JP2015023612A - 負荷運転制御装置、負荷運転制御システム及び負荷運転制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】配電系統に対する負荷が変動した場合にも配電系統の電圧と周波数を安定させることができる負荷運転制御装置、負荷運転制御システム及び負荷運転制御方法を提供することである。【解決手段】電力貯蔵部と、負荷運転制御部とを備える。電力貯蔵部は、交流発電装置の発電した有効電力および無効電力を吸収または供給する。負荷運転制御部は、負荷の起動前に前記電力貯蔵部が前記交流発電装置の発電した有効電力および無効電力を前記交流発電装置に同期して吸収し、前記負荷の起動開始後に前記電力貯蔵部から有効電力および無効電力を前記負荷に供給するよう制御する。【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、負荷運転制御装置、負荷運転制御システム及び負荷運転制御方法に関する。
上下水道施設などでは、電力会社からの給電の外に施設内で自家発電装置を備えている場合がある。そして、その配電系統に対して、照明などの定常的な負荷に加え、ポンプなど起動時に大きく電力が変動する負荷が存在する場合がある(例えば、特許文献1又は2参照)。
ところで、配電系統に対する負荷電力が大きく変動すると配電系統における電圧や周波数が変動する場合がある。この電圧や周波数の変動は配電系統の容量に関係している。そのため、施設内で自家発電装置を備え、その自家発電装置で自立運転している場合にポンプなどの負荷を起動すると、電圧が大きく変動し、場合によっては容量の大きな負荷を起動できないことがある。
本発明が解決しようとする課題は、配電系統に対する負荷電力が変動した場合にも配電系統の電圧と周波数を安定させることができる負荷運転制御装置、負荷運転制御システム及び負荷運転制御方法を提供することである。
実施形態の負荷運転制御装置は、電力貯蔵部と、負荷運転制御部とを備える。電力貯蔵部は、交流発電装置の発電した有効電力および無効電力を吸収または供給する。負荷運転制御部は、負荷の起動前に前記電力貯蔵部が前記交流発電装置の発電した有効電力および無効電力を前記交流発電装置に同期して吸収し、前記負荷の起動開始後に前記電力貯蔵部から有効電力および無効電力を前記負荷に供給するよう制御する。
以下、実施形態の負荷運転制御装置、負荷運転制御システム及び負荷運転制御方法について図面を参照して説明する。
<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態の負荷運転制御システム100を示す図である。
第1の実施形態の負荷運転制御システム100は、この図で示すように、負荷運転制御装置10と、交流発電装置20とで構成される。
なお、図1では、第1の実施形態の負荷運転制御システム100に加え、上下水道施設の場合を例に、前記負荷運転制御システム100における各部に電力を供給する配電系統30と、起動時に大きく負荷電力が変動するポンプなどの負荷401と、定常的な負荷である照明などの負荷402とが同時に示されている。
図1は、第1の実施形態の負荷運転制御システム100を示す図である。
第1の実施形態の負荷運転制御システム100は、この図で示すように、負荷運転制御装置10と、交流発電装置20とで構成される。
なお、図1では、第1の実施形態の負荷運転制御システム100に加え、上下水道施設の場合を例に、前記負荷運転制御システム100における各部に電力を供給する配電系統30と、起動時に大きく負荷電力が変動するポンプなどの負荷401と、定常的な負荷である照明などの負荷402とが同時に示されている。
第1の実施形態の負荷運転制御装置10は、電力貯蔵部101と、負荷運転制御部102の機能部を備える。
ここで、電力貯蔵部101は、交流発電装置20の発電した有効電力および無効電力を吸収または供給する機能部である。
また、負荷運転制御部102は、負荷40へ供給する電力の変動、すなわち、配電系統30における電圧・周波数の変動を抑えるように制御する機能部である。
また、記憶部111は、配電系統における電圧・周波数の変動を抑えるように負荷運転制御システム100が動作する際に必要となる種々の情報を記憶する記憶部である。
ここで、電力貯蔵部101は、交流発電装置20の発電した有効電力および無効電力を吸収または供給する機能部である。
また、負荷運転制御部102は、負荷40へ供給する電力の変動、すなわち、配電系統30における電圧・周波数の変動を抑えるように制御する機能部である。
