JP2018136605A - 電力総和抑制制御装置および監視画面表示方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】電力総和抑制制御の実行状態を認識し易くする。
【解決手段】電力総和抑制制御装置は、各制御ループの消費電力値を取得する電力値取得部(11)と、消費電力値に基づいて各制御ループの電力余裕を算出し、電力余裕が各制御ループで公平な状態に近づくように各制御ループのリモート操作量上限値を算出する電力抑制部(12〜18)と、制御ループ毎に制御演算により操作量を算出し、リモート操作量上限値と予め設定されたローカル操作量上限値のうち小さい方の値以下に操作量を制限する上限処理を実行して、上限処理した操作量を対応する制御ループのアクチュエータに出力する制御部(19−i)と、リモート操作量上限値とローカル操作量上限値と操作量の各々の所定の時系列の範囲の値を、制御ループ毎に別々のグラフに分けて表示する操作量関連変数表示制御部(31)とを備える。
【選択図】 図2
【解決手段】電力総和抑制制御装置は、各制御ループの消費電力値を取得する電力値取得部(11)と、消費電力値に基づいて各制御ループの電力余裕を算出し、電力余裕が各制御ループで公平な状態に近づくように各制御ループのリモート操作量上限値を算出する電力抑制部(12〜18)と、制御ループ毎に制御演算により操作量を算出し、リモート操作量上限値と予め設定されたローカル操作量上限値のうち小さい方の値以下に操作量を制限する上限処理を実行して、上限処理した操作量を対応する制御ループのアクチュエータに出力する制御部(19−i)と、リモート操作量上限値とローカル操作量上限値と操作量の各々の所定の時系列の範囲の値を、制御ループ毎に別々のグラフに分けて表示する操作量関連変数表示制御部(31)とを備える。
【選択図】 図2
Description
本発明は、複数の制御ループを備えたマルチループ制御系の制御装置および制御方法に係り、特に消費電力の総和が一定値を超えないように電力総和抑制制御を行なう場合に制御の実行状態を監視する技術に関するものである。
地球温暖化問題に起因する法改正などに伴い、工場や生産ラインのエネルギー使用量管理が強く求められている。工場内の加熱装置や空調機器は特にエネルギー使用量の大きな設備装置であるため、エネルギー使用量の上限を、本来備える最大量よりも低く抑えるように管理されることが多い。例えば電力を使用する設備装置では、電力デマンド管理システムからの指示により、特定の電力使用量以内に制限する運用が行なわれている。
特に複数のアクチュエータ(電気ヒータ)を備える加熱装置では、立ち上げ時(複数の電気ヒータが設置されている領域の一斉昇温時)に同時供給される総電力を抑制するために、電力総和抑制制御(特許文献1参照)などが提案されている。図7は特許文献1に開示された加熱装置の構成を示すブロック図である。加熱装置は、被加熱物を加熱するための加熱処理炉100と、加熱処理炉100の内部に設置された複数のアクチュエータである電気ヒータH1〜H4と、それぞれヒータH1〜H4によって加熱される加熱処理炉100内の制御ゾーンZ1〜Z4の温度PV1〜PV4を測定する複数の温度センサS1〜S4と、ヒータH1〜H4に出力する操作量MV1〜MV4を算出する電力総和抑制制御装置101と、電力総和抑制制御装置101から出力された操作量MV1〜MV4に応じた電力をそれぞれヒータH1〜H4に供給する電力調整器102−1〜102−4とから構成される。この図7に示した加熱装置においては、制御ゾーンZ1〜Z4の温度PV1〜PV4を制御する制御ループが、4個形成されていることになる。
電力総和抑制制御装置101は、電力を管理する電力デマンド管理システムのコンピュータである上位PC103から、ヒータH1〜H4の電力使用量を規定する割当総電力PWの情報を受信し、各制御ループの消費電力値から各制御ループの電力余裕を算出し、この電力余裕の総和に対する各制御ループの電力余裕の比率と割当総電力PWに基づいて各制御ループの操作量上限値OH1〜OH4を算出する。そして、電力総和抑制制御装置101は、PID制御演算により各制御ループの操作量MV1〜MV4を算出し、操作量MV1〜MV4を操作量上限値OH1〜OH4以下に制限する上限リミット処理を実行して、上限処理後の操作量MV1〜MV4を対応する制御ループの電力調整器102−1〜102−4に出力する。こうして、操作量上限値OH1〜OH4を操作することで、外乱印加におけるリカバリー時の総電力を指定された値以下に抑制できる。
特許文献1に開示された電力総和抑制制御装置では、全ての制御ループの制御状態を、単一のグラフ内の時系列データで表示するようになっている。通常の制御監視においても、同様の時系列データのグラフ表示が採用されている。しかしながら、特許文献1に開示された電力総和抑制制御装置は元々多数の制御系を対象とする技術であるので、単純な時系列データのグラフ表示で多数の制御系の状態を監視しようとすると、多数の制御系の時系列データのグラフが重なり、オペレータが状況を認識し難くなるという問題点があった。したがって、特許文献1に開示された電力総和抑制制御装置の特徴を反映した改善が求められている。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、電力総和抑制制御の実行状態を認識し易い電力総和抑制制御装置および監視画面表示方法を提供することを目的とする。
