JP2015195658A - power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、受電電力一定制御が可能な発電ユニットから負荷設備に電力を供給する電力供給システムに関する。 The present invention relates to a power supply system that supplies power to a load facility from a power generation unit capable of constant control of received power.
電力事業者からの電力(商用電力)を受け得る状態で、構内の負荷設備の消費電力を同構内の発電機で賄う手段として、受電電力一定制御が可能な発電ユニットが用いられている。かかる受電電力一定制御では、電力事業者からの電力供給路と、発電機と、負荷設備とを結線し、受電点における電力事業者から供給される電力(受電電力)が所定値(例えば0)になるように発電機の出力電力を制御することで、負荷設備の負荷変動を発電機で吸収することが可能となる。 A power generation unit capable of constant control of received power is used as a means to cover the power consumption of a load facility on the premises with a generator in the premises while receiving power (commercial power) from an electric power company. In the received power constant control, the power supply path from the power company, the generator, and the load facility are connected, and the power (received power) supplied from the power company at the power receiving point is a predetermined value (for example, 0). By controlling the output power of the generator so as to become, it becomes possible to absorb the load fluctuation of the load facility by the generator.
このような受電電力一定制御が可能な発電ユニットにおいて、発電機の稼働率を向上する技術が知られている(例えば、特許文献1)。 In such a power generation unit capable of constant control of received power, a technique for improving the operating rate of the generator is known (for example, Patent Document 1).
このような受電電力一定制御が可能な発電ユニット、すなわち、受電点に設置する変流器(CT:Current Transformer)と、その変流器で変成した計測値が所定値となるように発電機の出力を制御する発電機制御部とが発電機に組み合わされた発電ユニットは、汎用性が高く、様々な用途の負荷設備に適用されている。 Such a power generation unit capable of constant control of received power, that is, a current transformer (CT: Current Transformer) installed at a power receiving point, and a generator so that a measured value transformed by the current transformer becomes a predetermined value. A power generation unit in which a generator control unit that controls output is combined with a generator has high versatility, and is applied to load facilities for various purposes.
ただし、発電ユニットは量産品であるため、変流器と、発電機制御部とを結ぶ結線の長さが制限される場合が多い。したがって、受電点と発電機とが近い場合、問題は生じないが、負荷設備が複数離隔して設けられ、受電点と発電機とが物理的に遠くなる場合、受電点に変流器を設置できない場合がある。また、変流器の設置環境の制約、例えば、設置場所が紫外線に晒されていたり、塩害が生じ易い等の理由により、変流器を設置できない場合もある。変流器を設置できないと、そもそも、受電電力一定制御を行うことはできない。 However, since the power generation unit is a mass-produced product, the length of the connection between the current transformer and the generator control unit is often limited. Therefore, there is no problem if the power receiving point and the generator are close to each other. However, if multiple load facilities are provided apart from each other and the power receiving point and the generator are physically separated, a current transformer is installed at the power receiving point. There are cases where it is not possible. In addition, the current transformer may not be installed due to restrictions on the installation environment of the current transformer, for example, because the installation location is exposed to ultraviolet rays or salt damage is likely to occur. If a current transformer cannot be installed, the received power constant control cannot be performed in the first place.
本発明は、このような課題に鑑み、負荷設備の状態や変流器の設置環境に拘わらず、発電ユニットに元々備わる変流器や発電機制御部といった資源を無駄にすることなく、受電電力一定制御が可能な発電ユニットから負荷設備に適切に電力を供給することが可能な電力供給システムを提供することを目的としている。 In view of such a problem, the present invention is capable of receiving power without wasting resources such as a current transformer and a generator control unit originally provided in the power generation unit regardless of the state of the load facility and the installation environment of the current transformer. An object of the present invention is to provide a power supply system capable of appropriately supplying power to a load facility from a power generation unit capable of constant control.
上記課題を解決するために、本発明の電力供給システムは、電力事業者からの電力供給路と負荷設備とに接続され、負荷設備に電力を供給する発電機と、電力供給路が挿通され、電力供給路の電流値を計測値に変成する延長変流器と、延長変流器で変成した計測値を、通信回線を通じて送信する送信部と、送信部から計測値を受信する受信部と、受信部が受信した計測値に応じて追加制御路に制御電流を流す追加制御部と、追加制御路の電流値を計測値に変成する発電機用変流器と、発電機用変流器で変成した計測値が所定値となるように発電機の出力電力を制御する発電機制御部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the power supply system of the present invention is connected to a power supply path and a load facility from an electric power company, and a generator that supplies power to the load facility, and the power supply path are inserted, An extension current transformer that transforms the current value of the power supply path into a measurement value, a transmission unit that transmits the measurement value transformed by the extension current transformer through a communication line, and a reception unit that receives the measurement value from the transmission unit, An additional control unit that sends control current to the additional control path according to the measurement value received by the receiver, a current transformer for the generator that transforms the current value of the additional control path into the measurement value, and a current transformer for the generator. And a generator control unit that controls output power of the generator so that the transformed measurement value becomes a predetermined value.