また、記憶部111は、配電系統における電圧・周波数の変動を抑えるように負荷運転制御システム100が動作する際に必要となる種々の情報を記憶する記憶部である。
第1の実施形態の交流発電装置20は、交流発電部201と、周波数制御部202と、電圧制御部203を備える。
ここで、交流発電部201は、所定の周波数、例えば50Hzや60Hzなどの周波数で有効電力と無効電力を発電する機能部である。
また、周波数制御部202は、交流発電部201の周波数が所定の周波数になるように制御する機能部である。
また、電圧制御部203は、交流発電部201の電圧が所定の電圧になるように制御する機能部である。
ここで、交流発電部201は、所定の周波数、例えば50Hzや60Hzなどの周波数で有効電力と無効電力を発電する機能部である。
また、周波数制御部202は、交流発電部201の周波数が所定の周波数になるように制御する機能部である。
また、電圧制御部203は、交流発電部201の電圧が所定の電圧になるように制御する機能部である。
第1の実施形態の配電系統30は、負荷運転制御システム100における各部に電力を供給すると共に、配電系統30における周波数や電圧を測定し、負荷運転制御装置10にその測定データを送信する機能を含んでいるものとしている。
第1の実施形態の負荷40は、負荷401と、負荷402を備える。
ここで、負荷401は、起動時に負荷電力変動が大きいポンプなどの負荷である。
また、負荷402は、電力変動が小さい照明などの負荷である。
ここで、負荷401は、起動時に負荷電力変動が大きいポンプなどの負荷である。
また、負荷402は、電力変動が小さい照明などの負荷である。
そして、第1の実施形態の負荷運転制御システム100では、負荷運転制御装置10が交流発電装置20から見た負荷40の電力変動を打ち消すように、負荷40が軽くなった場合に交流発電装置20の発電する電力を吸収し、負荷40が重くなった場合にその電力を負荷に供給することで、交流発電装置20を安定動作させ電圧・周波数変動を軽減する。
図2は、第1の実施形態の負荷の起動開始後に必要となる無効電力の例を示す図である。
この図において、横軸は時間を表し、縦軸は無効電力を表している。この図に示す例が例えば上下水道施設におけるポンプ等の場合、負荷40を起動するタイミングに関する情報が予め入力されており、負荷運転制御装置10は、オペレータが入力したタイミングに関する情報に基づいて負荷40を起動する(図2では「負荷起動開始」と記述)。
無効電力は、交流送電に伴う電力であり、本来送電したい電力である有効電力を送電する際に送受電端間を往復する電力であり、電圧を維持するのに必要な電力である。
なお、有効電力は、実際に負荷で消費されたり送電時に損失として失ったりする電力である。そして、図には示していないが、有効電力についても図2と同様に「負荷起動開始」のタイミングから電力が急激に変化する図となる。
この図において、横軸は時間を表し、縦軸は無効電力を表している。この図に示す例が例えば上下水道施設におけるポンプ等の場合、負荷40を起動するタイミングに関する情報が予め入力されており、負荷運転制御装置10は、オペレータが入力したタイミングに関する情報に基づいて負荷40を起動する(図2では「負荷起動開始」と記述)。
無効電力は、交流送電に伴う電力であり、本来送電したい電力である有効電力を送電する際に送受電端間を往復する電力であり、電圧を維持するのに必要な電力である。
なお、有効電力は、実際に負荷で消費されたり送電時に損失として失ったりする電力である。そして、図には示していないが、有効電力についても図2と同様に「負荷起動開始」のタイミングから電力が急激に変化する図となる。
この図において、ポンプなどの負荷401が起動時に直ちには安定せず過渡的に変化するため、負荷起動時の「負荷起動分」と記述した部分の電力は変動する。また、「負荷定常分」と記述した部分の電力は、ポンプが安定動作に入った定常状態の負荷402の電力であるため、ほぼ一定となる。
図3は、第1の実施形態の電力貯蔵部101が交流発電装置20から吸収し、負荷40に供給する無効電力の例を示す図である。
この図において、横軸は時間を表し、縦軸は無効電力を表している。そして、この図に示す例が例えば上下水道施設におけるポンプ等の場合、図2と同様に負荷40が起動する時刻は負荷運転制御装置10に予め情報として入力されており、従って、負荷40の起動時(図3において「負荷起動開始」と記載)に必要となる電力を供給できるように、交流発電装置20の交流発電部201は、負荷40が起動する時刻よりも前の時刻に発電を開始する。
