器50にどれくらいの電流を流すかを定める必要がある。このためには、蓄電池の放電特性から算出する必要がある。図12に、蓄電池の放電特性の一例を示す。単純にするために、一つの12Vの蓄電池を用いている。蓄電池アレイでは適宜、並列化、直列化して考えればよい。定格容量をCとすると、放電電流CAの大きさによって蓄電池の放電時間が変わる。1CAでは40分だが、0.05CAでは20時間である。そこで、見積もった停電時間を満たす範囲で放電電流を定めればよい。これが、IT電力制限値となる。例えば、2時間の停電時間を持たせるためには、放電電流を0.25CA以下に設定すればよい。
Here, a method for calculating the IT power limit value will be described. In order to continuously operate the IT device during the power failure time estimated by the power failure
次に、図13にIT電力制御部IPC90の構成を示す。IT電力制御部IPC90は、電力測定付電源タップPDU40で取得した各IT機器の電力データ、IT電力予算部IPB80で算出したIT電力制限値を入力とし、各IT機器の低電力制御を行う。
Next, FIG. 13 shows the configuration of the IT power control unit IPC90. The IT power
停電期間中のIT電力制限値に対し、IT機器に低電力制御を行う動作例を図14に示す。蓄電池残量と停電予測時間から算出したIT電力制限値を満たすように低電力制御を行う。電池残量を定期的に、残りの停電予測時間で電池の残量がなくなるようにIT電力制限値の見直しをかける。実際の測定電力値を用いてIT電力制限値を設定する。 FIG. 14 shows an operation example in which low power control is performed on the IT device with respect to the IT power limit value during the power failure. Low power control is performed so as to satisfy the IT power limit value calculated from the remaining amount of storage battery and the estimated power failure time. The IT power limit value is reviewed periodically so that the remaining battery power is exhausted at the remaining power failure prediction time. The IT power limit value is set using the actual measured power value.
以上が、IT機器と蓄電池を連係制御する制御部CTL55の構成となる。それでは、この制御部を構成する制御ソフトウェアを用いてどのように全体の制御を行うかを、フローチャートを用いて説明する。図15にフローチャートを示す。定時(S1)、例えば0:00に、一日の停電時間、停電の頻度、間隔を予測する(S2)。停電が発生(S3)すると、定時に見積もった停電とマッチングをとり、停電の継続時間と間隔を読み出す。電池残量を実測し(S4)、停電の継続時間からIT電力の制限値を設定する(S5)。IT電力の制限値を、完全に電力を制限した状態でIT機器が最も消費電力が少ない最小値(完全電力制限)と比較(S10)し、IT電力制限値が大きい場合は、IT低電力制御を行う。IT電力制限値をITの電力実測値と比較し(S11)、IT電力制限値が大きい場合は、予算達成でIT低電力制御は電力制限は行わない。IT電力制限値が小さい場合は、予算未達成のため、IT電力がIT電力制限値以下となるよう低電力制御を行う(S12)。例外処理として、IT機器の最小電力値とIT電力制限値を比較し、IT機器の最小値が大きい場合(S10)は、電池容量が足らず、ITサービスが継続できないため、他サイトへ通知し(S13)、シャットダウンを行う(S14)。タイマー割込み(S6)で、定期的に電池残量実測を行い(S7)、IT電力制限値の再設定(S5)を行うことで、停電中に電池を最大限に使用しながら、IT性能を向上させることができる。復電すると(S8)、停電中のITの低電力制御を解除(S9)し、予測した停電間隔に従い、停電間隔が短いときは急速充電、長いときは通常充電とする充電モードを設定(S15)し、処理を継続する。これが、フローチャートでの動作である。
The above is the configuration of the
定期的に電池残量を測定しつつ、IT電力制限値を設定し、低電力制御が必要なときは、S6→S7→S5→S8→S10→S11→S12→S6のループ、低電力制御が不要なときはS6→S7→S5→S8→S10→S11→S6のループを形成する。ループのトリガは定期的な電池残量実測である。以上より、停電時間を予測し、その時間にIT機器の性能低下ができるだけ小さく、かつ、サービスを継続できるよう、電池残量を満たすようにIT機器の低電力制御を行うことができる。 If the IT power limit value is set while periodically measuring the remaining battery power and low power control is required, the loop of S6 → S7 → S5 → S8 → S10 → S11 → S12 → S6 When unnecessary, a loop of S6 → S7 → S5 → S8 → S10 → S11 → S6 is formed. The loop trigger is a periodic measurement of the remaining battery level. As described above, it is possible to predict the power failure time, and to perform low power control of the IT device so as to satisfy the remaining battery power so that the performance degradation of the IT device is as small as possible and the service can be continued.
