JP2015056945A

JP2015056945A - 電源装置及びｉｃｔ装置の連携制御システム

Info

Publication number: JP2015056945A
Application number: JP2013188346A
Authority: JP
Inventors: 樋口　裕二; Yuji Higuchi; 裕二樋口; 忠利馬場崎; Tadatoshi Babasaki; 謙介村井; Kensuke Murai
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2015-03-23

Abstract

【課題】本発明は、負荷電流が急上昇した場合においても電源装置が過負荷とならず、安定して電力を供給可能な連携制御システムに関する。
【解決手段】本発明の連携制御システムは、電源ユニットを複数台並列に接続した電源装置と、ＩＣＴ装置群と、電源装置及びＩＣＴ装置群の運転又は停止を制御する制御サーバと、ＩＣＴ装置運転要求を制御サーバに送信する運用サーバとを備え、制御サーバは、ＩＣＴ装置の各々をＩＣＴ装置運転要求によって指定された動作状態にした場合のＩＣＴ装置群の最大使用電力を算出し、ＩＣＴ装置群の最大使用電力を許容する運転台数となるように運転台数を決定し、当該決定された運転台数となるように電源ユニットを運転又は停止し、指定された動作状態となるようにＩＣＴ装置の各々を運転又は停止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源装置及びＩＣＴ装置の連携制御システムに関する。

従来の電源装置及びＩＣＴ装置の連携制御システムとして、特許文献１に示されるような連携制御システムがある。図４は、特許文献１に示される従来の電源装置及びＩＣＴ装置の連携制御システムを示す。図４には、商用電源１から供給される交流電力を直流電力に変換して出力する電源ユニット４１１を複数台並列に接続したユニット型電源装置４１０と、ユニット型電源装置４１０から直流電力が供給される複数のＩＣＴ装置４２１を含むＩＣＴ装置群と、ユニット型電源装置４１０を監視・制御する監視制御部４３０とを備えた連携制御システム４００が示されている。ユニット型電源装置４１０は、各電源ユニット４１１の運転・停止を制御する制御部４１２を備える。

ユニット型電源装置４１０からの電力線は、分電盤４２２によって複数に分岐されており、複数のＩＣＴ装置４２１の各々は、分電盤４２２を介してユニット型電源装置４１０からの電力線にそれぞれ接続されている。ユニット型電源装置４１０は、ＩＣＴ装置群４２０の総消費電力量に応じた電力を複数のＩＣＴ装置４２０に給電する。

連携制御システム４００において、監視制御部４３０は、ユニット型電源装置４１０から出力される総出力電流を検出し、総出力電流に基づいて電源ユニット４１１の最適な運転台数を決定して、当該電源ユニット４１１の運転台数を指定した制御信号を制御部４１２に送信する。制御部４１２は、受信した制御信号において指定された台数の電源ユニット４１１を運転させるように電源ユニット４１１の運転・停止を制御する。

特開２００９−１９５０７９号公報

しかしながら、図４に示されるような従来の連携制御システム４００では、負荷電流の急激な増大に伴いＩＣＴ装置群４２０の消費電力が急激に増大した場合、負荷電流がユニット型電源装置４１０の出力電流容量を超えてしまい、過負荷となった電源ユニット４１１が停止し、電源供給が断たれる可能性がある。新たに電源ユニット４１１を起動させるためにはある程度の時間が必要であることから、現在運転している状態の電源ユニット４１１だけではＩＣＴ装置群４２０から要求される電力を供給することができなくなる場合があるという問題があった。また、連携制御システムにおいて蓄電池を利用してこの問題を回避する場合であっても、過負荷になる毎に蓄電池放電が発生することで蓄電池の寿命が短くなるという問題があった。

