JP2014100031A - 非常用発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】非常用発電システムにおいて、複数の発電装置の発電出力を特定電力負荷の消費電力の変動に対して適切に追従させるように各発電装置の発電出力を適切に制御すると共に、負荷遮断に伴う急激な消費電力の低下にも対応する。
【解決手段】第１発電装置２０が、出力電圧を基準電圧に維持するように発電出力を調整する発電電圧制御を実行し、発電出力制御手段Ｃが、複数の発電装置Ｂを起動させる停電時起動処理を実行した上で、第１発電装置２０の実際の発電出力Ｐ２が設定発電出力となるように第２発電装置３０の発電出力Ｐ３を制御する停電時発電出力制御において、第１発電装置２０の設定発電出力を当該第１発電装置２０の定格発電出力よりも小さい所定の部分発電出力に設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基準電圧及び基準周波数の発電電力を電力負荷に供給可能な複数の発電装置と、
商用電力系統からの受電が停止する停電を検出する停電検出手段と、
前記停電検出手段により停電が検出された停電時に、前記電力負荷のうち特定電力負荷を除く一般電力負荷を前記複数の発電装置から解列させて、前記複数の発電装置の発電電力を前記特定電力負荷のみに供給する状態とする停電時解列手段と、
前記停電検出手段により停電が検出された停電時に、前記複数の発電装置を起動させる停電時起動処理を実行した上で、前記複数の発電装置の発電出力を制御する停電時発電出力制御を実行して、当該複数の発電装置の発電電力を前記特定電力負荷に供給する発電出力制御手段を備えた非常用発電システムに関する。

電気機器などの電力負荷を設けた施設では、通常商用電力系統から受電した基準電圧（例えば２００Ｖ）及び基準周波数（例えば６０Ｈｚ）の受電電力が当該電力負荷に供給される。また、かかる施設には、例えば商用電力系統に連系して発電を行って、基準電圧及び基準周波数の発電電力を電力負荷に供給可能な発電装置が設けられる場合がある。

このような発電装置を設けた施設では、商用電力系統からの受電が停止する停電時においても、発電装置の発電電力を一部の特定電力負荷のみに供給して当該特定電力負荷への電力供給を継続するために、当該発電装置の発電出力を制御する停電時発電出力制御を実行するように構成された非常用発電システムが設けられる場合がある（例えば特許文献１を参照。）。
非常用発電システムでは、停電時においても特定電力負荷に対して安定して電力を供給するために、当該施設に設置される発電装置の発電能力が、施設内の特定電力負荷の消費電力等に応じて決定される。特に、特定電力負荷の消費電力の大きい事業所などでは、比較的大きな発電能力が必要となるために、複数の発電装置が設置される場合がある。

上記のような非常用発電システムでは、通常、商用電力系統等の外部電源からの電力供給が無い停電時でも自立起動可能な蓄電池等を搭載したものが採用されていた。

特開２００１−２１１５７０号公報

上記のように複数の発電装置を設置して同時に作動させる非常用発電装置システムでは、複数の発電装置の発電出力を特定電力負荷の消費電力の変動に対して適切に追従させるために、各発電装置の発電出力を適切に制御することが求められる。特に、停電時に特定電力負荷の負荷遮断に伴う急激な消費電力の低下が発生した場合には、それに応じて発電出力を急激に低下せる必要がある。
そこで、一部の発電装置が出力電圧を基準電圧に維持するように発電出力を制御するように構成すれば、その一部の発電装置の実際の発電出力のみを、その急激な消費電力の低下に合わせて低下させることが考えられる。
しかしながら、急激に消費電力が低下する直前の上記一部の発電装置の実際の発電出力が比較的低く維持されていた場合には、その急激な消費電力の低下に十分に対応しえるだけの発電出力の低下を実現することができないという問題がある。

本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、停電時に複数の発電装置の発電電力を一部の特定電力負荷のみに供給して当該特定電力負荷への電力供給を継続させる非常用発電システムにおいて、複数の発電装置の発電出力を特定電力負荷の消費電力の変動に対して適切に追従させるように各発電装置の発電出力を適切に制御すると共に、負荷遮断に伴う急激な消費電力の低下にも対応し得る技術を提供する点にある。