10 商用電源CPWR
20 電圧ロガーVLTLOG
30 無停電電源装置UPS
31 コンバータCNV
32 蓄電池アレイBAT
33 蓄電池制御部CHGCTL
34 インバータINV
35 UPSの制御部UCTL
40 電力測定機構付電源タップPDU
50 IT機器
51 サーバSVR1
52 サーバSVR2
53 ルータRTR
55 サーバの制御部CTL
60 LAN
70 停電予測部POE
71 データ抽出部
72 データ蓄積部
73 統計解析部
74 停電計算部
80 IT電力予算部IPB
81 蓄電池アレイ仕様
82 電池使用計画部
90 IT電力制御部IPC
91 低電力制御部
10 Commercial power supply CPWR
20 Voltage logger VLTLOG
30 Uninterruptible power supply UPS
31 Converter CNV
32 Battery array BAT
33 Storage battery controller CHGCTL
34 Inverter INV
35 UPS control unit UCTL
40 Power tap PDU with power measurement mechanism
50
52 Server SVR2
53 router RTR
55 Server Control Unit CTL
60 LAN
70 Power Failure Prediction Department POE
71 Data Extraction Unit 72
81
91 Low power controller
Claims (12)
前記商用電源の電圧を計測する電圧ロガーと、
前記商用電源に接続され、複数の蓄電池が接続された無停電電源装置と、
前記無停電電源装置に接続された電力測定機構付電源タップと、
前記電力測定機構付電源タップに接続されたサーバを含むIT機器から構成され、
前記電圧ロガー、前記無停電電源装置、前記電力測定機構付電源タップ、および前記サーバはネットワークに接続され、
前記サーバ内部の制御部は、停電の継続時間を予測し、前記予測した停電の継続時間と蓄電池の残量からIT機器の電力制限値を求め、電力制限値を満たすよう前記IT機器の電力を制御することを特徴とするIT機器と蓄電池の連係制御システム。 Commercial power,
A voltage logger for measuring the voltage of the commercial power supply;
An uninterruptible power supply connected to the commercial power supply and connected to a plurality of storage batteries;
A power strip with a power measuring mechanism connected to the uninterruptible power supply;
It is composed of IT equipment including a server connected to the power measuring mechanism-equipped power strip,
The voltage logger, the uninterruptible power supply, the power measuring mechanism-equipped power strip, and the server are connected to a network,
The control unit inside the server predicts the duration of the power outage, obtains the power limit value of the IT device from the predicted duration of the power outage and the remaining amount of the storage battery, and sets the power of the IT device to satisfy the power limit value. An IT device and storage battery linkage control system characterized by control.
前記制御部は、定期または不定期に前記蓄電池の残量を測定し、その度に前記予測した停電の継続時間と前記測定した蓄電池の残量からIT機器の電力制限値を求め、電力制限値を満たすよう前記IT機器の電力を制御することを特徴とするIT機器と蓄電池の連係制御システム。 In the linkage control system of the IT device and the storage battery according to claim 1,
The control unit measures the remaining amount of the storage battery regularly or irregularly, obtains the power limit value of the IT device from the predicted power outage duration and the measured remaining amount of the storage battery each time, and sets the power limit value An IT device and storage battery linkage control system, wherein power of the IT device is controlled to satisfy
前記制御部は、
前記電圧ロガーの電圧データを蓄積し、蓄積された電圧データに基づいて停電の継続時間を予測する停電予測部と、
予測した停電の継続時間と前記測定した蓄電池の残量からIT機器の電力制限値を求めるIT電力予算部と、
前記電力測定機構付電源タップで取得したIT機器の電力データと前記IT機器の電力制限値に基づいて低電力制御を行うIT電力制御部と
から構成されることを特徴とするIT機器と蓄電池の連係制御システム。 In the linkage control system of the IT device and the storage battery according to claim 1,
The controller is
A power failure prediction unit that accumulates voltage data of the voltage logger and predicts a duration of a power failure based on the accumulated voltage data;
An IT power budget unit for obtaining a power limit value of an IT device from the predicted duration of power outage and the measured remaining battery capacity;
An IT device and a storage battery comprising: an IT power control unit that performs low power control based on power data of the IT device acquired by the power tap with the power measuring mechanism and a power limit value of the IT device. Linkage control system.