本発明の電力総和抑制制御装置は、全ての制御ループの総消費電力値を規定する割当総電力の情報を受信するように構成された割当総電力入力部と、各制御ループの現在の消費電力値を取得するように構成された電力値取得部と、この電力値取得部によって取得された現在の消費電力値に基づいて各制御ループの電力余裕を算出し、この電力余裕が各制御ループで公平な状態に近づくように、前記電力余裕の総和に対する各制御ループの電力余裕の比率と前記割当総電力の値とに基づいて、各制御ループの第1の操作量上限値を算出するように構成された電力抑制部と、設定値と制御量を入力として制御ループ毎に制御演算により操作量を算出し、前記第1の操作量上限値と予め設定された第2の操作量上限値のうち小さい方の値以下に前記操作量を制限する上限処理を実行して、この上限処理した操作量を対応する制御ループのアクチュエータに出力するように構成された制御部と、前記第1の操作量上限値と前記第2の操作量上限値と前記操作量の各々の所定の時系列の範囲の値を、制御ループ毎に別々のグラフに分けて表示するように構成された操作量関連変数表示制御部とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の電力総和抑制制御装置の1構成例において、前記電力抑制部は、各制御ループの最大出力時消費電力値を取得するように構成された最大出力時電力値取得部と、この最大出力時電力値取得部によって取得された前記最大出力時消費電力値と前記電力値取得部によって取得された前記消費電力値とに基づいて各制御ループの電力余裕を算出するように構成された電力余裕算出部と、各制御ループの前記最大出力時消費電力値の総和である最大総電力を算出するように構成された最大総電力算出部と、各制御ループの前記電力余裕の総和である電力余裕総量を算出するように構成された電力余裕総量算出部と、各制御ループで削減すべき電力の総和である電力削減総量を、前記最大総電力と前記割当総電力とに基づいて算出するように構成された電力削減総量算出部と、各制御ループで削減すべき電力である電力削減割当量を、前記電力余裕と前記電力余裕総量と前記電力削減総量とに基づいて算出するように構成された電力削減割当量算出部と、前記電力削減割当量と前記最大出力時消費電力値とに基づいて各制御ループの前記第1の操作量上限値を算出するように構成された出力上限値算出部とから構成され、さらに、前記電力値取得部によって取得された前記消費電力値の総和である総電力使用量を取得するように構成された総電力使用量取得部と、前記最大総電力と前記割当総電力と前記総電力使用量の各々の所定の時系列の範囲の値をグラフ表示するように構成された電力関連変数表示制御部とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の電力総和抑制制御装置の1構成例において、前記所定の時系列の範囲は、過去の値と現在の値とを含み、前記操作量関連変数表示制御部は、前記第1の操作量上限値と前記第2の操作量上限値と前記操作量の各々の過去の値と現在の値とを、制御ループ毎に折れ線グラフで表示すると共に、制御ループ毎に現在の値を棒グラフで表示することを特徴とするものである。
また、本発明の電力総和抑制制御装置の1構成例において、前記所定の時系列の範囲は、過去の値と現在の値とを含み、前記電力関連変数表示制御部は、前記最大総電力と前記割当総電力と前記総電力使用量の各々の過去の値と現在の値とを、制御ループ毎に折れ線グラフで表示すると共に、制御ループ毎に現在の値を棒グラフで表示することを特徴とするものである。
また、本発明の電力総和抑制制御装置の1構成例において、前記所定の時系列の範囲は、過去2回分の値と現在の値である。
また、本発明の電力総和抑制制御装置の1構成例において、前記所定の時系列の範囲は、過去の値と現在の値とを含み、前記電力関連変数表示制御部は、前記最大総電力と前記割当総電力と前記総電力使用量の各々の過去の値と現在の値とを、制御ループ毎に折れ線グラフで表示すると共に、制御ループ毎に現在の値を棒グラフで表示することを特徴とするものである。
また、本発明の電力総和抑制制御装置の1構成例において、前記所定の時系列の範囲は、過去2回分の値と現在の値である。
また、本発明の電力総和抑制制御の監視画面表示方法は、全ての制御ループの総消費電力値を規定する割当総電力の情報を受信する第1のステップと、各制御ループの現在の消費電力値を取得する第2のステップと、この第2のステップによって取得された現在の消費電力値に基づいて各制御ループの電力余裕を算出し、この電力余裕が各制御ループで公平な状態に近づくように、前記電力余裕の総和に対する各制御ループの電力余裕の比率と前記割当総電力の値とに基づいて、各制御ループの第1の操作量上限値を算出する第3のステップと、設定値と制御量を入力として制御ループ毎に制御演算により操作量を算出し、前記第1の操作量上限値と予め設定された第2の操作量上限値のうち小さい方の値以下に前記操作量を制限する上限処理を実行して、この上限処理した操作量を対応する制御ループのアクチュエータに出力する第4のステップと、前記第1の操作量上限値と前記第2の操作量上限値と前記操作量の各々の所定の時系列の範囲の値を、制御ループ毎に別々のグラフに分けて表示する第5のステップとを含むことを特徴とするものである。
