JP2019126233A - Fluid system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、流体システムに関する。 The present disclosure relates to fluid systems.
例えば、水車と発電機とを有する水車発電システムは、発電電力を電力系統に出力する。また、このような水車発電システムは、水路の流量を調整する流量調整弁を有している。（例えば、特許文献１参照）。 For example, a water turbine power generation system having a water turbine and a generator outputs generated power to a power system. In addition, such a water turbine power generation system has a flow control valve that adjusts the flow rate of the water channel. (See, for example, Patent Document 1).
ところで、上述の流量調整弁は、電力系統の交流電力に基づいて給電される電力により動作する。このため、電力系統が停電中の場合、流量調整ができなくなる。流量調整弁への給電に蓄電池を設ける方法がある。しかし、水路に配設される水車発電システムでは、防水・水没対策された大型の蓄電器を必要とするため、システムの大型化又は高コスト化を招き、配管室等の狭い箇所への設置が難しい。 By the way, the above-mentioned flow control valve operates with the electric power supplied based on the alternating current power of electric power system. For this reason, when the power system is in a power failure, it is impossible to adjust the flow rate. There is a method of providing a storage battery for power supply to the flow control valve. However, because the water turbine power generation system disposed in the waterway requires a large-sized storage battery that is waterproofed and protected against water immersion, the system becomes larger in size or higher in cost, and installation in a narrow place such as a piping room is difficult .
本発明は、水流を制御する機能を有し、狭い配管室への設置を可能とした流体システムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a fluid system which has a function of controlling water flow and which can be installed in a narrow piping chamber.
第１の観点に係る流体システムは、流体が流れる配管（１２）に設置される水力機械（Ｔ）と、前記水力機械（Ｔ）に連結された回転電気機械（Ｇ）と、前記回転電気機械（Ｇ）の出力電力を変換する第１の変換装置（２３）と、電気的に駆動され、前記流体の流量又は圧力を調整する調整弁（２１）と、前記調整弁（２１）に給電する無停電電源装置（４２）と、を有し、少なくとも前記水力機械（Ｔ）と前記調整弁（２１）が、前記配管が配設される配管室の内に設置され、前記無停電電源装置（４２）は前記配管室の外に配置される。 A fluid system according to a first aspect includes a hydraulic machine (T) installed in a pipe (12) through which fluid flows, a rotary electric machine (G) connected to the hydraulic machine (T), and the rotary electric machine (G) a first converter (23) for converting the output power, a control valve (21) electrically driven to control the flow rate or pressure of the fluid, and the control valve (21) An uninterruptible power supply (42), wherein at least the hydraulic machine (T) and the adjustment valve (21) are installed in a piping chamber in which the 42) is disposed outside the piping chamber.
前記第１の観点の流体システムによれば、防水・水没対策が必要で大きな設置面積が必要な無停電電源装置（４２）（ＵＰＳ）を配管室の外に設置するため、狭い配管室に対して流体システムを適用できる。 According to the fluid system of the first aspect, in order to install the uninterruptible power supply (42) (UPS) requiring waterproof and submersion measures and a large installation area to the outside of the piping chamber, the narrow piping chamber is used. Fluid system can be applied.
第２の観点に係る流体システムは、前記第１の変換装置（２３）の出力電力を、電力系統（１３）に応じた電力に変換する第２の変換装置（２４）と、前記無停電電源装置（４２）の入力電力を、前記第２の変換装置（２４）の出力電力と前記電力系統（１３）の電力のいずれか一方に切り換える切換器（４３）と、を有し、前記電力系統（１３）が停電中かつ前記第２の変換装置（２４）の運転中は前記第２の変換装置（２４）の出力電力を前記無停電電源装置（４２）の入力電力とし、前記電力系統（１３）が給電中かつ前記第２の変換装置（２４）の停止中は前記電力系統（１３）の電力を前記無停電電源装置（４２）の入力電力とする。 A fluid system according to a second aspect comprises: a second conversion device (24) for converting output power of the first conversion device (23) into power corresponding to a power system (13); and the uninterruptible power supply A switch (43) for switching the input power of the device (42) to any one of the output power of the second conversion device (24) and the power of the power system (13); (13) during a power failure and during operation of the second converter (24), the output power of the second converter (24) is used as the input power of the uninterruptible power supply (42); 13) The power of the power system (13) is used as the input power of the uninterruptible power supply (42) while power is supplied and the second conversion device (24) is stopped.