負荷運転制御装置10の電力貯蔵部101は、その交流発電装置20の発電する電力を負荷40が起動し電力を必要とするまで吸収する(図3において「吸収」と記載)。また、電力貯蔵部101は、負荷40が起動すると、電力を負荷40に供給する(図3において「供給」と記載)。
この図において、横軸は時間を表し、縦軸は無効電力を表している。そして、この図に示す例が例えば上下水道施設におけるポンプ等の場合、図2と同様に負荷40が起動する時刻は負荷運転制御装置10に予め情報として入力されており、従って、負荷40の起動時(図3において「負荷起動開始」と記載)に必要となる電力を供給できるように、交流発電装置20の交流発電部201は、負荷40が起動する時刻よりも前の時刻に発電を開始する。
負荷運転制御装置10の電力貯蔵部101は、その交流発電装置20の発電する電力を負荷40が起動し電力を必要とするまで吸収する(図3において「吸収」と記載)。また、電力貯蔵部101は、負荷40が起動すると、電力を負荷40に供給する(図3において「供給」と記載)。
図4は、第1の実施形態の負荷運転制御システム100の処理フローを示す図である。
次に、上下水道施設において、照明などの定常的な負荷402に加え、起動時に負荷電力が大きく変動するポンプなどの負荷401を起動した場合を例に、第1の実施形態の負荷運転制御システム100の処理を説明する。
なお、第1の実施形態において、記憶部111は予め過去の負荷40起動時において負荷運転制御に使用した実績のあるデータを記憶しており、負荷運転制御部102は、その記憶部111の記憶するデータを用いて、電力貯蔵部101が交流発電装置20から電力を吸収し、電力を負荷40に供給するように負荷運転制御システム100の各部を制御しているものとする。
次に、上下水道施設において、照明などの定常的な負荷402に加え、起動時に負荷電力が大きく変動するポンプなどの負荷401を起動した場合を例に、第1の実施形態の負荷運転制御システム100の処理を説明する。
なお、第1の実施形態において、記憶部111は予め過去の負荷40起動時において負荷運転制御に使用した実績のあるデータを記憶しており、負荷運転制御部102は、その記憶部111の記憶するデータを用いて、電力貯蔵部101が交流発電装置20から電力を吸収し、電力を負荷40に供給するように負荷運転制御システム100の各部を制御しているものとする。
第1の実施形態において、負荷運転制御システム100のオペレータは、配電系統30を介して負荷全体に供給する電力が安定するための情報入力を負荷運転制御装置10に対して行う。
負荷運転制御装置10の負荷運転制御部102は、そのオペレータにより入力された情報に基づいて、電力貯蔵部101が交流発電装置20の交流発電部201から電力を吸収し、その電力を負荷40に供給するための制御に必要なデータを記憶部111から読み出す(ステップS1)。ここで、負荷運転制御部102が記憶部111から読み出したデータは、過去の負荷40起動時において負荷運転制御に使用した実績のあるデータであり、負荷40が起動終了タイミングや交流発電装置20の発電する有効電力や無効電力などに関する種々の情報を含んでいる。
このとき、配電系統30は、配電系統30に接続されている各部の電圧や周波数などの状態を実測し、その実測値を負荷運転制御装置10および交流発電装置20に送信する(ステップS2)。
すると、負荷運転制御装置10の負荷運転制御部102は、記憶部111から読み出したデータと配電系統30から受信した状態に基づいて、各装置へ運転指令を出力する。
すると、負荷運転制御装置10の負荷運転制御部102は、記憶部111から読み出したデータと配電系統30から受信した状態に基づいて、各装置へ運転指令を出力する。
負荷運転制御部102は、負荷運転制御装置10の電力貯蔵部101に対して発電開始と同時に交流発電装置20の発電する電力を吸収する指令を出力する。すると、電力貯蔵部101は、交流発電装置20が発電するタイミングで電力の吸収を開始する(ステップS3)。
ここで、負荷運転制御部102が交流発電装置20に対して送信する指令は、過去の動揺の発電時の実績に基づいた指令であり、負荷40に必要となる電力を発生するための指令である。
そして、交流発電装置20の周波数制御部202と電圧制御部203は、配電系統30から受信した電圧や周波数の情報に基づいて、交流発電部201の発電する電力を制御する(ステップS4)。この交流発電装置20の発電する電力は、有効電力と無効電力とからなる皮相電力である。