本発明の請求項１に記載の連携制御システムは、電源から供給される交流電力を直流電力に変換して出力する電源ユニットを複数台並列に接続した電源装置と、前記電源装置から直流電力が供給される複数のＩＣＴ装置を含むＩＣＴ装置群と、前記ＩＣＴ装置群及び前記電源装置の運転状態又は停止状態を制御する制御サーバと、前記ＩＣＴ装置の各々について運転状態又は停止状態からなる動作状態を指定したＩＣＴ装置運転要求を前記制御サーバに送信する運用サーバとを備えた前記電源装置及び前記ＩＣＴ装置の連携制御システムであって、前記制御サーバは、前記運用サーバから前記ＩＣＴ装置運転要求を受信したことに応答して、前記ＩＣＴ装置の各々についての定格電力、電力上限設定の有無及び使用電力設定値を含むＩＣＴ装置運転情報と、前記電源ユニットの定格容量及び前記電源装置における前記電源ユニットの現在の運転台数を含む電源ユニット運転情報とを取得し、前記ＩＣＴ装置運転要求において運転状態に指定された各々の前記ＩＣＴ装置の定格電力と、前記ＩＣＴ装置運転要求において運転状態に指定されかつ電力上限設定を有する各々の前記ＩＣＴ装置の使用電力設定値とを合計することにより、前記ＩＣＴ装置の各々を前記ＩＣＴ装置運転要求によって指定された動作状態にした場合の前記ＩＣＴ装置群の最大使用電力を算出し、前記ＩＣＴ装置群の最大使用電力を許容する運転台数となるように、前記指定された動作状態にした場合の前記運転台数を決定し、当該決定された運転台数となるように前記電源ユニットを運転又は停止し、前記ＩＣＴ装置運転要求において指定された動作状態となるように前記ＩＣＴ装置の各々を運転又は停止することを特徴とする。

本発明の請求項２に記載の連携制御システムは、本発明の請求項１に記載の連携制御システムであって、前記制御サーバは、前記ＩＣＴ装置運転情報及び前記電源ユニット運転情報を格納するための記録部を備え、前記制御サーバは、前記記録部から前記ＩＣＴ装置運転情報及び前記電源ユニット運転情報を取得することを特徴とする。

動作状態を変更した場合のＩＣＴ装置群全体の最大使用電力を許容するように電源ユニットの運転台数を決定するため、負荷電流が急上昇した場合においても電源装置が過負荷とならず、十分な電源装置の容量を確保できるため、安定して電力を供給することができる。

本発明に係る連携制御システムを示す図である。本発明に係る連携制御システムにおける制御サーバの処理フロー図である。本発明に係る連携制御システムにおける制御サーバがＩＣＴ装置群１２０の最大使用電力の算出フロー図である。従来の連携制御システムを示す図である。

図１は、本発明に係る電源装置及びＩＣＴ装置の連携制御システムを示す。図１には、商用電源１から供給される交流電力を直流電力に変換して出力する電源ユニット１１１を複数台並列に接続したユニット型電源装置１１０と、ユニット型電源装置１１０から直流電力が供給される複数のＩＣＴ装置１２１を含むＩＣＴ装置群１２０と、ユニット型電源装置１１０及びＩＣＴ装置群１２０を共に監視・制御する制御サーバ１３０と、運転・停止させるＩＣＴ装置１２１を決定して制御サーバ１３０に通知する運用サーバ１４０とを備えた連携制御システム１００が示されている。

ユニット型電源装置１１０は、各電源ユニット１１１の運転・停止を制御する制御部１１２を備える。制御サーバ１３０は、電源ユニット１１１及びＩＣＴ装置群１２０を監視・制御するための監視制御部１３１と、ＩＣＴ装置運転情報及び電源ユニット運転情報を格納した記録部１３２とを備える。

ユニット型電源装置１１０からの電力線は、分電盤１２２によって複数に分岐されており、複数のＩＣＴ装置１２１の各々は、分電盤１２２を介してユニット型電源装置１１０からの電力線にそれぞれ接続されている。ユニット型電源装置１１０は、ＩＣＴ装置群１２０の消費電力量に応じた電力をＩＣＴ装置群１２０に給電する。

監視制御部１３１は、各ＩＣＴ装置１２１についての定格電力Ｐ_MAX、運転・停止状態Ｐ_STATE、電力上限設定の有無Ｐ_SET及び使用電力設定値Ｐ_LIMITを含むＩＣＴ装置運転情報を取得する機能と、ユニット型電源装置１１０における電源ユニット１１１の運転台数Ｎ_POWERと電源ユニット１１１の定格容量とを含む電源ユニット運転情報を取得する機能を有する。記録部１３２は、これらの機能によって取得したＩＣＴ装置運転情報及び電源ユニット運転情報を格納することができる。制御サーバ１３０は、電源ユニット１１１を運転・停止するための電源ユニット制御信号をユニット型電源装置１１０の制御部１１２に送信することができ、また、ＩＣＴ装置１２１を運転・停止するためのＩＣＴ装置制御信号をＩＣＴ装置１２１に送信することができる。