前記第２の観点の流体システムによれば、電力系統（１３）の電力又は第２の変換装置（２４）の出力電力を無停電電源装置（４２）の入力電力とすることで、小容量の無停電電源装置（４２）を用いることができ、自由度の高い設置を可能とする。 According to the fluid system of the second aspect, by setting the power of the power system (13) or the output power of the second converter (24) as the input power of the uninterruptible power supply (42) An uninterruptible power supply (42) can be used, enabling a highly flexible installation.
第３の観点に係る流体システムは、前記電力系統（１３）の停電中は、前記無停電電源装置（４２）の充電量又は充電率と負荷電力量の少なくとも一方に応じて前記第２の変換装置（２４）を制御する。 In the fluid system according to the third aspect, during the power failure of the power system (13), the second conversion is performed according to at least one of a charge amount or a charge rate and a load power amount of the uninterruptible power supply (42). Control the device (24).
前記第３の観点の流体システムによれば、無停電電源装置（４２）の容量を減らすことができ、さらに小型の無停電電源装置（４２）を用いることができる。
第４の観点に係る流体システムは、前記電力系統（１３）と並列及び解列するための開閉器（３２）を有し、前記第２の変換装置（２４）は、前記開閉器（３２）を介して出力する第１の出力電力と、前記切換器（４３）を介して前記無停電電源装置（４２）に供給する第２の出力電力とを生成する。
According to the fluid system of the third aspect, the capacity of the uninterruptible power supply (42) can be reduced, and a smaller uninterruptible power supply (42) can be used.
A fluid system according to a fourth aspect of the present invention includes a switch (32) for parallel and parallel connection with the power system (13), and the second conversion device (24) includes the switch (32). And the second output power to be supplied to the uninterruptible power supply (42) through the switch (43).
第５の観点に係る流体システムは、前記無停電電源装置（４２）の入力電力量と負荷電力量との差を検出する検出手段（３３）を有し、前記第２の変換装置（２４）の停止中は、前記検出手段により検出した電力量差を第１しきい値と比較し、前記電力量差が前記第１しきい値以上のときに前記第２の変換装置（２４）を運転し、前記第２の変換装置（２４）の運転中は、前記検出手段により検出した電力量差を第２しきい値と比較し、前記電力量差が前記第２しきい値以下のときに前記第２の変換装置（２４）を停止する。 A fluid system according to a fifth aspect of the present invention comprises detection means (33) for detecting a difference between input power amount and load power amount of the uninterruptible power supply (42), and the second conversion device (24) While stopping, the power amount difference detected by the detection means is compared with a first threshold, and the second conversion device (24) is operated when the power amount difference is equal to or greater than the first threshold During operation of the second conversion device (24), comparing the power amount difference detected by the detection means with a second threshold value, when the power amount difference is less than the second threshold value Stopping the second conversion device (24);
前記第５の観点の流体システムによれば、電力系統（１３）との解列時に、第２の変換装置（２４）の運転と停止を制御し、調整弁（２１）の駆動に必要な電力量を第２の出力電力（自立運転電力）により供給できる。 According to the fluid system of the fifth aspect, operation and stop of the second conversion device (24) are controlled at the time of disconnection with the electric power system (13), and the power necessary for driving the adjustment valve (21) The quantity can be supplied by the second output power (self-sustaining power).
第６の観点に係る流体システムは、前記水力機械（Ｔ）と前記回転電気機械（Ｇ）が配置された前記配管室は地下に設置され、前記無停電電源装置（４２）は地上に設置される。 In the fluid system according to the sixth aspect, the piping room in which the hydraulic machine (T) and the rotary electric machine (G) are disposed is installed underground, and the uninterruptible power supply (42) is installed on the ground Ru.