そして、交流発電装置20の周波数制御部202と電圧制御部203は、配電系統30から受信した電圧や周波数の情報に基づいて、交流発電部201の発電する電力を制御する(ステップS4)。この交流発電装置20の発電する電力は、有効電力と無効電力とからなる皮相電力である。
このとき、電力貯蔵部101は、負荷運転制御装置10の負荷運転制御部102により制御されており、この電力の吸収は、有効電力と無効電力に対して行われ、負荷40が起動するまで続けられる。
計画された負荷40の起動タイミング以前に、負荷運転制御部102は、電力貯蔵部101に対して負荷40の起動と同時に交流発電装置20の発電する電力の吸収を終了し、電力の負荷40への供給を開始するように指令を出力する。
その後、入力された情報に基づくタイミングで負荷運転制御装置10の指令により負荷40の負荷401が起動を開始する(ステップS5)。
また、このステップS9と同時に、電力貯蔵部101は、電力の吸収を終了し、電力の負荷40への供給を開始する(ステップS6)。この電力の供給は、負荷40に必要な有効電力と無効電力に対して行われる。
なお、電力貯蔵部101による電力の吸収と供給は、交流発電装置20に同期して行われる。
また、このステップS9と同時に、電力貯蔵部101は、電力の吸収を終了し、電力の負荷40への供給を開始する(ステップS6)。この電力の供給は、負荷40に必要な有効電力と無効電力に対して行われる。
なお、電力貯蔵部101による電力の吸収と供給は、交流発電装置20に同期して行われる。
以上のように、負荷運転制御システム100において各装置が上述のような処理を行うことにより、交流発電装置20に対する負荷全体の変動を低減することができ、変動の少ない電力を負荷に供給することができる。
次に、上述の負荷運転制御システム100における各装置の各部について、式を示してより詳細に説明する。
交流発電装置20と、電力貯蔵部101と、負荷401と、負荷402における配電系統30の状態(周波数、電圧等)の変化について説明する。
一般的に、負荷全体と交流発電装置20との関係から、配電系統30における、すなわち、負荷に供給される電力についての周波数の時間変化は、例えば次の式(1)の動揺方程式で表される。
一般的に、負荷全体と交流発電装置20との関係から、配電系統30における、すなわち、負荷に供給される電力についての周波数の時間変化は、例えば次の式(1)の動揺方程式で表される。
ここでの式(1)において、tは時間、fは周波数、Mは慣性定数、Kは周波数特性定数、PGは発電有効電力、PBは電力貯蔵部101の有効電力、PLは負荷有効電力である。
この式(1)は、配電系統30における周波数が変化したときに、有効電力を調整することで周波数の変動を抑えることができることを示している。
なお、交流発電装置20の容量が小さい場合、慣性定数Mは小さく、負荷起動時の周波数変化が大きくなる。
この式(1)は、配電系統30における周波数が変化したときに、有効電力を調整することで周波数の変動を抑えることができることを示している。
なお、交流発電装置20の容量が小さい場合、慣性定数Mは小さく、負荷起動時の周波数変化が大きくなる。
また、一般的に、負荷と交流発電装置との関係から、配電系統30における、すなわち、負荷の電圧の時間変化は、例えば次の式(2)で表される。
この式(2)において、Vは電圧、TVは電圧の時間変化の時定数、QGは発電無効電力、QBは電力貯蔵部101の無効電力、QLは負荷無効電力である。
この式(2)は、負荷の電圧が変動したときに、無効電力を調整することで電圧の変動を抑えることができることを示している。
なお、交流発電装置20の容量が小さい場合、∂V/∂Qが大きく、負荷起動時の電圧変化が大きくなる。
この式(2)は、負荷の電圧が変動したときに、無効電力を調整することで電圧の変動を抑えることができることを示している。
なお、交流発電装置20の容量が小さい場合、∂V/∂Qが大きく、負荷起動時の電圧変化が大きくなる。
交流発電装置20の周波数制御部202は、ガバナ等であり、例えば次の式(3)に従って周波数偏差を入力とし、有効電力を制御する。
この式(3)において、kfp、kfiは周波数制御のゲイン(ただし、pは比例制御、iは積分制御を表す)である。
また、Δfは、次の式(4)で表される。
また、Δfは、次の式(4)で表される。
この式(4)において、frefは周波数目標値であり、例えば負荷電力による垂下特性を持つ。
この交流発電装置20の周波数制御部での制御はフィードバック制御のため、応答遅れがあり、負荷の起動開始後には周波数偏差が発生する。
交流発電装置20の電圧制御部203は、励磁装置等であり、例えば次の式(5)に従って電圧偏差を入力とし、無効電力を制御している。