この目的を達成するための本発明に係る非常用発電システムは、
基準電圧及び基準周波数の発電電力を電力負荷に供給可能な複数の発電装置と、
商用電力系統からの受電が停止する停電を検出する停電検出手段と、
前記停電検出手段により停電が検出された停電時に、前記電力負荷のうち特定電力負荷を除く一般電力負荷を前記複数の発電装置から解列させて、前記複数の発電装置の発電電力を前記特定電力負荷のみに供給する状態とする停電時解列手段と、
前記停電検出手段により停電が検出された停電時に、前記複数の発電装置を起動させる停電時起動処理を実行した上で、前記複数の発電装置の発電出力を制御する停電時発電出力制御を実行して、当該複数の発電装置の発電電力を前記特定電力負荷に供給する発電出力制御手段を備えた非常用発電システムであって、
その第１特徴構成は、
前記複数の発電装置として、第１発電装置と第２発電装置とを備え、
前記第１発電装置が、出力電圧を前記基準電圧に維持するように発電出力を調整する発電電圧制御を実行するように構成され、
前記発電出力制御手段が、前記停電時起動処理を実行した上で、前記停電時発電出力制御において、前記第１発電装置の実際の発電出力が所定の設定発電出力となるように前記第２発電装置の発電出力を制御すると共に、前記停電時発電出力制御において、前記第１発電装置の設定発電出力を当該第１発電装置の定格発電出力よりも小さい所定の設定部分発電出力に設定する点にある。

上記第１特徴構成によれば、上記発電出力制御手段により、上記停電時起動処理を実行した上で、上記停電時発電出力制御を実行することで、第２発電装置を第１発電装置に連系させる形態で、上記第１発電装置の実際の発電出力が所定の設定発電出力が維持されると共に、第２発電装置の発電出力が、特定電力負荷の消費電力から第１発電装置の設定発電出力を差し引いた分を補う形態で制御される。よって、複数の発電装置の発電出力が、特定電力負荷の消費電力の変動に対して適切に追従することになる。
また、第１発電装置が出力電圧を前記基準電圧に維持するように発電出力を調整する発電電圧制御を実行するように構成されているので、上記発電出力制御手段による停電時発電出力制御を実行するにあたり、特定電力負荷の遮断等に伴って当該特定電力負荷の消費電力が急激に変動した場合には、第２発電装置の発電出力の変化に先立って、第１発電装置が基準電圧を維持するべく消費電力の変動に合わせて発電出力を変化させることになる。
一方、特定電力負荷の消費電力が緩やかに変動した場合には、第１発電装置が基準電圧を維持するべく発電出力を変化させようとするのと同時に、第２発電装置が当該第１発電装置の実際の発電出力を所定の設定発電出力に維持しようして、結果、第２発電装置がその消費電力の変動に合わせて発電出力を変化させることになる。即ち、このような停電時発電出力制御を実行することにより、第１発電装置及び第２発電装置の発電出力が、消費電力の変動に対して適切に追従することになる。

また、上記停電時発電出力制御において、第１発電装置の設定発電出力を定格発電出力に設定するのではなく５０％程度の部分発電出力に設定するので、消費電力が比較的小さい期間でも、第１発電装置の実際の発電出力の増加を適切に抑制して、連系発電装置の発電出力を適切な範囲に維持することができる。更に、第１発電装置の実際の発電出力は常に部分発電出力以上に維持されることになって、当該第１発電装置の実際の発電出力において低下側の調整幅が常に確保されていることになるので、特定電力負荷の遮断に伴う急激且つ大幅な消費電力の低下が発生した場合でも、第１発電装置の実際の発電出力を急激且つ大幅に低下させることができ、結果、複数の発電装置の発電出力を特定電力負荷の消費電力の変動に対して適切に追従させることができる。
更に、特定電力負荷の消費電力が第１発電装置の部分発電出力に達するまでの比較的消費電力が少ない期間、及び、第２発電装置の発電出力が当該第２発電装置の定格発電出力に達しているときの比較的消費電力が多い期間は、第２発電装置の発電出力が０又は定格発電出力に固定されることから、第１発電装置の発電出力が発電電圧制御により調整されることになる。
従って、本発明により、複数の発電装置の発電出力を特定電力負荷の消費電力の変動に対して適切に追従させるように各発電装置の発電出力を適切に制御すると共に、負荷遮断に伴う急激な消費電力の低下にも対応し得る非常用発電システムを実現することができる。
尚、第２発電装置の発電出力が０となる期間でも、第２発電装置の起動は完了しており、特定電力負荷から解列状態とされて発電を停止したアイドリング状態となっている。

本発明に係る非常用発電システムの第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記第１発電装置の前記設定発電出力に対する実際の発電出力の差に応じた発電出力差信号を出力する差信号出力手段を備え、
前記発電出力制御手段が、前記停電時発電出力制御において、前記差信号出力手段から出力された発電出力差信号が一定になるように前記第２発電装置の発電出力を制御する点にある。