前記第６の観点の流体システムによれば、無停電電源装置（４２）を水没対応させる必要が無く、小型化できる。
第７の観点に係る流体システムは、前記流体システムと外部システムとの間を電気的に開閉する開閉器（３２）と、前記開閉器（３２）を電気的に開路しているとき、前記無停電電源装置（４２）の入力電力量と負荷電力量との差を検出する検出手段（３３）を有し、前記第１の変換装置（２３）の停止中は、前記検出手段により検出した電力量差を第１しきい値と比較し、前記電力量差が前記第１しきい値以上のときに前記第１の変換装置（２３）を運転し、前記第１の変換装置（２３）の運転中は、前記検出手段により検出した電力量差を第２しきい値と比較し、前記電力量差が前記第２しきい値以下のときに前記第１の変換装置（２３）を停止する。
According to the fluid system of the sixth aspect, the uninterruptible power supply (42) does not have to be submerged and can be miniaturized.
In the fluid system according to the seventh aspect, the switch (32) for electrically opening and closing between the fluid system and the external system, and the switch unit (32) when electrically opened It has a detection means (33) which detects the difference between the input power amount of the blackout power supply device (42) and the load power amount, and the electric power detected by the detection means while the first conversion device (23) is stopped Comparing the amount difference with a first threshold value, and operating the first conversion device (23) when the power amount difference is greater than or equal to the first threshold value, and the first conversion device (23) During operation, the power amount difference detected by the detection means is compared with a second threshold value, and the first conversion device (23) is stopped when the power amount difference is less than the second threshold value. .
前記第７の観点の流体システムによれば、第１の変換装置（２３）の出力電力（直流電力）を外部システムに供給する流体システムにおいて、第１の変換装置（２３）の運転と停止を制御し、調整弁（２１）の駆動に必要な電力量を供給できる。 According to the fluid system of the seventh aspect, in the fluid system for supplying the output power (DC power) of the first converter (23) to the external system, the operation and stop of the first converter (23) are performed. It is possible to control and supply the amount of power necessary to drive the adjusting valve (21).
以下、本発明の実施の形態に係る流体システムについて説明する。
なお、本発明は、以下に記載する例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
Hereinafter, a fluid system according to an embodiment of the present invention will be described.
It is to be noted that the present invention is not limited to the exemplification described below, is shown by the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims. Ru.
図１に示すように、流体システム１１の流体装置１１ａは、配管系統１２に配設された水車（水力機械）Ｔを有している。配管系統１２は、例えば、浄水場から調整池や配水池等に水を送水する送水系の配管である。水車Ｔは、配管室内に配設されている。水車Ｔの回転軸には発電機（回転電気機械）Ｇが連結されている。配管系統１２において、水車Ｔの上流側には電動弁（調整弁）２１と流量計２２とが配設されている。水車Ｔは、配管系統１２に流れる流体（水）により回転する。発電機Ｇは、水車Ｔにより回転駆動され、所定の交流電力（例えば、三相交流電力）を発生する。 As shown in FIG. 1, the fluid device 11 a of the fluid system 11 includes a water turbine (hydraulic machine) T disposed in the piping system 12. The piping system 12 is, for example, piping of a water transmission system that supplies water from the water purification plant to the adjustment reservoir, the distribution reservoir, and the like. The water wheel T is disposed in the piping room. A generator (rotary electric machine) G is connected to the rotation shaft of the water turbine T. In the piping system 12, on the upstream side of the water turbine T, a motor-operated valve (adjustment valve) 21 and a flow meter 22 are disposed. The water turbine T is rotated by the fluid (water) flowing to the piping system 12. The generator G is rotationally driven by the water wheel T, and generates predetermined AC power (for example, three-phase AC power).
電動弁２１は、その開度により、水車Ｔの流入側の圧力又は配管系統１２における流量を調整する。流体装置１１ａは、流量計２２により測定した流量Ｑと目標流量Ｑ＊とに基づいて、又は、圧力センサ５１により測定した水車Ｔの流入側の圧力（一次圧力）ｐ１と圧力センサ５２により測定した水車Ｔの流出側の圧力（二次圧力）ｐ２と目標二次圧力ｐ２＊とに基づいて、水車Ｔと電動弁２１とを制御する。 The motor operated valve 21 adjusts the pressure on the inflow side of the water turbine T or the flow rate in the piping system 12 according to the opening degree. The fluid device 11a is measured based on the flow rate Q measured by the flow meter 22 and the target flow rate Q *, or by the pressure (primary pressure) p1 on the inflow side of the water turbine T measured by the pressure sensor 51 and the pressure sensor 52 The water turbine T and the motor-operated valve 21 are controlled based on the pressure (secondary pressure) p2 on the outflow side of the water turbine T and the target secondary pressure p2 *.