また、本発明の電力総和抑制制御の監視画面表示方法の1構成例において、前記第3のステップは、各制御ループの最大出力時消費電力値を取得する第6のステップと、この第6のステップによって取得された前記最大出力時消費電力値と前記第2のステップによって取得された前記消費電力値とに基づいて各制御ループの電力余裕を算出する第7のステップと、各制御ループの前記最大出力時消費電力値の総和である最大総電力を算出する第8のステップと、各制御ループの前記電力余裕の総和である電力余裕総量を算出する第9のステップと、各制御ループで削減すべき電力の総和である電力削減総量を、前記最大総電力と前記割当総電力とに基づいて算出する第10のステップと、各制御ループで削減すべき電力である電力削減割当量を、前記電力余裕と前記電力余裕総量と前記電力削減総量とに基づいて算出する第11のステップと、前記電力削減割当量と前記最大出力時消費電力値とに基づいて各制御ループの前記第1の操作量上限値を算出する第12のステップとを含み、さらに、前記第2のステップによって取得された前記消費電力値の総和である総電力使用量を取得する第13のステップと、前記最大総電力と前記割当総電力と前記総電力使用量の各々の所定の時系列の範囲の値をグラフ表示する第14のステップとを含むことを特徴とするものである。
本発明によれば、電力抑制部が算出した第1の操作量上限値と制御部に予め設定されている第2の操作量上限値と制御部が算出した操作量の各々の所定の時系列の範囲の値を、制御ループ毎に別々のグラフに分けて表示することにより、電力総和抑制制御の実行状態を認識し易い表示を実現することができる。
また、本発明では、電力抑制部の最大総電力算出部が算出した最大総電力と外部から受信した割当総電力と総電力使用量取得部が取得した総電力使用量の各々の所定の時系列の範囲の値をグラフ表示することにより、電力総和抑制制御の実行状態を更に認識し易くすることができる。
[発明の原理1]
まず、特許文献1に開示された技術を、図7に示した加熱装置に適用した場合の実装状態を図1に示す。図1に示すように、電力総和抑制制御装置101内には、ローカルコントローラ(温調計)C1〜C4と、割当総電力入力部10と、電力値取得部11と、最大出力時電力値取得部12と、電力余裕算出部13と、最大総電力算出部14と、電力余裕総量算出部15と、電力削減総量算出部16と、電力削減割当量算出部17と、出力上限値算出部18とが含まれる。なお、これらの構成要素の詳細については後述する。
まず、特許文献1に開示された技術を、図7に示した加熱装置に適用した場合の実装状態を図1に示す。図1に示すように、電力総和抑制制御装置101内には、ローカルコントローラ(温調計)C1〜C4と、割当総電力入力部10と、電力値取得部11と、最大出力時電力値取得部12と、電力余裕算出部13と、最大総電力算出部14と、電力余裕総量算出部15と、電力削減総量算出部16と、電力削減割当量算出部17と、出力上限値算出部18とが含まれる。なお、これらの構成要素の詳細については後述する。
制御対象の消費電力に直接的に結び付くのは、制御の操作量MVおよび操作量MVに関する変数である。操作量MVおよび操作量MVに関する変数に着目すると、図1に示した構成では下記の(I)〜(III)の3種類の変数が必須のものになる。
(I)各電気ヒータH1〜H4に対応する制御ループのローカルコントローラC1〜C4に設定されるローカル操作量上限値OH_L。
(II)出力上限値算出部18からローカルコントローラC1〜C4に送信されるリモート操作量上限値OH_R(図1のOH1〜OH4)。なお、仮に操作量上限値OH_Rとの大小関係が、OH_L<OH_Rとなった場合には、ローカルコントローラC1〜C4に予め設定されている操作量上限値OH_Lが優先される。
(III)ローカルコントローラC1〜C4の制御演算(PID制御演算)により算出される操作量MV1〜MV4。操作量MV1〜MV4は、電気ヒータH1〜H4の出力になるので電力使用量に直結する。
時系列の変化は、特定の時間前からの変化(増減)が確認できる程度でもよく、また1個の制御ループの範囲で(I)〜(III)の変数が複雑に交差することはない。したがって、発明者は、制御ループ毎に別々のグラフに分け、別々のグラフに分けたことで画面のスペースが多く必要になる分は、時系列の時間変化の情報を削減することで、必要な状況認識が行ない易くなることに想到した。
[発明の原理2]
複数の電気ヒータ容量がほぼ同等であれば、操作量MVおよび操作量MVに関する変数によって電力使用量のイメージも把握し易いが、電気ヒータ容量が大きく異なる場合、電力使用量のイメージは把握し難くなる。例えば操作量MV=90%をヒータ容量10kWのヒータに与えたときの電力使用量は9kWで、操作量MV=10%をヒータ容量20kWのヒータに与えたときの電力使用量は2kWであり、合計の電力使用量は11kWとなる。一方、操作量MV=10%をヒータ容量10kWのヒータに与えたときの電力使用量は1kWで、操作量MV=90%をヒータ容量20kWのヒータに与えたときの電力使用量は18kWであり、合計の電力使用量は19kWとなる。