上記第２特徴構成によれば、上記発電出力差信号が、上記第１発電装置の設定発電出力に対する実際の発電出力の差に応じた信号となることから、上記発電出力制御手段による停電時発電出力制御において、その発電出力差信号から第１発電装置の設定発電出力に対する実際の発電出力の過不足を認識し、その過不足分が無くなるように、第２発電装置の発電出力を決定し制御することができる。

本発明に係る非常用発電システムの第３特徴構成は、上記第２特徴構成に加えて、
前記発電出力差信号を設定下限値以上に制限するリミッタを備えた点にある。

上記第３特徴構成によれば、上記発電出力制御手段に入力される発電出力差信号は、例えば急激且つ大幅な消費電力の低下を伴う負荷遮断が発生して第１発電装置の実際の発電出力が急激且つ大幅に低下されて発電出力差信号が大幅に低下する場合でも、その発電出力差信号は上記リミッタにより常に設定下限値以上に制限されることになる。よって、上記発電出力制御手段による停電時発電出力制御において、入力される発電出力差信号が、第２発電装置の発電出力の制御可能範囲を下回って逸脱することを回避し、第２発電装置の発電停止等を防止することができる。

本発明に係る非常用発電システムの第４特徴構成は、上記第１乃至第３特徴構成の何れかに加えて、
前記第１発電装置が、自立起動可能な発電装置であると共に、前記第２発電装置が、外部から供給された電力を利用して起動可能な発電装置であり、
前記発電出力制御手段が、前記停電時起動処理において、前記第１発電装置を自立起動させた後に当該第１発電装置の発電電力を利用して前記第２発電装置を起動させる点にある。

上記第４特徴構成によれば、複数の発電装置のうち、一部の上記第１発電装置は、蓄電池等が搭載されて自立起動可能に構成される比較的高価な第１発電装置を採用するが、他の上記第２発電装置は、蓄電池等を搭載する必要が無く第１発電装置の発電電力を利用して起動可能に構成される比較的安価な第２発電装置を採用するので、複数の発電装置の全てを自立起動可能な発電装置とする場合と比較して、設備コストをできるだけ抑制することができる。
更に、このような第１発電装置と第２発電装置とを採用した場合においても、上記発電出力制御手段による停電時起動処理において、上記第１発電装置を自立起動させた後に、その第１発電装置の発電電力を利用して上記第２発電装置を起動させることで、複数の発電装置の全てを適切に起動させることができる。

本発明に係る非常用発電システムの第５特徴構成は、上記第４特徴構成に加えて、
前記第２発電装置を複数備え、
前記発電出力制御手段が、前記停電時起動処理において、前記第１発電装置を自立起動させた後に前記第２発電装置の複数を順次起動させる点にある。

上記第５特徴構成によれば、第１発電装置の発電電力で起動する第２発電装置を複数備える場合には、上記発電出力制御手段による停電時起動処理において、第１発電装置を自立起動させた後にこれら複数の第２発電装置を順次起動させることで、第１発電装置に対して投入される第２発電装置の起動用の電力負荷が瞬間的に過大となることを回避することができ、例えば、第１発電装置の駆動用エンジンの過負荷によるストール等を防止することができる。

非常用発電システムの構成図 消費電力に対する各発電装置の発電出力の推移を示すグラフ図

本発明に係る非常用発電システムの実施形態について図面に基づいて説明する。
図１に示す非常用発電システムは、商用電力系統１から受電した受電電力を消費する電力負荷Ａを有する事業所などの施設に設けられて、当該商用電力系統１からの受電が停止する停電が発生したときに、電力負荷Ａのうちの特定電力負荷８に発電装置Ｂで発電した発電電力を供給するシステムとして構成されている。
尚、商用電力系統１から受電した受電電力は、電力線２に供給され、当該電力線２に接続された特定電力負荷８を除く一般電力負荷４に供給される。また、電力線２に供給された受電電力は後述する切替器５を介して電力線６に供給され、当該電力線６に接続された特定電力負荷８に供給される。

かかる非常用発電システムには、下記に説明する複数の発電装置Ｂが設けられている。
上記複数の発電装置Ｂは、商用電力系統１の受電電力と同じ基準電圧（例えば２００Ｖ）及び基準周波数（例えば６０Ｈｚ）の発電電力を電力負荷Ａに供給可能なものとして構成されている。更に、本実施形態の非常用発電システムでは、これら複数の発電装置Ｂとして、自立起動可能な第１発電装置としての自立発電装置２０と、外部から供給された電力を利用して起動可能な第２発電装置としての連系発電装置３０とが設けられている。