この交流発電装置20の周波数制御部での制御はフィードバック制御のため、応答遅れがあり、負荷の起動開始後には周波数偏差が発生する。
交流発電装置20の電圧制御部203は、励磁装置等であり、例えば次の式(5)に従って電圧偏差を入力とし、無効電力を制御している。
この式(5)において、kVは電圧制御のゲインである。
また、ΔVは次の式(6)で表される。
また、ΔVは次の式(6)で表される。
この式(6)において、Vrefは電圧目標値であり、例えば負荷電力による垂下特性を持つ。
この交流発電装置20の電圧制御部203での制御はフィードバック制御のため、応答遅れがあり、負荷40の起動開始後には電圧偏差が発生する。
この交流発電装置20の電圧制御部203での制御はフィードバック制御のため、応答遅れがあり、負荷40の起動開始後には電圧偏差が発生する。
新たに起動する負荷401は、例えばポンプ等で、有効電力および無効電力は次の式(7)と式(8)のように起動分と定常分に分けることができる。
この式(7)において、PLa0は有効電力の起動分である。また、式(8)において、PLa∞は有効電力の定常分である。
負荷運転制御装置10の電力貯蔵部101は、次の式(9)と式(10)に従って新たに起動する負荷401に有効電力および無効電力を供給することにより、周波数変動および電圧変動を抑制することができる。
この場合、電力貯蔵部101は、負荷40の定常分の有効電力および無効電力を供給する必要があり、それらの供給する電力を蓄積し、それらの電力で負荷を駆動できる能力が必要となる。
電力貯蔵部101は、負荷401の起動開始からある時間後に負荷401への電力供給量を0にする必要があり、その際の電力供給量の変化が大きい場合には、負荷401における電圧変動が発生する。
電力貯蔵部101は、負荷401の起動開始からある時間後に負荷401への電力供給量を0にする必要があり、その際の電力供給量の変化が大きい場合には、負荷401における電圧変動が発生する。
電力貯蔵部101は、図2に示すように、負荷401の起動前に有効電力および無効電力を吸収し、負荷401の起動開始後に負荷401に有効電力および無効電力を供給する。そして、電力貯蔵部101のそれらの電力は、次の式(11)〜(14)となる。
これらの式(11)と(12)において、“(−0)”は負荷起動開始直前を意味する。
ここで、電力貯蔵部101が負荷401の起動前に有効電力および無効電力を吸収する時間が、交流発電装置20の応答遅れ時間よりも長い場合、次の式(15)、(16)のように、負荷401の起動開始直前の交流発電装置20における有効電力および無効電力はほぼ一致する。
ここで、電力貯蔵部101が負荷401の起動前に有効電力および無効電力を吸収する時間が、交流発電装置20の応答遅れ時間よりも長い場合、次の式(15)、(16)のように、負荷401の起動開始直前の交流発電装置20における有効電力および無効電力はほぼ一致する。
なお、電力貯蔵部101の応答遅れを無視できない場合は、その応答遅れ時間分だけ前もって有効電力および無効電力を吸収する。
この場合、電力貯蔵部101は、負荷401の定常分と起動分との大きい方を出力すればよいため、電力貯蔵部101の必要出力を小さくすることができる。また、この場合、電力貯蔵部101が定常時に供給する電力を0とすることができるため、負荷起動完了後の定常時に負荷401における電力変動は発生しない。
この場合、電力貯蔵部101は、負荷401の定常分と起動分との大きい方を出力すればよいため、電力貯蔵部101の必要出力を小さくすることができる。また、この場合、電力貯蔵部101が定常時に供給する電力を0とすることができるため、負荷起動完了後の定常時に負荷401における電力変動は発生しない。
さらに、負荷運転制御装置10は、次の式(17)に従って、負荷起動開始直前の皮相電力と負荷起動開始直後の皮相電力とが一致するように制御する。
この式(17)において、“(+0)”は負荷起動開始直後を意味する。
この場合、電力貯蔵部101の皮相電力を最小にすることができる。
ただし、同一の皮相電力に対する有効電力と無効電力の組合せはさまざまあり、電圧と周波数の何れを優先して安定させるかによりその都度決定すればよい。
この場合、電力貯蔵部101の皮相電力を最小にすることができる。
ただし、同一の皮相電力に対する有効電力と無効電力の組合せはさまざまあり、電圧と周波数の何れを優先して安定させるかによりその都度決定すればよい。
電力貯蔵部101は、次の式(18)に従って、負荷401の起動前の有効電力量と負荷の起動開始後の有効電力量が一致するように制御する。