追加制御路は、発電機用変流器の貫通体に3〜30回のうち、いずれかの回数巻回されるとしてもよい。 The additional control path may be wound any number of times from 3 to 30 times around the penetration body of the generator current transformer.
追加制御路は、発電機用変流器の貫通体に3〜30回のうち、いずれかの回数巻回され、かつ、巻回数を可変とする可変部位が形成され、追加制御部は、可変部位の巻回数を変更することで、制御電流を制御してもよい。 The additional control path is formed in a variable part that can be wound any number of times from 3 to 30 times and is variable in the number of turns in the through body of the current transformer for the generator. The control current may be controlled by changing the number of turns of the part.
追加制御路には、抵抗値が可変な可変抵抗が設けられ、追加制御部は、可変抵抗の抵抗値を変更することで、制御電流を制御してもよい。 The additional control path may be provided with a variable resistor having a variable resistance value, and the additional control unit may control the control current by changing the resistance value of the variable resistor.
本発明によれば、負荷設備の状態や変流器の設置環境に拘わらず、発電ユニットに元々備わる変流器や発電機制御部といった資源を無駄にすることなく、受電電力一定制御が可能な発電ユニットから負荷設備に適切に電力を供給することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to perform constant control of received power without wasting resources such as a current transformer and a generator control unit originally provided in the power generation unit, regardless of the state of the load equipment and the installation environment of the current transformer. It is possible to appropriately supply power from the power generation unit to the load facility.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating the understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.
図1は、受電電力一定制御が可能な発電ユニット10を説明するための説明図である。図1に示すように、発電ユニット10は、発電機12と、発電機用変流器14と、発電機制御部16とを含んで構成される。発電機12は、電力事業者からの電力供給路20と構内に配された負荷設備22とに接続され、他のエネルギーを電気エネルギーに変換して電力を生成し、生成した電力を負荷設備22に供給する。かかる発電機としては、電動機や燃料電池等、他の様々な装置を適用できる。発電機用変流器14は、受電点において一次巻線を配した貫通体(鉄心、コア)に電力供給路20が挿通(クランプ)され、電力供給路20の電流値を計測値に変成して発電機制御部16に送信する。発電機制御部16は、CPUやDSPで構成され、発電機用変流器14で変成した計測値が所定値(例えば0)となるように(受電点が平準化されるように)発電機12の出力電力をフィードバック制御する。
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a
このように、発電ユニット10において、発電機制御部16は、発電機用変流器14で変成した計測値、すなわち、受電点を流れる電流値が、所定値(ここでは仮に0とする)となるように発電機12の出力電力を制御するので、図1の(a)に示す電力推移のように、負荷設備22において負荷変動が生じた場合、図1の(b)に示す電力推移のように、その変動分に相当する電力を発電機12に出力させることができる。こうして、受電点の電力変動は、図1の(c)に示す電力推移のように、理論上0が維持される。ただし、本実施形態においては、説明の便宜上、受電点の電力(電流)を0として説明するが、負荷変動による逆潮流防止等、系統保護の観点から、実際は電力供給路20から電力供給を受ける(買電)ように、所定値として有意な値が設定される。また、所定値は、発電機12の発電容量等に基づいて決定される。
Thus, in the
本実施形態では、上記のような受電電力一定制御が可能な発電ユニット10に備わる発電機用変流器14や発電機制御部16といった既存の資源を無駄にする(改造する)ことなく、そのまま有効利用し、負荷設備22に適切に電力を供給する技術を前提としている。以下では、このような本実施形態の前提となる電力供給システム100を説明する。
In the present embodiment, existing resources such as the
(第1の実施形態:電力供給システム100)