コンバータ２３は、コンバータ部２３ａとスイッチ部２６と回生抵抗２７とを有している。コンバータ部２３ａは、例えば交流直流変換器であり、発電機Ｇで発電した交流電力を直流電力に変換する。インバータ２４は、例えば直流交流変換器であり、コンバータ部２３ａにより変換された直流電力を交流電力に変換するとともに、電力系統１３と並列及び解列する。 The converter 23 has a converter unit 23 a, a switch unit 26 and a regenerative resistor 27. The converter unit 23a is, for example, an AC-DC converter, and converts AC power generated by the generator G into DC power. The inverter 24 is, for example, a direct current to alternating current converter, and converts the direct current power converted by the converter unit 23 a into alternating current power, and parallels and disconnects the power system 13.
コンバータ部２３ａとインバータ２４との間の直流リンク（ＤＣリンク）２５は、スイッチ部２６を介して回生抵抗２７が接続されている。スイッチ部２６は、例えば、半導体スイッチであり、コンバータ２３の制御器２８（図２参照）により開閉制御される。回生抵抗２７により、ＤＣリンク２５の電圧上昇を抑制する。 The regenerative resistor 27 is connected to the DC link (DC link) 25 between the converter unit 23 a and the inverter 24 via the switch unit 26. The switch unit 26 is, for example, a semiconductor switch, and is controlled to open and close by a controller 28 (see FIG. 2) of the converter 23. The voltage increase of the DC link 25 is suppressed by the regenerative resistor 27.
インバータ２４は、インバータ部３１と開閉器３２とを有している。インバータ部３１は、コンバータ部２３ａにより変換された直流電力を交流電力に変換する。開閉器３２は、例えば、電磁リレーである。インバータ２４の制御器３３（図３参照）は、開閉器３２を開閉制御する。これにより、インバータ２４は、流体装置１１ａと電力系統１３とを並列及び流体装置１１ａを電力系統１３から解列する。電力系統１３は、例えば、商用電源である。 The inverter 24 has an inverter unit 31 and a switch 32. The inverter unit 31 converts the DC power converted by the converter unit 23a into AC power. The switch 32 is, for example, an electromagnetic relay. The controller 33 (see FIG. 3) of the inverter 24 controls the switch 32 to open and close. Thus, the inverter 24 parallels the fluid device 11 a and the power system 13 and disconnects the fluid device 11 a from the power system 13. The power system 13 is, for example, a commercial power source.
インバータ部３１は、上記のように変換した交流電力を、第１の出力電力と第２の出力電力として出力する。第１の出力電力は、上述の開閉器３２を介して引込電源盤１４に供給され、第２の出力電力は、直接、引込電源盤１４に供給される。 The inverter unit 31 outputs the AC power converted as described above as a first output power and a second output power. The first output power is supplied to the pull-in power panel 14 via the above-described switch 32, and the second output power is directly supplied to the pull-in power panel 14.
引込電源盤１４は、水車Ｔが配設された配管室の外側（配管室外）に配設される。例えば、引込電源盤１４は、例えば、電柱等に掛けられ、又は地上に設置される。引込電源盤１４は、電力系統１３から所定電圧の交流電力が供給される。交流電力は、引込電源盤１４から線路負荷としての電力需要家（一般家屋、工場、等）に供給される。 The pull-in power board 14 is disposed outside (outside the piping) a piping chamber in which the water wheel T is disposed. For example, the power supply panel 14 is, for example, hung on a telephone pole or the like, or installed on the ground. AC power of a predetermined voltage is supplied from the power system 13 to the power supply panel 14. AC power is supplied from the power supply board 14 to a power demander (general house, factory, etc.) as a line load.