運用サーバ１４０は、ＩＣＴ装置群１２０のうち運転状態にするＩＣＴ装置１２１を決定し、ＩＣＴ装置１２１の各々について、運転状態又は停止状態からなる動作状態を指定したＩＣＴ装置運転要求を制御サーバ１３０に送信するＩＣＴ装置運用機能を有する。

図２は、本発明に係る連携制御システムにおける制御サーバ１３０の処理フローを示す。図２に示されるように、ステップ２０１で、連携制御システム１００において制御サーバ１３０が連携制御を開始する。ステップ２０２で、制御サーバ１３０は、運用サーバ１４０からＩＣＴ装置運転要求を受信する。ステップ２０３で、制御サーバ１３０は、記録部１３２に格納された電源ユニット運転情報からユニット型電源装置１１０における電源ユニット１１１の運転台数Ｎ_POWERを取得する。ステップ２０４で、制御サーバ１３０は、記録部１３２に格納されたＩＣＴ装置運転情報から各ＩＣＴ装置１２１についての定格電力Ｐ_MAX、電力上限設定の有無Ｐ_SET及び使用電力設定値Ｐ_LIMITを取得する。

ステップ２０５で、制御サーバ１３０は、ＩＣＴ装置１２１の各々の動作状態をＩＣＴ装置運転要求によって指定された動作状態にした場合における、ＩＣＴ装置群１２０の最大使用電力Ｐ_SUMを計算する。ここで、図３は、制御サーバ１３０によるＩＣＴ装置群１２０の最大使用電力Ｐ_SUMの算出フローを示す。

図３に示されるように、ステップ３０１で、制御サーバ１３０は、ＩＣＴ装置１２１がＩＣＴ装置運転要求において運転状態（Ｐ_STATE＝１）に指定されているかどうかを判断する。ステップ３０１で、停止状態（Ｐ_STATE＝０）と判断された場合、ステップ３０６に進み、そのＩＣＴ装置１２１の最大使用電力Ｐは０と判断される。ステップ３０１で運転状態（Ｐ_STATE＝１）と判断された場合、ステップ３０３で、制御サーバ１３０は、そのＩＣＴ装置１２１に使用電力上限が設定されている（Ｐ_SET＝１）かどうかを判断する。ＩＣＴ装置１２１に使用電力上限が設定されている場合（Ｐ_SET＝１）、ステップ３０４に進み、そのＩＣＴ装置１２１の最大使用電力Ｐは使用電力設置値Ｐ_LIMITと判断される。ＩＣＴ装置１２１に使用電力の上限が設定されていない場合（Ｐ_SET＝０）、ステップ３０５に進み、そのＩＣＴ装置１２１の最大使用電力Ｐは定格電力Ｐ_MAXと判断される。

ステップ３０４、３０５又は３０６においてＩＣＴ装置１２１の最大使用電力Ｐが算出された後、ステップ３０７で、制御サーバ１３０は、ＩＣＴ装置群１２０のうち最大使用電力Ｐが算出されていないＩＣＴ装置１２１があるかどうかを判断する。最大使用電力Ｐが算出されていないＩＣＴ装置１２１があると判断された場合、ステップ３０２に戻り、最大使用電力Ｐが算出されていないＩＣＴ装置１２１の最大使用電力Ｐを算出する。最大使用電力Ｐが算出されていないＩＣＴ装置１２１がないと判断された場合、ステップ３０８に進み、制御サーバ１３０は、算出した全ての最大使用電力Ｐの和演算によりＩＣＴ装置群１２０の最大使用電力Ｐ_SUMを算出する。

表１及び表２を用いて、図３の算出フローに従ってＩＣＴ装置群１２０の最大使用電力Ｐ_SUMを算出する例を示す。下記表１は、ＩＣＴ装置Ａ〜Ｅで構成されるＩＣＴ装置群１２０において、ＩＣＴ装置運転要求によりＩＣＴ装置Ｂ、Ｃ、Ｄが運転状態に指定された場合におけるＩＣＴ装置Ａ〜Ｅに関するＩＣＴ装置運転情報を例示する。

下記表２は、ＩＣＴ装置Ａ〜Ｅの各々の最大使用電力ＰとＩＣＴ装置群１２０の最大使用電力Ｐ_SUMを示す。表２に示されるように、表１に示されるＩＣＴ装置運転情報を用いて図３に示される算出フローに従って算出された各ＩＣＴ装置Ａ〜Ｅの最大使用電力Ｐを合計することにより、ＩＣＴ装置群１２０の最大使用電力Ｐ_SUMが算出される。