尚、本実施形態の非常用発電システムでは、特定電力負荷８の最大電力消費量等に合わせて、発電装置Ｂの台数が決定されている。
具体的に、２台の自立発電装置２０と、複数の連系発電装置３０としての４台の連系発電装置３０とを、夫々並設している。
尚、各発電装置Ｂの台数は適宜変更可能である。

上記発電装置Ｂは、同期発電機２１，３１をエンジン２２，３２で駆動する形態で発電を行う一般的な発電装置として構成されており、同期発電機２１，３１の発電電力を基準電圧及び基準周波数に変換する電力変換部２５，３５と、エンジン２２，３２の回転数を所望の設定回転数に設定する形態でエンジン２２，３２の出力を制御する制御部２６，３６とが設けられている。
また、電力変換部２５，３５は、同期発電機２１，３１の出力端の交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ２５ｂ，３５ｂと、コンバータ２５ｂ，３５ｂから出力される直流電圧を交流電圧に変換して出力するインバータ２５ａ，３５ａとを備える。尚、コンバータ２５ｂ，３５ｂ、インバータ２５ａ，３５ａは、何れも双方向に電圧変換可能な構成とする。
更に、自立発電装置２０の制御部２６は、電力変換部２５から出力される出力電圧が基準電圧に維持されるように発電出力を調整する発電電圧制御を実行するものとして構成されている。

エンジン２２，３２には、制御部２６，３６からの指令によりエンジン２２，３２を起動させるためのセルモータ２３，３３が付設されている。
そして、自立発電装置２０は、外部からの電力供給が無い状態でも、内蔵するバッテリー２８に予め蓄えた電力をセルモータ２３に供給して当該セルモータ２３を作動させる形態で自立起動可能に構成されている。尚、このバッテリー２８には、図示は省略するが、電力出力側から取り込んだ電力を予め蓄電するように構成されている。
一方、連系発電装置３０は、電力変換部３５の直流線から直流電力を取り込む電源回路３４が設けられており、当該電源回路３４で取り込んだ電力をセルモータ３３に供給して当該セルモータ３３を作動させる形態で起動可能に構成されている。

非常用発電システムには、更に、商用電力系統１から電力線２が受電する受電電力を計測する電力計測器１２の計測結果を参照することで、商用電力系統１からの受電が停止する停電を検出する停電検出手段Ｅに加え、この停電検出手段Ｅにより停電が検出された停電時に、一般電力負荷４を複数の発電装置Ｂから解列させて、複数の発電装置Ｂの発電電力を特定電力負荷８のみに供給する状態とする停電時解列手段Ｄが設けられている。
更に、この停電検出手段Ｅにより停電が検出された停電時に、複数の発電装置Ｂを起動させる停電時起動処理を実行した上で、複数の発電装置Ｂの発電出力を制御して、当該複数の発電装置Ｂの発電電力を特定電力負荷８に供給する発電出力制御手段Ｃを備える。尚、これら停電検出手段Ｅ、停電時解列手段Ｄ、発電出力制御手段Ｃは、コンピュータ等からなる制御装置５０が所定のプログラムを実行することにより機能するものとして構成されている。

この停電時解列手段Ｄは、下記に説明する切替器５の状態を切り替えることで、一般電力負荷４を複数の発電装置Ｂから解列させる。
この切替器５は、商用電力系統１及び一般電力負荷４が接続された電力線２と、特定電力負荷８が接続された電力線６との間に設けられている。具体的に、この切替器５は、トランスファ接点式（電圧ＯＮ／ＯＦＦで切り替わる）のスイッチで構成されており、この切替器５に対して、商用電力系統１及び一般電力負荷４が接続された電力線２が常開接点５ａに接続され、自立発電装置２０の電力出力側が常開接点５ａ及び常閉接点５ｂに接続され、特定電力負荷８が接続された電力線６が共通接点５ｃに接続されている。一方、連系発電装置３０の電力出力側は、特定電力負荷８が接続された電力線６に接続されている。
即ち、この切替器５をＯＮ状態（共通接点５ｃを常開接点５ａに接続する状態）とすることで、商用電力系統１と電力線２と電力線６とが接続されると共に、複数の発電装置Ｂの電力出力側がこれら電力線２，６に接続されるので、商用電力系統１から受電した受電電力と複数の発電装置２０，３０が発電した発電電力とを、全ての電力負荷Ａに供給することができるようになる。
一方、この切替器５をＯＦＦ状態（共通接点５ｃを常閉接点５ｂに接続する状態）とすることで、電力線６に対する複数の発電装置Ｂの電力出力側の接続が維持されたまま、電力線６に対して電力線２が解列されるので、複数の発電装置２０，３０が発電した発電電力を特定電力負荷８のみに供給することができるようになる。
よって、上記停電時解列手段Ｄは、この停電検出手段Ｅにより停電が検出された停電時に、上記切替器５をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えることで、一般電力負荷４を複数の発電装置Ｂから解列させて、複数の発電装置Ｂの発電電力を特定電力負荷８のみに供給する状態とすることができる。