前記停電予測部は、蓄積した時系列データを統計解析して、時系列モデルを生成することを特徴とするIT機器と蓄電池の連係制御システム。 In the linkage control system of the IT device and the storage battery according to claim 3,
The power failure prediction unit statistically analyzes the accumulated time series data to generate a time series model, and the IT device and storage battery linkage control system.
前記制御部は、停電時間が予測した停電時間より長い場合は、前記蓄電池の残量の実測値を基に前記IT機器の性能制限のフィードバック制御を行うことを特徴とするIT機器と蓄電池の連係制御システム。 In the linkage control system of the IT device and the storage battery according to claim 1,
When the power failure time is longer than the predicted power failure time, the control unit performs feedback control of the performance limitation of the IT device based on the measured value of the remaining capacity of the storage battery. Control system.
前記制御部は、更に、停電の間隔を予測し、前記予測した停電間隔に基づいて前記蓄電池の充電モードを制御することを特徴とするIT機器と蓄電池の連係制御システム。 In the linkage control system of the IT device and the storage battery according to claim 1,
The control unit further predicts an interval between power outages, and controls a charging mode of the storage battery based on the predicted power outage interval.
前記制御部は、前記電圧ロガーの電圧データを蓄積し、蓄積された電圧データに基づいて停電の間隔を予測することを特徴とするIT機器と蓄電池の連係制御システム。 In the linkage control system of the IT device and the storage battery according to claim 6,
The control unit accumulates voltage data of the voltage logger, and predicts a power failure interval based on the accumulated voltage data.
停電の継続時間を予測するステップと、
前記予測した停電の継続時間と蓄電池の残量からIT機器の電力制限値を求めるステップと、
電力制限値を満たすよう前記IT機器の電力を制御するステップと
を含むことを特徴とするIT機器と蓄電池の連係制御方法。 A commercial power supply, a voltage logger for measuring the voltage of the commercial power supply, an uninterruptible power supply connected to the commercial power supply and connected to a plurality of storage batteries, and a power supply with a power measuring mechanism connected to the uninterruptible power supply It comprises an IT device including a tap and a server connected to the power measuring mechanism-equipped power strip, and the voltage logger, the uninterruptible power supply, the power measuring mechanism-equipped power tap, and the server are connected to a network. A system linkage control method comprising:
Predicting the duration of a power outage;
Obtaining a power limit value of the IT device from the predicted power outage duration and the remaining amount of storage battery;
And a method for controlling the power of the IT device so as to satisfy a power limit value.
定期または不定期に前記蓄電池の残量を測定するステップと、
その度に前記予測した停電の継続時間と前記測定した蓄電池の残量からIT機器の電力制限値を求めるステップと、
電力制限値を満たすよう前記IT機器の電力を制御するステップと
を含むことを特徴とするIT機器と蓄電池の連係制御方法。 In the linkage control method of the IT device and the storage battery according to claim 8,
Measuring the remaining amount of the storage battery regularly or irregularly;
A step of obtaining a power limit value of the IT device from the predicted duration of the power outage and the measured remaining amount of the storage battery each time;
And a method for controlling the power of the IT device so as to satisfy a power limit value.
前記停電の継続時間を予測するステップは、前記電圧ロガーの電圧データを蓄積し、蓄積された電圧データに基づいて停電の継続時間を予測することを特徴とするIT機器と蓄電池の連係制御方法。 In the linkage control method of the IT device and the storage battery according to claim 8,
The step of predicting the duration of the power outage stores the voltage data of the voltage logger, and predicts the duration of the power outage based on the accumulated voltage data.
停電の間隔を予測するステップと、
前記予測した停電間隔に基づいて前記蓄電池の充電モードを制御するステップと
を含むことを特徴とするIT機器と蓄電池の連係制御方法。 In the IT device and storage battery linkage control method according to claim 8, further comprising:
Predicting power outage intervals;
And a step of controlling a charging mode of the storage battery based on the predicted power outage interval.
前記停電の間隔を予測するステップは、前記電圧ロガーの電圧データを蓄積し、蓄積された電圧データに基づいて停電の間隔を予測することを特徴とするIT機器と蓄電池の連係制御方法。 The IT device and storage battery link control method according to claim 11,
The step of predicting the interval between power outages accumulates voltage data of the voltage logger, and predicts the interval between power outages based on the accumulated voltage data.
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