引込電源盤１４には、引込用遮断器４１と、無停電電源装置（ＵＰＳ）４２と、切換器４３とが配設されている。
引込用遮断器４１は、例えば、配電用等の遮断器である。本実施形態において、電力系統１３の交流電力は、引込用遮断器４１を介して切換器４３に供給される。また、この切換器４３には、流体装置１１ａから第２の出力電力が供給される。切換器４３は、共通端子４３ｃと、その共通端子４３ｃが切換接続される接続端子４３ａ，４３ｂを有している。共通端子４３ｃは無停電電源装置４２に接続されている。接続端子４３ａには電力系統１３の交流電力が供給され、接続端子４３ｂにはインバータ２４の第２の出力電力が供給される。
The pull-in power supply panel 14 is provided with a pull-in circuit breaker 41, an uninterruptible power supply (UPS) 42, and a switch 43.
The lead-in circuit breaker 41 is, for example, a circuit breaker for power distribution. In the present embodiment, AC power of the power system 13 is supplied to the switch 43 through the lead-in breaker 41. Further, the switch 43 is supplied with the second output power from the fluid device 11a. The switch 43 has a common terminal 43c and connection terminals 43a and 43b to which the common terminal 43c is switched and connected. The common terminal 43 c is connected to the uninterruptible power supply 42. The AC power of the power system 13 is supplied to the connection terminal 43a, and the second output power of the inverter 24 is supplied to the connection terminal 43b.
切換器４３は、例えば電磁リレーであり、コイルに対する通電又は非通電によって、共通端子４３ｃを第１の接続端子４３ａと接続する状態と、共通端子４３ｃを第２の接続端子４３ｂと接続する状態とを切り換える。切換器４３は、例えば、インバータ２４の制御器３３（図３参照）により制御される。 The switch 43 is, for example, an electromagnetic relay, and a state in which the common terminal 43c is connected to the first connection terminal 43a and a state in which the common terminal 43c is connected to the second connection terminal 43b by energizing or de-energizing the coil. Switch The switch 43 is controlled by, for example, the controller 33 (see FIG. 3) of the inverter 24.
図３に示すように、引込用遮断器４１は、直列に接続された遮断器４１ａ，４１ｂを含む。電力系統１３の側の遮断器４１ａは、例えば、過電流遮断機能付き漏電遮断器を用いることができる。流体装置１１ａの側の遮断器４１ｂは、例えば、配線用遮断器を用いることができる。切換器４３の第１の接続端子は、遮断器４１ａと遮断器４１ｂとの間に接続されている。 As shown in FIG. 3, the lead-in circuit breaker 41 includes circuit breakers 41 a and 41 b connected in series. The circuit breaker 41a on the side of the power system 13 can use, for example, a leakage circuit breaker with an over current interruption function. For example, a circuit breaker can be used as the circuit breaker 41b on the fluid device 11a side. The first connection terminal of the switch 43 is connected between the circuit breaker 41a and the circuit breaker 41b.
共通端子４３ｃが第１の接続端子４３ａに接続されると、電力系統１３の交流電力が無停電電源装置４２に供給され、共通端子４３ｃが第２の接続端子４３ｂに接続されると、流体装置１１ａの第２の出力電力が無停電電源装置４２に供給される。無停電電源装置４２の出力電力は、電動弁２１に供給される。電動弁２１と流量計２２は、無停電電源装置４２から供給される電力により動作する。なお、図示しないが、無停電電源装置４２の出力電力は、流量計２２と流体装置１１ａの制御部（図２に示すコンバータ２３の制御器２８と図３に示すインバータ２４の制御器３３等）にも供給されてもよい。 When the common terminal 43c is connected to the first connection terminal 43a, the AC power of the power system 13 is supplied to the uninterruptible power supply 42, and when the common terminal 43c is connected to the second connection terminal 43b, the fluid system The second output power 11 a is supplied to the uninterruptible power supply 42. The output power of the uninterruptible power supply 42 is supplied to the motor-operated valve 21. The motor operated valve 21 and the flow meter 22 operate with the power supplied from the uninterruptible power supply 42. Although not shown, the output power of the uninterruptible power supply 42 is the flowmeter 22 and the control unit of the fluid device 11a (the controller 28 of the converter 23 shown in FIG. 2 and the controller 33 of the inverter 24 shown in FIG. 3) May also be supplied.