複数の電気ヒータ容量がほぼ同等であれば、操作量MVおよび操作量MVに関する変数によって電力使用量のイメージも把握し易いが、電気ヒータ容量が大きく異なる場合、電力使用量のイメージは把握し難くなる。例えば操作量MV=90%をヒータ容量10kWのヒータに与えたときの電力使用量は9kWで、操作量MV=10%をヒータ容量20kWのヒータに与えたときの電力使用量は2kWであり、合計の電力使用量は11kWとなる。一方、操作量MV=10%をヒータ容量10kWのヒータに与えたときの電力使用量は1kWで、操作量MV=90%をヒータ容量20kWのヒータに与えたときの電力使用量は18kWであり、合計の電力使用量は19kWとなる。
トータルでの電力使用量(総電力)の抑制が特許文献1に開示された技術の目的なので、個々の制御ループの電力使用量を把握することは特許文献1に開示された技術にとって必須の事項ではない。ゆえに、トータルの電力使用量の表示をさらに追加するのが、監視画面としては好ましい。
[実施例]
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。本実施例は、上記発明の原理1、発明の原理2に対応する例である。図2は本発明の実施例に係る電力総和抑制制御装置の構成を示すブロック図である。電力総和抑制制御装置は、上位システムの装置から全ての制御ループの総消費電力値を規定する割当総電力PWの情報を受信する割当総電力入力部10と、各制御ループi(i=1〜nであり、制御ループの個数nは図1の例ではn=4)の消費電力値CTiを取得する電力値取得部11と、各制御ループiの最大出力時消費電力値CTmiを取得する最大出力時電力値取得部12と、最大出力時消費電力値CTmiと消費電力値CTiとから各制御ループiの電力余裕CTriを算出する電力余裕算出部13と、各制御ループiの最大出力時消費電力値CTmiの総和である最大総電力BXを算出する最大総電力算出部14と、各制御ループiの電力余裕CTriの総和である電力余裕総量RWを算出する電力余裕総量算出部15と、削減すべき総電力である電力削減総量SWを最大総電力BXと割当総電力PWとから算出する電力削減総量算出部16と、各制御ループLで削減すべき電力である電力削減割当量CTsiを算出する電力削減割当量算出部17と、電力削減割当量CTsiと最大出力時消費電力値CTmiとから各制御ループiのリモート操作量上限値OH_Riを算出する出力上限値算出部18と、制御ループi毎に設けられた制御部19−iと、各制御ループiのローカル操作量上限値OH_Liを取得するローカル操作量上限値取得部25と、各制御ループiのリモート操作量上限値OH_Riを取得するリモート操作量上限値取得部26と、各制御ループiの操作量MViを取得する操作量取得部27と、最大総電力BXを取得する最大総電力取得部28と、割当総電力PWを取得する割当総電力取得部29と、各制御ループiの消費電力値CTiの総和である総電力使用量PSを取得する総電力使用量取得部30と、ローカル操作量上限値OH_Liとリモート操作量上限値OH_Riと操作量MViの各々の所定の時系列の範囲の値を、制御ループ毎に別々のグラフに分けて表示する操作量関連変数表示制御部31と、最大総電力BXと割当総電力PWと総電力使用量PSの各々の所定の時系列の範囲の値をグラフ表示する電力関連変数表示制御部32と、液晶ディスプレイ等の表示装置33とから構成される。
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。本実施例は、上記発明の原理1、発明の原理2に対応する例である。図2は本発明の実施例に係る電力総和抑制制御装置の構成を示すブロック図である。電力総和抑制制御装置は、上位システムの装置から全ての制御ループの総消費電力値を規定する割当総電力PWの情報を受信する割当総電力入力部10と、各制御ループi(i=1〜nであり、制御ループの個数nは図1の例ではn=4)の消費電力値CTiを取得する電力値取得部11と、各制御ループiの最大出力時消費電力値CTmiを取得する最大出力時電力値取得部12と、最大出力時消費電力値CTmiと消費電力値CTiとから各制御ループiの電力余裕CTriを算出する電力余裕算出部13と、各制御ループiの最大出力時消費電力値CTmiの総和である最大総電力BXを算出する最大総電力算出部14と、各制御ループiの電力余裕CTriの総和である電力余裕総量RWを算出する電力余裕総量算出部15と、削減すべき総電力である電力削減総量SWを最大総電力BXと割当総電力PWとから算出する電力削減総量算出部16と、各制御ループLで削減すべき電力である電力削減割当量CTsiを算出する電力削減割当量算出部17と、電力削減割当量CTsiと最大出力時消費電力値CTmiとから各制御ループiのリモート操作量上限値OH_Riを算出する出力上限値算出部18と、制御ループi毎に設けられた制御部19−iと、各制御ループiのローカル操作量上限値OH_Liを取得するローカル操作量上限値取得部25と、各制御ループiのリモート操作量上限値OH_Riを取得するリモート操作量上限値取得部26と、各制御ループiの操作量MViを取得する操作量取得部27と、最大総電力BXを取得する最大総電力取得部28と、割当総電力PWを取得する割当総電力取得部29と、各制御ループiの消費電力値CTiの総和である総電力使用量PSを取得する総電力使用量取得部30と、ローカル操作量上限値OH_Liとリモート操作量上限値OH_Riと操作量MViの各々の所定の時系列の範囲の値を、制御ループ毎に別々のグラフに分けて表示する操作量関連変数表示制御部31と、最大総電力BXと割当総電力PWと総電力使用量PSの各々の所定の時系列の範囲の値をグラフ表示する電力関連変数表示制御部32と、液晶ディスプレイ等の表示装置33とから構成される。