この式(18)において、tpは応答遅れ時間に応じ、前もって電力を吸収するための先行時間である。
なお、式(18)は電力貯蔵部101での充放電損失量や自己放電量を無視した式であり、厳密には充放電損失量や自己放電量に関する項目を式(18)に含めた方がより高い精度で電力量を制御することができる。
なお、式(18)は電力貯蔵部101での充放電損失量や自己放電量を無視した式であり、厳密には充放電損失量や自己放電量に関する項目を式(18)に含めた方がより高い精度で電力量を制御することができる。
この場合、負荷起動前と起動後の電力貯蔵量を同じとすることができる。また、負荷起動後の定常時に電力変動が発生しない。
記憶部111は、過去における負荷40の起動前に電力貯蔵部101が吸収する有効電力および無効電力と、過去における負荷40の起動開始後に電力貯蔵部101から供給する有効電力および無効電力を、記憶する。そして、負荷運転制御部102は、変動抑制制御の精度をよくするために、この記憶部111の記憶するデータを用いて制御を行う。
記憶部111は、過去における負荷40の起動前に電力貯蔵部101が吸収する有効電力および無効電力と、過去における負荷40の起動開始後に電力貯蔵部101から供給する有効電力および無効電力を、記憶する。そして、負荷運転制御部102は、変動抑制制御の精度をよくするために、この記憶部111の記憶するデータを用いて制御を行う。
また、電力貯蔵部101は、応答遅れ時間を実績のある電力貯蔵部101の電力変化の遅れ時間を用い、その応答遅れ時間分先行して、有効電力および無効電力の吸収と、有効電力および無効電力の吸収を行う。
この場合、負荷40の起動前に電力貯蔵部101が吸収する有効電力および無効電力と、負荷40の起動開始後に電力貯蔵部101が供給する有効電力および無効電力として、過去の負荷起動時の実績電力を用いるので、負荷運転制御装置10は、精度よく周波数変動と電圧変動を抑制できる。
この場合、負荷40の起動前に電力貯蔵部101が吸収する有効電力および無効電力と、負荷40の起動開始後に電力貯蔵部101が供給する有効電力および無効電力として、過去の負荷起動時の実績電力を用いるので、負荷運転制御装置10は、精度よく周波数変動と電圧変動を抑制できる。
なお、電力貯蔵部101による交流発電装置20の発電する有効電力と無効電力の吸収を、複数の電力消費装置の投入や起動として行い、また、電力貯蔵部101による負荷40への有効電力と無効電力の供給を、複数の電力消費装置の停止や切離として行ってもよい。
第1の実施形態の負荷運転制御装置10によれば、負荷40を起動する際、負荷40の起動前に電力貯蔵部101が有効電力および無効電力を吸収し、負荷40の起動開始後に電力貯蔵部101から有効電力および無効電力を供給することで、交流発電装置20に対する負荷全体の変動を低減することができ、電力貯蔵部101の性能に応じて、周波数変動と電圧変動を抑制することができる。
<第2の実施形態>
図5は、第2の実施形態の負荷運転制御システム100を示す図である。
第2の実施形態の負荷運転制御システム100は、第一の実施形態と同様に、負荷運転制御装置10と、交流発電装置20とで構成される。
ただし、第2の実施形態の負荷運転制御装置10は、第一の実施形態の電力貯蔵部101に加え、電力貯蔵部103を備える。
図5は、第2の実施形態の負荷運転制御システム100を示す図である。
第2の実施形態の負荷運転制御システム100は、第一の実施形態と同様に、負荷運転制御装置10と、交流発電装置20とで構成される。
ただし、第2の実施形態の負荷運転制御装置10は、第一の実施形態の電力貯蔵部101に加え、電力貯蔵部103を備える。
負荷起動開始直後の電力変動を0にするような場合を考える。
電力貯蔵部の電力変化は負荷40の定常分と起動分の電力変化となり、電流変化率(di/dt)の制限に掛からないような定格電流変化率の電力貯蔵部が必要となる。
電力貯蔵部の電力変化は負荷40の定常分と起動分の電力変化となり、電流変化率(di/dt)の制限に掛からないような定格電流変化率の電力貯蔵部が必要となる。
負荷40が起動する際、負荷40の起動前に電力貯蔵部101または電力貯蔵部103の一方が交流発電装置20の発電する有効電力および無効電力を吸収し、負荷40の起動開始後に電力貯蔵部101または電力貯蔵部103の他方の電力貯蔵部が負荷40に有効電力および無効電力を供給するようにすると、負荷起動開始の直前直後の電流変化率を低減することができる。