特定電力負荷８が接続されている電力線６の切替器５の共通接点５ｃ側には、当該電力線６が受電する受電電力を計測する電力計測器１３が設けられている。尚、上記停電時解列手段Ｄにより、停電時に、上記切替器５がＯＦＦ状態とされ、電力線６が接続された共通接点５ｃが自立発電装置２０の電力出力側が接続された常閉接点５ｂに接続されれば、上記電力計測器１３は、自立発電装置２０から電力線６に供給される電力、即ち自立発電装置２０全体の実際の発電出力Ｐ２を計測し、当該発電出力に応じた信号を出力することになる。
電力線２の受電電力を計測する電力計測器１２、並びに、停電時における自立発電装置２０の発電出力を計測する電力計測器１３は、インバータのフルスケールである０〜１６０ｋＷの範囲内の受電電力に応じて４ｍＡ〜２０ｍＡの範囲内のアナログ信号Ｓ１，Ｓ２を出力するように構成されている。
具体的に、電力計測器１２が出力するアナログ信号Ｓ１、及び、電力計測器１３が出力するアナログ信号Ｓ２は、下記の式（１）及び（２）で求められる大きさとなるように設定されている。

Ｓ１＝４（ｍＡ）＋０．１（ｍＡ／ｋＷ）×Ｐ１・・・（１）
Ｓ２＝４（ｍＡ）＋０．１（ｍＡ／ｋＷ）×Ｐ２・・・（２）
Ｐ１：正常時での商用電力系統１からの受電電力（ｋＷ）
Ｐ２：停電時での自立発電装置２０全体の実際の発電出力（ｋＷ）

また、停電時における自立発電装置２０全体の実際の発電出力Ｐ２を計測する電力計測器１３が出力するアナログ信号Ｓ２は、減算器１５に入力され、アナログ信号発生器１４が出力する所定のアナログ信号Ｓ３が減算される。
また、このアナログ信号発生器１４は、発電出力制御手段Ｃから自立発電装置２０全体の設定発電出力Ｐ２ａが入力され、当該設定発電出力Ｐ２ａに応じた４ｍＡ〜２０ｍＡの範囲内のアナログ信号Ｓ３を出力するように構成されている。
即ち、この減算器１５から出力されるアナログ信号Ｓ４は、自立発電装置２０全体の設定発電出力Ｐ２ａに対する実際の発電出力Ｐ２の差に応じた値をとるようになり、実際の発電出力Ｐ２が設定発電出力Ｐ２ａに一致する場合には、一定の値をとるようになる。
即ち、この減算器１５は、自立発電装置２０全体の設定発電出力Ｐ２ａに対する実際の発電出力Ｐ２の差に応じたアナログ信号Ｓ４を発電出力差信号として出力する差信号出力手段Ｆとして機能することになる。
具体的に、このアナログ信号発生器１４が出力するアナログ信号Ｓ３、及び減算器１５から出力されるアナログ信号Ｓ４の大きさは、下記の式（３）及び（４）で求められる大きさとなる。

Ｓ３＝４（ｍＡ）＋０．１（ｍＡ／ｋＷ）×（Ｐ２ａ−１．６（ｋＷ））・・・（３）
Ｓ４＝Ｓ２−（Ｓ３−４（ｍＡ））
＝４．１６（ｍＡ）＋０．１（ｍＡ／ｋＷ）×（Ｐ２−Ｐ２ａ）・・・（４）
Ｐ２ａ：自立発電装置２０全体の設定発電出力（ｋＷ）

電力計測器１２が出力する電力線２の受電電力に応じた値をとるアナログ信号Ｓ１と、減算器１５が出力する自立発電装置２０全体の設定発電出力Ｐ２ａに対する実際の発電出力Ｐ２の差に応じた値をとるアナログ信号Ｓ４とは、切替器１６により択一的に切り替えられて、連系発電装置３０に入力される。
具体的に、この切替器１６は、トランスファ接点式（電圧ＯＮ／ＯＦＦで切り替わる）のスイッチで構成されている。この切替器１６において、常開接点１６ａにはアナログ信号Ｓ１が入力され、一方、常閉接点１６ｂにはアナログ信号Ｓ４が入力され、更に、共通接点１６ｃから出力されたアナログ信号Ｓ１，Ｓ２の何れか一方が連系発電装置３０の制御部３６に入力される。