最大出力時電力値取得部12と電力余裕算出部13と最大総電力算出部14と電力余裕総量算出部15と電力削減総量算出部16と電力削減割当量算出部17と出力上限値算出部18とは、電力抑制部を構成している。
制御部19−iは、図1のローカルコントローラ(温調計)C1〜C4の各々に1つずつ設けられる。制御部19−iは、設定値SPi入力部20−iと、制御量PVi入力部21−iと、PID制御演算部22−iと、出力上限処理部23−iと、操作量MVi出力部24−iとから構成される。
図3は本実施例の制御系のブロック線図である。各制御ループiは、制御部19−iと、制御対象Piとから構成される。後述のように、制御部19−iは、設定値SPiと制御量PViとから操作量MViを算出して、この操作量MViを制御対象Piに出力する。図1の例では、制御対象PiはヒータHi(アクチュエータ)が加熱する加熱処理炉100であるが、操作量MViの実際の出力先は電力調整器102−iであり、操作量MViに応じた電力が電力調整器102−iからヒータHiに供給される。
以下、本実施例の電力総和抑制制御装置の制御動作を図4を参照して説明する。割当総電力入力部10は、電力を管理する電力デマンド管理システムのコンピュータ(図1の例では上位PC103)から、全ての制御ループiの電気ヒータの総消費電力を規定する割当総電力PWの情報を受信する(図4ステップS100)。
電力値取得部11は、全ての制御ループiの現在の消費電力値CTiを取得する(図4ステップS101)。電力値取得部11は、制御ループiの電気ヒータHiの消費電力値CTiを測定してもよいし、推定してもよい。消費電力値CTiを推定するには、制御ループiの電気ヒータHiに流れる電流値と制御量PViとを入力変数として、予め設定された電力推定関数式により消費電力値CTiを求めるようにすればよい。また、操作量MViと制御量PViとを入力変数としてよいし、ヒータHiに流れる電流値と制御量PViと操作量MViとを入力変数としてもよい。消費電力値CTiの具体的な推定方法は、特開2009−229382号公報に開示されているので、詳細な説明は省略する。
次に、最大出力時電力値取得部12は、各制御ループiの最大出力時の消費電力値を規定する値であり、電力の上限を規定する最大出力時消費電力値CTmiを取得する(図4ステップS102)。ここで、最大出力時とは、操作量MViが最大値100%のときのことを言う。最大出力時電力値取得部12は、予め記憶している最大出力時消費電力値CTmiを取り出してもよいし、推定してもよい。最大出力時消費電力値CTmiを推定するには、消費電力値CTiと制御部19−iから出力される操作量MViに基づき、次式により近似的に推定すればよい。
CTmi=CTi(100.0/MVi) ・・・(1)
CTmi=CTi(100.0/MVi) ・・・(1)
電力余裕算出部13は、各制御ループiの電力余裕CTriを次式により制御ループi毎に算出する(図4ステップS103)。
CTri=CTmi−CTi ・・・(2)
CTri=CTmi−CTi ・・・(2)
最大総電力算出部14は、各制御ループiの最大出力時消費電力値CTmiの総和である最大総電力BXを次式により算出する(図4ステップS104)。
BX=ΣCTmi=CTm1+CTm2+・・・+CTmn ・・・(3)
BX=ΣCTmi=CTm1+CTm2+・・・+CTmn ・・・(3)
電力余裕総量算出部15は、各制御ループiの電力余裕CTriの総和である電力余裕総量RWを次式により算出する(図4ステップS105)。
RW=ΣCTri=CTr1+CTr2+・・・+CTrn ・・・(4)
RW=ΣCTri=CTr1+CTr2+・・・+CTrn ・・・(4)
電力削減総量算出部16は、削減すべき総電力である電力削減総量SWを、最大総電力BXと割当総電力PWとから次式により算出する(図4ステップS106)。
SW=BX−PW ・・・(5)
SW=BX−PW ・・・(5)
電力削減割当量算出部17は、各制御ループiで削減すべき電力である電力削減割当量CTsiを次式により制御ループi毎に算出する(図4ステップS107)。
CTsi=SW(CTri/RW) ・・・(6)
CTsi=SW(CTri/RW) ・・・(6)
出力上限値算出部18は、電力削減割当量CTsiと最大出力時消費電力値CTmiとから各制御ループiのリモート操作量上限値OH_Riを次式により制御ループi毎に算出する(図4ステップS108)。
OH_Ri={1.0−(CTsi/CTmi)}100.0[%] ・・・(7)
なお、BX<PWになる場合、すなわちSW<0になる場合は、OH_Riが100%を超えるが、その場合はOH_Riを100%で上限カットすればよい。