図２に戻ると、ステップ２０５でＩＣＴ装置群１２０の最大使用電力Ｐ_SUMを計算した後、ステップ２０６で、制御サーバ１３０は、以下の表３に例示される運転台数決定テーブルを参照して、ＩＣＴ装置運転要求に基づいてＩＣＴ装置群１２０の運転・停止制御を実行した場合における電源ユニット１１１の運転台数Ｎ_POWER’を決定する。

表２の例では、ＩＣＴ装置群１２０の最大使用電力Ｐ_SUM＝４５０［Ｗ］であるため、制御サーバ１３０は、表３に例示される運転台数決定テーブルを参照して、運転台数Ｎ_POWER’＝３と決定する。

次に、ステップ２０７で、制御サーバ１３０は、ＩＣＴ装置群１２０の最大使用電力Ｐ_SUMがユニット型電源装置１１０の現在の最大出力容量（Ｎ_POWER×（電源ユニット１１１の定格容量））を上回るかを判断する。

ステップ２０７において上回ると判断された場合（Ｐ_SUM＞（現在の最大出力容量））、ステップ２０８で、制御サーバ１３０は、電源ユニット１１１の運転台数をＮ_POWERからＮ_POWER’に変更するように電源ユニット制御信号を制御部１１２に送信する。その後、制御部１１２により電源ユニット１１１の運転台数がＮ_POWER’に変更される。電源ユニット１１１の運転台数がＮ_POWER’となった後、ステップ２０９で、制御サーバ１３０は、ＩＣＴ装置制御信号を各ＩＣＴ装置１２１に送信することにより、各ＩＣＴ装置１２１の動作状態をＩＣＴ装置運転要求によって指定された動作状態に変更する。

ステップ２０７において上回らないと判断された場合（Ｐ_SUM≦（現在の最大出力容量））、ステップ２１０で、制御サーバ１３０は、ＩＣＴ装置制御信号を各ＩＣＴ装置１２１に送信することにより、ＩＣＴ装置１２１をＩＣＴ装置運転要求によって指定された動作状態に変更する。その後、ステップ２１１で、制御サーバ１３０は、電源ユニット１１１の運転台数をＮ_POWERからＮ_POWER’に変更するように電源ユニット制御信号を制御部１１２に送信する。その後、制御部１１２により電源ユニット１１１の運転台数がＮ_POWER’に変更される。

このように、連携制御システム１００において、制御サーバ１３０は、ＩＣＴ装置１２１のＩＣＴ装置運転情報を取得した上で、運転状態の各ＩＣＴ装置１２１の定格電力又は使用電力上限設定で設定した電力の和からＩＣＴ装置群１２０全体としての最大使用電力を算出し、算出した最大使用電力を許容する運転台数となるように電源ユニット１１１の運転・停止を制御している。これにより、動作状態を変更した場合におけるＩＣＴ装置群１２０が要求し得る最大使用電力を供給可能な台数の電源ユニットが常に運転されているように運転台数を制御することが可能となり、ＩＣＴ装置群１２０の急激な負荷変動が発生しても電力を安定的に供給することが可能となる。

なお、図１に示される連携制御システム１００では、制御サーバ１３０と運用サーバ１４０とを使用する構成としたが、運用サーバ１４０を使用せずに制御サーバ１３０にＩＣＴ装置運用機能を持たせることにより、制御サーバ１３０がＩＣＴ装置群１２０を運用するように構成してもよい。制御サーバ１３０と運用サーバ１４０とを統一することにより物理サーバ数が減少するため、コストの低減や信頼性の向上が期待できる。

また、図１に示される連携制御システム１００では、制御サーバ１３０と運用サーバ１４０との間の通信線が１本である例を示しているが、複数の通信線を用いる構成としてもよい。

また、図１に示される連携制御システム１００では、運用サーバ１４０がＩＣＴ装置１２１の運転又は停止を制御する命令信号を制御サーバ１３０に送信する構成としたが、ユーザの端末装置から直接ＩＣＴ装置１２１の運転又は停止を制御できるように構成してもよい。それにより、各ＩＣＴ装置１２１の運転又は停止を運用サーバ１４０ではなく、ユーザが直接指定できるため、ＩＣＴ運用機能を持つ運用サーバ１４０を削減することができ、コストの低減を図ることができる。