また、切替器１６は、停電検出手段Ｅにより停電が検出された停電時に、発電出力制御手段ＣによりＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えられる。
即ち、商用電力系統１からの受電が正常に行われている正常時には、切替器１６がＯＮ状態（共通接点１６ｃを常開接点１６ａに接続する状態）とされて、電力線２の受電電力に応じた値をとるアナログ信号Ｓ１が連系発電装置３０の制御部３６に入力され、一方、商用電力系統１からの受電が停止する停電時には、切替器１６がＯＦＦ状態（共通接点１６ｃを常閉接点１６ｂに接続する状態）とされて、自立発電装置２０全体の設定発電出力Ｐ２ａに対する実際の発電出力Ｐ２の差に応じた値をとるアナログ信号Ｓ４が連系発電装置３０の制御部３６に入力されることになる。

そして、連系発電装置３０の制御部３６は、入力されるアナログ信号Ｓ１，Ｓ４が一定値の４．１６ｍＡに維持されるように、エンジン３２の回転数を設定することにより、連系発電装置３０の発電出力が制御される。
よって、正常時には、電力計測器１２が出力するアナログ信号Ｓ１が一定値の４．１６ｍＡに維持され、言い換えれば電力線２の受電電力がこの一定値に対応する１．６ｋＷに維持されるように、連系発電装置３０全体の発電出力Ｐ３が制御されることになる。
一方、停電時には、減算器１５が出力するアナログ信号Ｓ４が一定値の４．１６ｍＡに維持され、言い換えれば自立発電装置２０全体の実際の発電出力Ｐ２が設定発電出力Ｐ２ａに一致して維持されるように、連系発電装置３０全体の発電出力Ｐ３が制御されることになる。
このように、上記発電出力制御手段Ｃが、停電時において、アナログ信号発生器１４に対して、自立発電装置２０全体の設定発電出力Ｐ２ａを入力することで、自立発電装置２０全体の実際の発電出力Ｐ２が所定の設定発電出力Ｐ２ａとなるように連系発電装置３０全体の発電出力Ｐ３を制御することを、停電時発電出力制御と呼ぶ。
尚、この自立発電装置２０全体の設定発電出力Ｐ２ａは、自立発電装置２０の定格発電出力よりも小さい所定の部分発電出力に設定されて、自立発電装置２０の発電出力の上下調整幅が確保されている。

また、このような停電時発電出力制御では、停電時において、例えば急激且つ大幅な消費電力Ｑの低下を伴う負荷遮断が発生して自立発電装置２０全体の実際の発電出力Ｐ２が急激且つ大幅に低下された場合、自立発電装置２０全体の設定発電出力Ｐ２ａに対する実際の発電出力Ｐ２の差が急激且つ大幅に低下することで、減算器１５が出力するアナログ信号Ｓ４が設定下限値である４ｍＡを下回って低下することがある。そして、このアナログ信号Ｓ４をそのまま連系発電装置３０の制御部３６に入力すると、当該制御部３６は、特定電力負荷８が全て解列したと誤認識し、結果、エンジン３２の異常停止を招くことが懸念される。

更に、切替器１６の共通接点１６ｃ側には、連系発電装置３０の制御部３６に入力されるアナログ信号Ｓ１，Ｓ４を設定下限値（例えば４ｍＡ）以上に制限するリミッタ１７が設けられている。即ち、このリミッタ１７により、連系発電装置３０の制御部３６に入力されるアナログ信号Ｓ１，Ｓ４は、常に設定下限値以上に維持される。
よって、停電時において、減算器１５が出力するアナログ信号Ｓ４が設定下限値を下回って低下した場合でも、このリミッタ１７によって、連系発電装置３０の制御部３６に入力されるアナログ信号Ｓ４'は、設定下限値に維持されることになるので、制御部３６は、その入力された４ｍＡのアナログ信号Ｓ４'を一定値の４．１６ｍＡに維持する程度に、エンジン３２の回転数を比較的小規模に低下させて発電出力の低下幅を制限することになるので、当該エンジン３２の異常停止を回避することができる。
尚、このように、急激且つ大幅な消費電力Ｑの低下が発生して、自立発電装置２０全体の実際の発電出力Ｐ２を急激且つ大幅に低下させたときに、連系発電装置３０全体の発電出力Ｐ３の低下を制限した場合には、連系発電装置３０から電力線６を介して自立発電装置２０に向けて電流が逆流することが懸念される。そこで、自立発電装置２０の発電電力の出力側には、かかる電流の逆流を防止する保護装置２９が設けられている。