電力貯蔵部101と電力貯蔵部103のどちらが電力を吸収し電力を供給するかの選択方法として、例えば交互に用途を入れ替えて利用する方法があるが、場合によっては電力貯蔵量の差が大きくなり、一方の電力貯蔵量制限に掛かる可能性がある。
電力貯蔵部101と電力貯蔵部103のどちらが電力を吸収し電力を供給するかの選択方法として、例えば交互に用途を入れ替えて利用する方法があるが、場合によっては電力貯蔵量の差が大きくなり、一方の電力貯蔵量制限に掛かる可能性がある。
電力貯蔵部の電力貯蔵量については、負荷40の起動前に電力貯蔵部101と電力貯蔵部103で電力貯蔵量が小さい方へ有効電力および無効電力を吸収し、負荷の起動開始後に電力貯蔵部101と電力貯蔵部103とで電力貯蔵量が大きい方から有効電力および無効電力を供給するようにする。
この場合、電力貯蔵部101と電力貯蔵部103の電力貯蔵量の差を小さくすることができ、電力貯蔵量制限に掛かり難くなり、また、負荷起動後の定常時に電力変動が発生しなくなる。
この場合、電力貯蔵部101と電力貯蔵部103の電力貯蔵量の差を小さくすることができ、電力貯蔵量制限に掛かり難くなり、また、負荷起動後の定常時に電力変動が発生しなくなる。
第2の実施形態の負荷運転制御装置10によれば、負荷40が起動する際、負荷の起動前に一方の電力貯蔵部へ有効電力および無効電力を吸収し、負荷の起動開始後に他方の電力貯蔵部から有効電力および無効電力を供給するようにすることで、電力貯蔵部の性能に応じて、周波数変動と電圧変動を抑制することができる。
以上述べた少なくともひとつの実施形態の負荷運転制御装置10によれば、負荷40の起動前に電力貯蔵部101が有効電力および無効電力を吸収し、負荷40の起動開始後に電力貯蔵部101から有効電力および無効電力を供給することで、電力貯蔵部の性能に応じて、周波数変動と電圧変動を抑制することができる。
なお実施形態について説明したが、上述の負荷運転制御装置10は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
10・・・負荷運転制御装置
20・・・交流発電装置
30・・・配電系統
40・・・負荷
100・・・負荷運転制御システム
101、103・・・電力貯蔵部
102・・・負荷運転制御部
111・・・記憶部
201・・・交流発電部
202・・・周波数制御部
203・・・電圧制御装部
401・・・負荷(ポンプなど)
402・・・負荷(照明など)
20・・・交流発電装置
30・・・配電系統
40・・・負荷
100・・・負荷運転制御システム
101、103・・・電力貯蔵部
102・・・負荷運転制御部
111・・・記憶部
201・・・交流発電部
202・・・周波数制御部
203・・・電圧制御装部
401・・・負荷(ポンプなど)
402・・・負荷(照明など)
Claims (10)
- 交流発電装置の発電した有効電力および無効電力を吸収または供給する電力貯蔵部と、
負荷の起動前に前記電力貯蔵部が前記交流発電装置の発電した有効電力および無効電力を前記交流発電装置に同期して吸収し、前記負荷の起動開始後に前記電力貯蔵部から有効電力および無効電力を前記交流発電装置に同期して前記負荷に供給するよう制御する負荷運転制御部と、
を備える負荷運転制御装置。 - 前記負荷運転制御部は、
前記負荷に供給する有効電力および無効電力の定常分と起動分とを特定し、前記負荷の起動前に前記電力貯蔵部が当該特定した定常分の電力を前記交流発電装置の発電した有効電力および無効電力から吸収し、前記負荷の起動開始後に前記電力貯蔵部が当該特定した起動分の電力を前記負荷に供給するよう制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の負荷運転制御装置。 - 前記負荷運転制御部は、
前記負荷の起動前に前記電力貯蔵部が前記交流発電装置から吸収する皮相電力と、前記負荷の起動開始後に前記電力貯蔵部が前記負荷に供給する皮相電力とを一致させる
ことを特徴とする請求項1に記載の負荷運転制御装置。 - 前記負荷運転制御部は、
前記負荷の起動前に前記電力貯蔵部が前記交流発電装置から吸収する有効電力と、前記負荷の起動開始後に前記電力貯蔵部が前記負荷に供給する有効電力とを一致させる
ことを特徴とする請求項1に記載の負荷運転制御装置。 - 前記負荷運転制御部は、
前記負荷の起動前に前記電力貯蔵部が前記交流発電装置から吸収する有効電力および無効電力と、負荷の起動開始後に前記電力貯蔵部が前記負荷に供給する有効電力および無効電力と、を過去の負荷起動時の実績の電力を用いて学習した値とする
ことを特徴とする請求項1から請求項4の何れか一項に記載の負荷運転制御装置。 - 前記負荷運転制御部は、