OH_Ri={1.0−(CTsi/CTmi)}100.0[%] ・・・(7)
なお、BX<PWになる場合、すなわちSW<0になる場合は、OH_Riが100%を超えるが、その場合はOH_Riを100%で上限カットすればよい。
次に、制御部19−iは、制御ループiの操作量MViを以下のとおりに算出する。設定値SPiは、加熱装置のユーザによって設定され、設定値SPi入力部20−iを介してPID制御演算部22−iに入力される(図4ステップS109)。
制御量PVi(温度)は、温度センサSiによって測定され、制御量PVi入力部21−iを介してPID制御演算部22−iに入力される(図4ステップS110)。
制御量PVi(温度)は、温度センサSiによって測定され、制御量PVi入力部21−iを介してPID制御演算部22−iに入力される(図4ステップS110)。
PID制御演算部22−iは、設定値SPiと制御量PViに基づいて、以下の伝達関数式のようなPID制御演算を行って操作量MViを算出する(図4ステップS111)。
MVi=(100/PBi){1+(1/TIis)+TDis}(SPi−PVi)
・・・(8)
PBiは比例帯、TIiは積分時間、TDiは微分時間、sはラプラス演算子である。
MVi=(100/PBi){1+(1/TIis)+TDis}(SPi−PVi)
・・・(8)
PBiは比例帯、TIiは積分時間、TDiは微分時間、sはラプラス演算子である。
出力上限処理部23−iは、以下の式のような操作量MViの上限処理を行う(図4ステップS112)。
IF OH_Li<OH_Ri THEN OHi=OH_Li
ELSE OHi=OH_Ri ・・・(9)
IF MVi>OHi THEN MVi=OHi ・・・(10)
IF OH_Li<OH_Ri THEN OHi=OH_Li
ELSE OHi=OH_Ri ・・・(9)
IF MVi>OHi THEN MVi=OHi ・・・(10)
すなわち、出力上限処理部23−iは、制御ループiに対応するリモート操作量上限値OH_Riが制御部19−i(ローカルコントローラCi)に予め設定されているローカル操作量上限値OH_Liよりも大きい場合には、ローカル操作量上限値OH_Liを、操作量MViの上限処理で使用する操作量上限値OHiとする(OHi=OH_Li)。また、リモート操作量上限値OH_Riがローカル操作量上限値OH_Li以下の場合には、リモート操作量上限値OH_Riを、操作量MViの上限処理で使用する操作量上限値OHiとする(OHi=OH_Ri)。そして、出力上限処理部23−iは、操作量MViが操作量上限値OHiより大きい場合、操作量MVi=OHiとする上限処理を行う。
操作量MVi出力部24−iは、出力上限処理部23−iによって上限処理された操作量MViを制御対象(実際の出力先は電力調整器102−i)に出力する(図4ステップS113)。制御部19−iは制御ループi毎に設けられているので、ステップS109〜S113の処理は制御ループi毎に実施されることになる。
電力総和抑制制御装置は、ステップS101〜S113の処理を例えばオペレータの指示によって制御が終了するまで(図4ステップS114においてYES)、制御周期毎に行う。以上の図4で説明した機能は特許文献1に開示されている。
次に、本発明の特徴部分である表示機能を図5を参照して説明する。最初に、ローカル操作量上限値取得部25は、各制御ループiのローカル操作量上限値OH_Liを各制御ループiの制御部19−i(ローカルコントローラCi)から取得する(図5ステップS200)。
リモート操作量上限値取得部26は、各制御ループiのリモート操作量上限値OH_Riを出力上限値算出部18から取得する(図5ステップS201)。
リモート操作量上限値取得部26は、各制御ループiのリモート操作量上限値OH_Riを出力上限値算出部18から取得する(図5ステップS201)。
操作量取得部27は、各制御ループiの制御部19−i(ローカルコントローラCi)から操作量MViを取得する(図5ステップS202)。
最大総電力取得部28は、最大総電力算出部14から最大総電力BXの値を取得する(図5ステップS203)。
最大総電力取得部28は、最大総電力算出部14から最大総電力BXの値を取得する(図5ステップS203)。
割当総電力取得部29は、割当総電力入力部10から割当総電力PWの値を取得する(図5ステップS204)。
総電力使用量取得部30は、全ての制御ループiの現在の消費電力値CTiの総和である総電力使用量PSを取得する(図5ステップS205)。なお、総電力使用量PSを直接測定してもよいし、電力値取得部11から全ての制御ループiの消費電力値CTiを取得して、その総和を求めるようにしてもよい。
総電力使用量取得部30は、全ての制御ループiの現在の消費電力値CTiの総和である総電力使用量PSを取得する(図5ステップS205)。なお、総電力使用量PSを直接測定してもよいし、電力値取得部11から全ての制御ループiの消費電力値CTiを取得して、その総和を求めるようにしてもよい。