以下、停電検出手段Ｅにより停電が検出された停電時に各手段により実行される処理フローの詳細について、図２に示すグラフ図も参照して説明する。
尚、図２に示すグラフ図には、停電時における特定電力負荷８の消費電力Ｑの推移に合わせて出力される自立発電装置２０及び連系発電装置３０の夫々の発電出力の推移が示されている。

先ず、図２の時間ｔ０に示すタイミングで停電検出手段Ｅにより停電が検出されると、停電時解列手段Ｄにより、切替器５がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えられて、一般電力負荷４が複数の発電装置Ｂから解列された状態となる。
その後、発電出力制御手段Ｃにより、図２の時間ｔ０〜時間ｔ１に示すように各発電装置Ｂに対して電力負荷が投入されていない無負荷の状態で、複数の発電装置Ｂを起動させる停電時起動処理が実行される。
この停電時起動処理では、先ず、自立発電装置２０を自立起動させた後に、その自立発電装置２０の発電電力を、電力線６を介して連系発電装置３０に供給することで、当該自立発電装置２０の発電電力を利用して連系発電装置３０を起動させる。
更に、この停電時起動処理において、連系発電装置３０を起動させるにあたり、４台の連系発電装置３０を同時に起動させるのでは無く、その４台の連系発電装置３０を順次起動させることで、自立発電装置２０に対して投入される連系発電装置３０の起動用の電力負荷が瞬間的に過大となることが回避されている。

発電出力制御手段Ｃは、停電時において、上記停電時起動処理を実行して複数の発電装置Ｂを起動させた上で、停電時発電出力制御を実行する。
この停電時発電出力制御では、上述したように、アナログ信号発生器１４に対して、自立発電装置２０の夫々において定格発電出力（例えば７０ｋＷ）の約５０％に相当する部分発電出力（例えば３３ｋＷ）に設定された設定発電出力Ｐ２ａを入力することで、連系発電装置３０の制御部３６により、自立発電装置２０全体の実際の発電出力Ｐ２が所定の設定発電出力Ｐ２ａとなるように、連系発電装置３０全体の発電出力Ｐ３が制御される。

尚、発電装置Ｂに投入される特定電力負荷８の消費電力Ｑが、自立発電装置２０全体の設定発電出力Ｐ２ａ（３３ｋＷ）に達するまでの期間は、図２の時間ｔ１〜時間ｔ２の期間に示すように、連系発電装置３０は、特定電力負荷８から解列された状態となって発電を停止したアイドリング状態となり、自立発電装置２０のみで特定電力負荷８の消費電力Ｑを賄う。即ち、自立発電装置２０において、制御部２６は、出力電圧を上記基準電圧に維持する形態でエンジン２２の出力を制御することで、自立発電装置２０全体の実際の発電出力Ｐ２が特定電力負荷８の消費電力Ｑに一致する。

次に、特定電力負荷８の消費電力Ｑが、上記部分発電出力（３３ｋＷ）を超えた場合には、自立発電装置２０全体の設定発電出力Ｐ２ａを部分発電出力に設定した状態で上記停電時発電出力制御が実行される。
すると、図２の時間ｔ２〜時間ｔ３の期間に示すように、自立発電装置２０全体の実際の発電出力Ｐ２は設定発電出力Ｐ２ａに維持され、連系発電装置３０全体の発電出力Ｐ３が、特定電力負荷８の消費電力Ｑから自立発電装置２０全体の設定発電出力Ｐ２ａを差し引いた分を補う形態で制御されることになる。

更に、図２の時間ｔ３以降の期間に示すように、複数の連系発電装置３０全体の発電出力Ｐ３が当該複数の連系発電装置３０全体の定格発電出力Ｐ３ａ（１４０ｋＷ）に到達している期間は、連系発電装置３０全体の発電出力Ｐ３が定格発電出力Ｐ３ａを超えて増加することができないことから、自立発電装置２０の制御部２６が出力電圧を上記基準電圧に維持するように発電出力Ｐ２を調整するように働き、自立発電装置２０全体の実際の発電出力Ｐ２が、特定電力負荷８の消費電力Ｑから連系発電装置３０全体の定格発電出力Ｐ３ａを差し引いた分を補う形態で制御されることになる。
尚、図２の時間ｔ４に示すように、負荷遮断等により特定電力負荷８の消費電力Ｑが急激且つ大幅に低下した場合にも、自立発電装置２０の制御部２６が出力電圧を上記基準電圧に維持するように発電出力Ｐ２を急激且つ大幅に低下させることになる。