図2は、第1の実施形態における電力供給システム100の概略的な構成を示した説明図である。図2に示すように、電力供給システム100は、発電ユニット10(発電機12、発電機用変流器14、発電機制御部16)と、追加制御部110とを含んで構成される。発電ユニット10は、図1を用いて説明したものをそのまま用いる。追加制御部110は、CPUやDSPで構成され、電力供給路20と共に、発電機用変流器14の貫通体に挿通された追加制御路112に制御電流を流し、発電機制御部16を通じて発電機12の出力電力を間接的に制御する。
(First embodiment: power supply system 100)
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the
図3および図4は、追加制御部110による発電機12の出力電力の制御を説明するための説明図である。ここで、図3および図4に示す(a)、(b)、(c)の電力推移は、図2の(a)、(b)、(c)の方向の電力推移であり、図3および図4に示す(d)の電流推移は、図2の(d)の方向の電流推移である。
3 and 4 are explanatory diagrams for explaining the control of the output power of the
追加制御部110が、図2(d)の方向に図3(d)に示すような正の電流を追加制御路112に流すと、発電機用変流器14中に追加された分の電流が流れ、発電機制御部16は、その電流の流れを受電点の電力変動によるものと認識することとなる。そうすると、発電機制御部16は、発電機用変流器14で変成した計測値が所定値となるように発電機12の出力電力を制御するので、発電機12の電力出力を高める。したがって、追加制御部110が電流を流している間、図3(b)に示すように、発電機12の電力出力が上昇し、上昇した分(ΔP)と等しい電力が、例えば、図3(c)に示すように、受電点を通って電力供給路20側に出力される。
When the
また、追加制御部110が、図2(d)の方向に図4(d)に示すような負の電流を追加制御路112に流すと、発電機用変流器14中に追加された分の電流が流れ、発電機制御部16は、図3同様、その電流の流れを受電点の電力変動によるものと認識することとなる。そうすると、発電機制御部16は、発電機用変流器14で変成した計測値が所定値となるように発電機12の出力電力を制御するので、発電機12の電力出力を低減する。したがって、追加制御部110が電流を流している間、図4(b)に示すように、発電機12の電力出力が下降し、下降した分(ΔP)と等しい電力が、例えば、図4(c)に示すように、受電点を通って電力供給路20から補充される。
Further, when the
このように、既存の発電ユニット10を、発電機用変流器14および発電機制御部16を外すことなくそのまま有効利用しつつ、追加制御部110が、発電機用変流器14の貫通体に挿通された追加制御路112に電流を流すことで、発電機制御部16に、電力供給路20の電流が変化したかのように認識させ、発電機12の出力電力を個別に制御することが可能となる。
Thus, while the existing
上述したような追加制御部110を用いた発電ユニット10の出力電力制御は、様々な用途に適用できる。以下、追加制御部110を用いた発電ユニット10の応用例を示す。
The output power control of the
(第2の実施形態:電力供給システム200)
発電ユニット10は量産品であるため、発電機用変流器14と発電機制御部16とを結ぶ結線の長さが制限される場合が多い。したがって、図1のように、受電点と発電機12とが近い場合、問題は生じないが、負荷設備22が複数離隔して設けられ、受電点と発電機12とが物理的に遠くなる場合、受電点に発電機用変流器14を設置できない場合がある。また、発電機用変流器14の設置環境の制約、例えば、設置場所が紫外線に晒されていたり、塩害が生じ易い等の理由により、発電機用変流器14を設置できない場合もある。第2の実施形態においては、このような状況下においても、受電点の電力変動を平準化することを目的とする。
(Second embodiment: power supply system 200)
Since the
図5は、第2の実施形態における電力供給システム200の概略的な構成を示した説明図である。図5に示すように、電力供給システム200は、発電ユニット10(発電機12、発電機用変流器14、発電機制御部16)と、追加制御部110と、延長変流器130と、送信部132と、受信部134とを含んで構成される。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the
発電ユニット10は、図1を用いて説明したものをそのまま用いる。延長変流器130は、電力供給路20を、一次巻線を配した貫通体に挿通し、電力供給路20の電流値を計測値に変成する。送信部132は、延長変流器130で変成した計測値を、通信回線を通じて送信する。受信部134は、送信部132から計測値を受信する。かかる送信部132と受信部134との通信は有線、無線を問わず、また、その通信方式も任意の通信方式を採用することができる。追加制御部110は、第1の実施形態同様、電力供給路20と共に発電機用変流器14の貫通体に挿通される追加制御路112に制御電流を流して発電機12の出力電力を制御する。ただし、第2の実施形態では、追加制御部110は、受信部134が受信した計測値に応じて追加制御路112に制御電流を流す。
The
ここでは、発電機用変流器14と発電機制御部16とを結ぶ結線が受電点に至るまで満たない距離を、通信によって補う。すなわち、発電機用変流器14の代わりに、延長変流器130によって受電点の電流値を計測し、通信を通じて追加制御部110に計測値を伝達する。そして、伝達された計測値を追加制御路112に流すことで、延長変流器130による計測値を、発電機用変流器14の計測値として再現する。