前記負荷の起動前に複数の電力貯蔵部のうちの一部が前記交流発電装置から有効電力および無効電力を吸収し、前記負荷の起動開始後に前記複数の電力貯蔵部のうちの前記一部を除く電力貯蔵部が有効電力および無効電力を前記負荷に供給するよう制御する
ことを特徴とする請求項1から請求項5の何れか一項に記載の負荷運転制御装置。 - 前記複数の電力貯蔵部のうちの一部における電力貯蔵量と、前記複数の電力貯蔵部のうちの前記一部を除く電力貯蔵部における電力貯蔵量と、を演算する電力貯蔵量演算部を備え、
前記電力貯蔵量演算部の演算した前記複数の電力貯蔵部のうちの一部に対する電力貯蔵量と、前記電力貯蔵量演算部の演算した前記複数の電力貯蔵部のうちの前記一部を除く電力貯蔵部に対する電力貯蔵量とで、前記演算した電力貯蔵量の少ない方の電力貯蔵部の部分が前記交流発電装置から有効電力および無効電力を吸収し、前記演算した電力貯蔵量の多い方の電力貯蔵部の部分が前記負荷に有効電力および無効電力を供給する
ことを特徴とする請求項6に記載の負荷運転制御装置。 - 配電系統に接続と切離が可能な電力消費部
を備え、
前記負荷運転制御部は、
前記負荷の起動前に前記電力消費部が前記配電系統に接続し、前記負荷の起動開始後に前記電力消費部が前記配電系統から切離するように制御する
ことを特徴とする請求項1から請求項7の何れか一項に記載の負荷運転制御装置。 - 交流発電装置と負荷運転制御装置を備える負荷運転制御システムであって、
前記交流発電装置は、
有効電力と無効電力を発電する交流発電部
を備え、
前記負荷運転制御装置は、
前記交流発電装置の交流発電部の発電した有効電力および無効電力を吸収または供給する電力貯蔵部と、
負荷の起動前に前記電力貯蔵部が前記交流発電部の発電した有効電力および無効電力を前記交流発電装置に同期して吸収し、前記負荷の起動開始後に前記電力貯蔵部から有効電力および無効電力を前記負荷に供給するよう制御する負荷運転制御部と、
を備えることを特徴とする負荷運転制御システム。 - 発電した有効電力および無効電力を吸収または供給し、
負荷の起動前に前記発電した有効電力および無効電力を吸収し、前記負荷の起動開始後に有効電力および無効電力を前記負荷に供給するよう制御する、
ことを特徴とする負荷運転制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013148054A JP2015023612A (ja) | 2013-07-16 | 2013-07-16 | 負荷運転制御装置、負荷運転制御システム及び負荷運転制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2013148054A JP2015023612A (ja) | 2013-07-16 | 2013-07-16 | 負荷運転制御装置、負荷運転制御システム及び負荷運転制御方法 |
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JP2015023612A true JP2015023612A (ja) | 2015-02-02 |
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Family Applications (1)
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JP2013148054A Pending JP2015023612A (ja) | 2013-07-16 | 2013-07-16 | 負荷運転制御装置、負荷運転制御システム及び負荷運転制御方法 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN105140917A (zh) * | 2015-09-06 | 2015-12-09 | 清华大学 | 适用于不确定性环境下的主动配电网鲁棒恢复控制方法 |
CN105720573A (zh) * | 2016-01-25 | 2016-06-29 | 国网冀北电力有限公司电力科学研究院 | 基于实测数据的风光储电站有功及无功控制系统建模方法 |
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2013
- 2013-07-16 JP JP2013148054A patent/JP2015023612A/ja active Pending
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