また、特定電力負荷８の消費電力Ｑが、連系発電装置３０全体の発電出力Ｐ３を定格発電出力Ｐ３ａ以下に抑えられる状態まで低下した場合には、上述した時間ｔ２〜時間ｔ３の期間と同様、自立発電装置２０全体の実際の発電出力Ｐ２が設定発電出力Ｐ２ａに維持され、連系発電装置３０全体の発電出力Ｐ３が、特定電力負荷８の消費電力Ｑから自立発電装置２０の設定発電出力ｐ２ａを差し引いた分を補う形態で制御されることになる。
尚、本実施形態において、受電電力の範囲（０〜１６０ｋＷ）、電力計測器１３やアナログ信号発生器１４が出力するアナログ信号Ｓの範囲（４ｍＡ〜２０ｍＡ）、連系発電装置３０におけるエンジン３２の回転数設定のために入力されるアナログ信号Ｓ１，Ｓ４の目標値（４．１６ｍＡ）などとして挙げた各種数値については、本願発明を限定するものではなく、適宜実施状況に応じて設定可能な数値である。

本発明は、基準電圧及び基準周波数の発電電力を電力負荷に供給可能な複数の発電装置と、
商用電力系統からの受電が停止する停電を検出する停電検出手段と、
前記停電検出手段により停電が検出された停電時に、前記電力負荷のうち特定電力負荷を除く一般電力負荷を前記複数の発電装置から解列させて、前記複数の発電装置の発電電力を前記特定電力負荷のみに供給する状態とする停電時解列手段と、
前記停電検出手段により停電が検出された停電時に、前記複数の発電装置を起動させる停電時起動処理を実行した上で、前記複数の発電装置の発電出力を制御する停電時発電出力制御を実行して、当該複数の発電装置の発電電力を前記特定電力負荷に供給する発電出力制御手段を備えた非常用発電システムとして好適に利用可能である。

１ ：商用電力系統
４ ：一般電力負荷
８ ：特定電力負荷
１５ ：減算器
１７ ：リミッタ
２０ ：自立発電装置（第１発電装置）
３０ ：連系発電装置（第２発電装置）
Ａ ：電力負荷
Ｂ ：発電装置
Ｃ ：発電出力制御手段
Ｄ ：停電時解列手段
Ｅ ：停電検出手段
Ｆ ：差信号出力手段

Claims (5)

1. 基準電圧及び基準周波数の発電電力を電力負荷に供給可能な複数の発電装置と、
   商用電力系統からの受電が停止する停電を検出する停電検出手段と、
   前記停電検出手段により停電が検出された停電時に、前記電力負荷のうち特定電力負荷を除く一般電力負荷を前記複数の発電装置から解列させて、前記複数の発電装置の発電電力を前記特定電力負荷のみに供給する状態とする停電時解列手段と、
   前記停電検出手段により停電が検出された停電時に、前記複数の発電装置を起動させる停電時起動処理を実行した上で、前記複数の発電装置の発電出力を制御する停電時発電出力制御を実行して、当該複数の発電装置の発電電力を前記特定電力負荷に供給する発電出力制御手段を備えた非常用発電システムであって、
   前記複数の発電装置として、第１発電装置と第２発電装置とを備え、
   前記第１発電装置が、出力電圧を前記基準電圧に維持するように発電出力を調整する発電電圧制御を実行するように構成され、
   前記発電出力制御手段が、前記停電時起動処理を実行した上で、前記停電時発電出力制御において、前記第１発電装置の実際の発電出力が所定の設定発電出力となるように前記第２発電装置の発電出力を制御すると共に、前記停電時発電出力制御において、前記第１発電装置の設定発電出力を当該第１発電装置の定格発電出力よりも小さい所定の設定部分発電出力に設定する非常用発電システム。
2. 前記第１発電装置の前記設定発電出力に対する実際の発電出力の差に応じた発電出力差信号を出力する差信号出力手段を備え、
   前記発電出力制御手段が、前記停電時発電出力制御において、前記差信号出力手段から出力された発電出力差信号が一定になるように前記第２発電装置の発電出力を制御する請求項１に記載の非常用発電システム。
3. 前記発電出力差信号を設定下限値以上に制限するリミッタを備えた請求項２に記載の非常用発電システム。
4. 前記第１発電装置が、自立起動可能な発電装置であると共に、前記第２発電装置が、外部から供給された電力を利用して起動可能な発電装置であり、
   前記発電出力制御手段が、前記停電時起動処理において、前記第１発電装置を起動させた後に当該第１発電装置の発電電力を利用して前記第２発電装置を起動させる請求項１〜３の何れか１項に記載の非常用発電システム。
5. 前記第２発電装置を複数備え、
   前記発電出力制御手段が、前記停電時起動処理において、前記第１発電装置を起動させた後に前記第２発電装置の複数を順次起動させる請求項４に記載の非常用発電システム。

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