Here, the distance that the connection between the generator
こうして、受電点と発電機12とが物理的に遠くなる場合であっても、受電点の電力変動、すなわち、複数の負荷設備22と発電機12とを1の系統として総合的にみた場合の他の系統に対する電力変動を平準化することが可能となる。
Thus, even when the power receiving point and the
(追加制御路112)
また、電力供給システム100および電力供給システム200において、発電機12を追加制御部110による制御電流で制御する場合、その制御電流によって発電機用変流器14が受信する電流の変化幅と、電力供給路20によって発電機用変流器14が受信する電流の変化幅を同等としなければならない。このような発電機用変流器14が受信する電流の変化幅を大きくするためには、以下のような手段が考えられる。
(1)追加制御路112に印加する電圧値Vを高める。
(2)追加制御路112の抵抗値Rを小さくする。
(3)追加制御路112を発電機用変流器14の貫通体自体に複数回巻回する。
(Additional control path 112)
Further, in the
(1) The voltage value V applied to the
(2) The resistance value R of the
(3) The
ただし、(1)や(2)のいずれの手段も、追加制御路112においてジュール熱(V2/R)によるエネルギーの消費を伴うため、実用的ではない。また、(1)や(2)の手段では、追加制御部110自体が、そもそも、電力供給路20から供給される電流と同等の電流を生成する能力を有さなければならない。
However, either means (1) or (2) is not practical because it involves energy consumption due to Joule heat (V 2 / R) in the
そこで、ここでは、(3)の追加制御路112を発電機用変流器14の貫通体自体に複数回巻回する手段について検討する。このように、追加制御路112を発電機用変流器14の貫通体自体に複数回巻回することで、ジュール熱によるエネルギーの消費を抑えつつ、制御電流によって発電機用変流器14が受信する電流の変化幅と、電力供給路20によって発電機用変流器14が受信する電流の変化幅のスケールを合わせることができる。
Therefore, here, a means for winding the
図6は、追加制御路112を説明するための説明図である。追加制御路112は、発電機用変流器14の貫通体14aの貫通孔14bに挿通されるように、例えば、5回巻回されている。こうして、電力供給路20の電流に対し、本来必要な制御電流をIとし、巻回数をNとすると、追加制御部110は、I/Nの電流を制御できれば足りる。
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the
かかる追加制御路112の巻回数は、説明の便宜上、5回としたが、3〜30回、より望ましくは5〜10回とするとよい。ここで、巻回数を3回以上としているのは、巻回数が1回や2回だと、結局、追加制御路112に流れる電流自体が大きくなって、ジュール熱の消費を抑えられないからである。また、巻回数を30回以下としているのは、30回を超えると、外部からのノイズが巻回数分増幅してから制御電流に乗るため、制御電流がノイズの影響を受けやすくなるからである。
The number of turns of the
参考として、ノイズの原因としては、例えば、以下の3つが考えられる。
(a)電磁誘導による起電力の影響:巻回数をN、電力供給路20に流れる電流をI0、貫通体14aの半径をrとすると、追加制御路112には、起電力ΔV=N/2πr×dI0/dtが誘起される。
(b)サージ雑音の電磁接合による影響:電力供給路20の配線と追加制御路112の配線が近接している場合、電力供給路20に流れるサージ雑音が電磁接道により追加制御路112に伝わる。
(c)放射電磁界イミュニティの影響:アマチュア無線機や携帯電話からの電波が、追加制御路112に乗る。
As a reference, for example, the following three may be considered as causes of noise.
(A) Influence of electromotive force due to electromagnetic induction: If the number of turns is N, the current flowing through the
(B) Influence of surge noise due to electromagnetic joining: When the wiring of the
(C) Influence of radiated electromagnetic field immunity: Radio waves from amateur radios or mobile phones ride on the
ところで、追加制御部110は、制御電流を制御する機能を有するが、以下の理由により、制御電流による制御精度が劣る場合がある。
(i)追加制御路112に印加する電圧源として定電圧源、例えば商用の100Vしか利用できない。
(ii)追加制御部110の制御電流の可変幅がそもそも小さい。
(iii)制御電流の分解能がそもそも低い。
By the way, although the
(I) As a voltage source to be applied to the
(Ii) The variable width of the control current of the
(Iii) The resolution of the control current is low in the first place.