次に、操作量関連変数表示制御部31は、ローカル操作量上限値OH_Liとリモート操作量上限値OH_Riと操作量MViの各々の所定の時系列の範囲の値を、制御ループi毎に別々のグラフに分けて表示装置33に表示させる(図5ステップS206)。データの変化量(増減速度)および変化量の変化具合(増減加速度)を認識できるようにするために、過去2回分の値(1表示周期前のデータと2表示周期前のデータ)と現在値の計3回分の時系列データを、表示対象の時系列の範囲とすることが好ましい。時系列データの表示方法としては、ローカル操作量上限値OH_Liとリモート操作量上限値OH_Riと操作量MViの各々を折れ線グラフで表示する方法が考えられる。また、現在値については特に認識し易くするために、例えば棒グラフを加えるなどするのが好ましい。
電力関連変数表示制御部32は、最大総電力BXと割当総電力PWと総電力使用量PSの各々の所定の時系列の範囲の値を表示装置33にグラフ表示させる(図5ステップS207)。操作量関連変数表示制御部31の場合と同様に、過去2回分の値と現在値の計3回分の時系列データを、表示対象の時系列の範囲とすることが好ましい。時系列データの表示方法としては、最大総電力BXと割当総電力PWと総電力使用量PSの各々を折れ線グラフで表示する方法が考えられる。また、現在値については特に認識し易くするために、例えば棒グラフを加えるなどするのが好ましい。
電力総和抑制制御装置は、ステップS200〜S207の処理を例えばオペレータの指示によって制御が終了するまで(図5ステップS208においてYES)、表示周期毎に行う。表示周期と上記の制御周期は一致していてもよいし、一致していなくてもよい。
図6は本実施例の表示例を示す図である。ここでは、制御ループの個数n=12とし、表示装置33の監視画面330に、0%−100%のスケールで各制御ループi=1〜12の操作量関連変数(ローカル操作量上限値OH_Li、リモート操作量上限値OH_Ri、操作量MVi)を表示し、0kW−10kWのスケールで各制御ループiの総計の電力関連変数(最大総電力BX、割当総電力PW、総電力使用量PS)を表示している。
上記のとおり、操作量関連変数および電力関連変数の各時系列データの表示範囲は、過去2回分と現在値の計3回分のデータである。また、これら3回分のデータを折れ線グラフで表示し、さらに現在値については棒グラフ331で表示している。表示周期の度に操作量関連変数および電力関連変数の現在値が取得され、表示が更新されることは言うまでもない。
図6の例では、操作量関連変数の折れ線グラフだけで全部で36本あるが、これらの折れ線グラフは原則的には交差することがないように整理されていることになる。したがって、本実施例によれば、特許文献1に開示された電力総和抑制制御の実行状態を認識し易い表示を実現することができる。
本実施例で説明した電力総和抑制制御装置は、CPU(Central Processing Unit)、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。このようなコンピュータにおいて、本発明の監視画面表示方法を実現させるためのプログラムは、フレキシブルディスク、CD−ROM、DVD−ROM、メモリカードなどの記録媒体に記録された状態で提供され、記憶装置に格納される。CPUは、記憶装置に格納されたプログラムに従って本実施例で説明した処理を実行する。
本発明は、制御の実行状態を監視する技術に適用することができる。
10…割当総電力入力部、11…電力値取得部、12…最大出力時電力値取得部、13…電力余裕算出部、14…最大総電力算出部、15…電力余裕総量算出部、16…電力削減総量算出部、17…電力削減割当量算出部、18…出力上限値算出部、19−i…制御部、20−i…設定値SPi入力部、21−i…制御量PVi入力部、22−i…PID制御演算部、23−i…出力上限処理部、24−i…操作量MVi出力部、25…ローカル操作量上限値取得部、26…リモート操作量上限値取得部、27…操作量取得部、28…最大総電力取得部、29…割当総電力取得部、30…総電力使用量取得部、31…操作量関連変数表示制御部、32…電力関連変数表示制御部、33…表示装置。
Claims (7)
- 全ての制御ループの総消費電力値を規定する割当総電力の情報を受信するように構成された割当総電力入力部と、
各制御ループの現在の消費電力値を取得するように構成された電力値取得部と、
この電力値取得部によって取得された現在の消費電力値に基づいて各制御ループの電力余裕を算出し、この電力余裕が各制御ループで公平な状態に近づくように、前記電力余裕の総和に対する各制御ループの電力余裕の比率と前記割当総電力の値とに基づいて、各制御ループの第1の操作量上限値を算出するように構成された電力抑制部と、
設定値と制御量を入力として制御ループ毎に制御演算により操作量を算出し、前記第1の操作量上限値と予め設定された第2の操作量上限値のうち小さい方の値以下に前記操作量を制限する上限処理を実行して、この上限処理した操作量を対応する制御ループのアクチュエータに出力するように構成された制御部と、
前記第1の操作量上限値と前記第2の操作量上限値と前記操作量の各々の所定の時系列の範囲の値を、制御ループ毎に別々のグラフに分けて表示するように構成された操作量関連変数表示制御部とを備えることを特徴とする電力総和抑制制御装置。 - 請求項1記載の電力総和抑制制御装置において、
前記電力抑制部は、
各制御ループの最大出力時消費電力値を取得するように構成された最大出力時電力値取得部と、