また、図１に示される連携制御システム１００において、ユニット型電源装置１１０と分電盤１２２との間に蓄電池を接続するように構成してもよい。それにより、電源ユニット１１１が故障した際にも電力をＩＣＴ装置１２１に供給できるため、信頼性を向上させることができる。

また、図１に示される連携制御システム１００において、各ＩＣＴ装置１２１と分電盤１２２との間に遠隔遮断可能な遮断器を設けるように構成してもよい。遠隔遮断可能な遮断器によりＩＣＴ装置１２１への電力供給のオン・オフを制御できるため、停止状態のＩＣＴ装置１２１の待機電力を完全に削減することができ、連携制御システム１００をより省エネ化することができる。

また、図１に示される連携制御システム１００では、ユニット型電源装置１１０が制御部１１２を備えた構成としたが、電源ユニット１１１の各々が制御部を有するような構成としてもよい。電源ユニット１１１の各々が制御部を有することにより、全ての電源ユニット１１１が制御部を有することとなるため、信頼性を向上することができる。また、ユニット型電源装置１１０が制御部１１２を備えずに、制御サーバ１３０から各電源ユニット１１１を直接制御するような構成としてもよい。

また、図１に示される連携制御システム１００では、１台のユニット型電源装置１１０を備えた構成としたが、ユニット型電源装置１１０を複数台備えた構成としてもよい。ユニット型電源装置１１０が複数台ある場合、１台のユニット型電源装置１１０を完全に停止させる制御が可能になるため、それぞれのユニット型電源装置１１０を個別で制御する場合に比べ、より効率的に運転させることができる。

また、図１に示される連携制御システム１００では、制御サーバ１３０がＩＣＴ装置１２１の運転又は停止を制御する構成としたが、運用サーバ１４０が直接ＩＣＴ装置１２１の運転又は停止を制御するように構成してもよい。ＩＣＴ装置運用機能及びＩＣＴ監視制御機能が１台の運用サーバ１４０に搭載されているため、通常のクラウド管理ソフトと同等な構成で構築することが可能になる。

商用電源１
連携制御システム１００、４００
ユニット型電源装置１１０、４１０
電源ユニット１１１、４１１
制御部１１２、４１２
ＩＣＴ装置群１２０、４２０
ＩＣＴ装置１２１、４２１
分電盤１２２、４２２
制御サーバ１３０
監視制御部１３１、４３０
記録部１３２
運用サーバ１４０

Claims

電源から供給される交流電力を直流電力に変換して出力する電源ユニットを複数台並列に接続した電源装置と、
前記電源装置から直流電力が供給される複数のＩＣＴ装置を含むＩＣＴ装置群と、
前記ＩＣＴ装置群及び前記電源装置の運転状態又は停止状態を制御する制御サーバと、
前記ＩＣＴ装置の各々について運転状態又は停止状態からなる動作状態を指定したＩＣＴ装置運転要求を前記制御サーバに送信する運用サーバと
を備えた前記電源装置及び前記ＩＣＴ装置の連携制御システムであって、
前記制御サーバは、
前記運用サーバから前記ＩＣＴ装置運転要求を受信したことに応答して、前記ＩＣＴ装置の各々についての定格電力、電力上限設定の有無及び使用電力設定値を含むＩＣＴ装置運転情報と、前記電源ユニットの定格容量及び前記電源装置における前記電源ユニットの現在の運転台数を含む電源ユニット運転情報とを取得し、
前記ＩＣＴ装置運転要求において運転状態に指定された各々の前記ＩＣＴ装置の定格電力と、前記ＩＣＴ装置運転要求において運転状態に指定されかつ電力上限設定を有する各々の前記ＩＣＴ装置の使用電力設定値とを合計することにより、前記ＩＣＴ装置の各々を前記ＩＣＴ装置運転要求によって指定された動作状態にした場合の前記ＩＣＴ装置群の最大使用電力を算出し、
前記ＩＣＴ装置群の最大使用電力を許容する運転台数となるように、前記指定された動作状態にした場合の前記運転台数を決定し、
当該決定された運転台数となるように前記電源ユニットを運転又は停止し、前記ＩＣＴ装置運転要求において指定された動作状態となるように前記ＩＣＴ装置の各々を運転又は停止することを特徴とする連携制御システム。
前記制御サーバは、前記ＩＣＴ装置運転情報及び前記電源ユニット運転情報を格納するための記録部を備え、
前記制御サーバは、前記記録部から前記ＩＣＴ装置運転情報及び前記電源ユニット運転情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の連携制御システム。