そこで、本実施形態では、追加制御路112の巻回数もしくは抵抗値を可変とすることで、定電圧源であるか否かに拘わらず、制御電流の可変幅を変更したり、分解能を変更する。
Therefore, in the present embodiment, by making the number of turns or the resistance value of the
図7は、追加制御路112を説明するための他の説明図である。図7(a)において、追加制御路112は、発電機用変流器14の貫通体14aの貫通孔14bに挿通されるように、貫通体14aに追加制御路112を5回巻回している。そして、追加制御路112の可変部位112aでは、巻回の1ターン毎に接点を設け、その接点の接続態様によって、巻回数を可変する。また、図7(b)のように、追加制御路112に抵抗値が可変な可変抵抗112bを設けることによって、追加制御路112の抵抗値Rを変更し、制御電流(V/R)を可変させることもできる。かかる可変部位112aや可変抵抗112bの変更は、追加制御部110から自動的に行うとしてもよいし、電力の利用態様に応じて手動で行うとしてもよい。
FIG. 7 is another explanatory diagram for explaining the
こうして、追加制御部110の制御電流の可変能力とは独立して、制御電流を可変することで、制御電流の可変幅を、追加制御部110の制御電流の可変能力と、上記可変部位112a等の可変能力とを乗じた範囲に広げることができる。また、可変部位112a等によって、追加制御部110の制御電流の分解能を可変できるので、分解能の必要な制御にも対応可能となる。
In this way, by varying the control current independently of the control current variable capability of the
以上、説明したように、電力供給システム100、200によって、発電ユニット10に元々備わる発電機用変流器14や発電機制御部16といった資源を無駄にすることなく、受電電力一定制御が可能な発電ユニット10から負荷設備22に適切に電力を供給することが可能となる。
As described above, the
また、電力供給システム200によって、負荷設備22の状態や発電機用変流器14の設置環境に拘わらず、受電電力一定制御が可能な発電ユニット10から負荷設備22に適切に電力を供給することが可能となる。
Further, the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
本発明は、受電電力一定制御が可能な発電ユニットから負荷設備に電力を供給する電力供給システムに利用することができる。 The present invention can be used for a power supply system that supplies power to a load facility from a power generation unit capable of constant control of received power.
10 発電ユニット
12 発電機
14 発電機用変流器
14a 貫通体
16 発電機制御部
20 電力供給路
22 負荷設備
100、200 電力供給システム
110 追加制御部
112 追加制御路
130 延長変流器
132 送信部
134 受信部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記電力供給路が挿通され、該電力供給路の電流値を計測値に変成する延長変流器と、
前記延長変流器で変成した計測値を、通信回線を通じて送信する送信部と、
前記送信部から計測値を受信する受信部と、
前記受信部が受信した計測値に応じて追加制御路に制御電流を流す追加制御部と、
前記追加制御路の電流値を計測値に変成する発電機用変流器と、
前記発電機用変流器で変成した計測値が所定値となるように前記発電機の出力電力を制御する発電機制御部と、
を備えることを特徴とする電力供給システム。 A generator connected to a power supply path and a load facility from an electric power company and supplying power to the load facility;
An extension current transformer that is inserted into the power supply path and transforms the current value of the power supply path into a measured value;
A transmitter for transmitting the measurement value transformed by the extension current transformer through a communication line;
A receiving unit for receiving a measurement value from the transmitting unit;
An additional control unit that causes a control current to flow through the additional control path according to the measurement value received by the reception unit;
A current transformer for a generator that transforms the current value of the additional control path into a measured value;
A generator control unit for controlling the output power of the generator so that the measurement value transformed by the generator current transformer becomes a predetermined value;
A power supply system comprising:
前記追加制御部は、前記可変部位の巻回数を変更することで、制御電流を制御することを特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。 The additional control path is wound around the generator current transformer through 3 to 30 times, any number of times, and a variable part is formed to make the number of turns variable,
The power supply system according to claim 1, wherein the additional control unit controls the control current by changing the number of turns of the variable part.
前記追加制御部は、前記可変抵抗の抵抗値を変更することで、制御電流を制御することを特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。 The additional control path is provided with a variable resistor having a variable resistance value,
The power supply system according to claim 1, wherein the additional control unit controls a control current by changing a resistance value of the variable resistor.
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