この最大出力時電力値取得部によって取得された前記最大出力時消費電力値と前記電力値取得部によって取得された前記消費電力値とに基づいて各制御ループの電力余裕を算出するように構成された電力余裕算出部と、
各制御ループの前記最大出力時消費電力値の総和である最大総電力を算出するように構成された最大総電力算出部と、
各制御ループの前記電力余裕の総和である電力余裕総量を算出するように構成された電力余裕総量算出部と、
各制御ループで削減すべき電力の総和である電力削減総量を、前記最大総電力と前記割当総電力とに基づいて算出するように構成された電力削減総量算出部と、
各制御ループで削減すべき電力である電力削減割当量を、前記電力余裕と前記電力余裕総量と前記電力削減総量とに基づいて算出するように構成された電力削減割当量算出部と、
前記電力削減割当量と前記最大出力時消費電力値とに基づいて各制御ループの前記第1の操作量上限値を算出するように構成された出力上限値算出部とから構成され、
さらに、前記電力値取得部によって取得された前記消費電力値の総和である総電力使用量を取得するように構成された総電力使用量取得部と、
前記最大総電力と前記割当総電力と前記総電力使用量の各々の所定の時系列の範囲の値をグラフ表示するように構成された電力関連変数表示制御部とを備えることを特徴とする電力総和抑制制御装置。 - 請求項1記載の電力総和抑制制御装置において、
前記所定の時系列の範囲は、過去の値と現在の値とを含み、
前記操作量関連変数表示制御部は、前記第1の操作量上限値と前記第2の操作量上限値と前記操作量の各々の過去の値と現在の値とを、制御ループ毎に折れ線グラフで表示すると共に、制御ループ毎に現在の値を棒グラフで表示することを特徴とする電力総和抑制制御装置。 - 請求項2記載の電力総和抑制制御装置において、
前記所定の時系列の範囲は、過去の値と現在の値とを含み、
前記電力関連変数表示制御部は、前記最大総電力と前記割当総電力と前記総電力使用量の各々の過去の値と現在の値とを、制御ループ毎に折れ線グラフで表示すると共に、制御ループ毎に現在の値を棒グラフで表示することを特徴とする電力総和抑制制御装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電力総和抑制制御装置において、
前記所定の時系列の範囲は、過去2回分の値と現在の値であることを特徴とする電力総和抑制制御装置。 - 全ての制御ループの総消費電力値を規定する割当総電力の情報を受信する第1のステップと、
各制御ループの現在の消費電力値を取得する第2のステップと、
この第2のステップによって取得された現在の消費電力値に基づいて各制御ループの電力余裕を算出し、この電力余裕が各制御ループで公平な状態に近づくように、前記電力余裕の総和に対する各制御ループの電力余裕の比率と前記割当総電力の値とに基づいて、各制御ループの第1の操作量上限値を算出する第3のステップと、
設定値と制御量を入力として制御ループ毎に制御演算により操作量を算出し、前記第1の操作量上限値と予め設定された第2の操作量上限値のうち小さい方の値以下に前記操作量を制限する上限処理を実行して、この上限処理した操作量を対応する制御ループのアクチュエータに出力する第4のステップと、
前記第1の操作量上限値と前記第2の操作量上限値と前記操作量の各々の所定の時系列の範囲の値を、制御ループ毎に別々のグラフに分けて表示する第5のステップとを含むことを特徴とする電力総和抑制制御の監視画面表示方法。 - 請求項6記載の電力総和抑制制御の監視画面表示方法において、
前記第3のステップは、
各制御ループの最大出力時消費電力値を取得する第6のステップと、
この第6のステップによって取得された前記最大出力時消費電力値と前記第2のステップによって取得された前記消費電力値とに基づいて各制御ループの電力余裕を算出する第7のステップと、
各制御ループの前記最大出力時消費電力値の総和である最大総電力を算出する第8のステップと、
各制御ループの前記電力余裕の総和である電力余裕総量を算出する第9のステップと、
各制御ループで削減すべき電力の総和である電力削減総量を、前記最大総電力と前記割当総電力とに基づいて算出する第10のステップと、
各制御ループで削減すべき電力である電力削減割当量を、前記電力余裕と前記電力余裕総量と前記電力削減総量とに基づいて算出する第11のステップと、
前記電力削減割当量と前記最大出力時消費電力値とに基づいて各制御ループの前記第1の操作量上限値を算出する第12のステップとを含み、
さらに、前記第2のステップによって取得された前記消費電力値の総和である総電力使用量を取得する第13のステップと、
前記最大総電力と前記割当総電力と前記総電力使用量の各々の所定の時系列の範囲の値をグラフ表示する第14のステップとを含むことを特徴とする電力総和抑制制御の監視画面表示方法。
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JP2017028874A JP2018136605A (ja) | 2017-02-20 | 2017-02-20 | 電力総和抑制制御装置および監視画面表示方法 |
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