流体装置１１ａは、電力系統１３の状態に応じて、運転を制御する。電力系統１３が給電中、すなわち、交流電力が供給されるとき、流体装置１１ａは、通常運転を実施する。通常運転において、流体装置１１ａは、開閉器３２を電気的に閉路（オン）し、切換器４３の共通端子４３ｃを第１の接続端子４３ａに接続する。この切換器４３を介して、電力系統１３から無停電電源装置４２に交流電力が供給され、無停電電源装置４２を充電するとともに、電動弁２１に駆動電力を供給する。そして、流体装置１１ａは、流量制御を行うとともに、流体のエネルギーを電力として回収する。なお、通常運転において、流体装置１１ａは、二次圧力制御を行うようにしてもよい。 The fluid device 11 a controls the operation according to the state of the power system 13. While the power system 13 is supplying power, that is, when AC power is supplied, the fluid device 11a performs normal operation. In normal operation, the fluid device 11a electrically closes (turns on) the switch 32, and connects the common terminal 43c of the switch 43 to the first connection terminal 43a. AC power is supplied from the power system 13 to the uninterruptible power supply 42 through the switch 43 to charge the uninterruptible power supply 42 and to supply drive power to the motor-operated valve 21. Then, the fluid device 11a performs flow control and recovers energy of the fluid as electric power. In the normal operation, the fluid device 11a may perform secondary pressure control.
電力系統１３が停電中のとき、流体装置１１ａは、自立運転を実施する。自立運転において、流体装置１１ａは、開閉器３２を電気的に開路（オフ）し、切換器４３の共通端子４３ｃを第２の接続端子４３ｂに接続する。この切換器４３を介して流体装置１１ａの第２の出力電力が無停電電源装置４２に供給され、無停電電源装置４２を充電するとともに、電動弁２１に駆動電力を供給する。そして、流体装置１１ａは、無停電電源装置４２の充電量又は充電率に基づいて、流量又は二次圧力と第２の出力電力を制御する。なお、無停電電源装置４２の負荷電力量に基づいて、制御するようにしてもよい。 When the power system 13 is in a power failure, the fluid device 11a performs a self-sustaining operation. In the self-sustaining operation, the fluid device 11a electrically opens (turns off) the switch 32, and connects the common terminal 43c of the switch 43 to the second connection terminal 43b. The second output power of the fluid device 11 a is supplied to the uninterruptible power supply 42 via the switch 43 to charge the uninterruptible power supply 42 and to supply drive power to the motor-operated valve 21. Then, the fluid device 11a controls the flow rate or the secondary pressure and the second output power based on the charge amount or the charge rate of the uninterruptible power supply 42. Note that control may be performed based on the load power amount of the uninterruptible power supply 42.
流体装置１１ａが配設された配管系統１２が需要家に近い系統である場合、この配管系統１２に流れる流体の流量は、需要の変動の影響を強く受ける。時刻、需要地域によって、発電に必要な流量よりも低下する場合がある。この場合、流体装置１１ａは、自立運転を実施できなくなる。この場合においても、電動弁２１には、無停電電源装置４２から駆動電力が供給されているため、電動弁２１を所定の開度に調整できる。 When the piping system 12 in which the fluid device 11a is disposed is a system close to the customer, the flow rate of the fluid flowing through the piping system 12 is strongly affected by fluctuations in demand. Depending on the time of day and demand area, the flow rate may be lower than that required for power generation. In this case, the fluid device 11a can not perform the self-sustaining operation. Also in this case, since the drive power is supplied to the motor-operated valve 21 from the uninterruptible power supply 42, the motor-operated valve 21 can be adjusted to a predetermined opening degree.
図３に示すように、インバータ２４は、インバータ部３１と、開閉器３２と、制御器３３とを有している。
制御器３３は、制御指令によりインバータ部３１を制御する。また、制御器３３は、開閉指令により開閉器３２を制御する。
As shown in FIG. 3, the inverter 24 includes an inverter unit 31, a switch 32, and a controller 33.
The controller 33 controls the inverter unit 31 according to the control command. Further, the controller 33 controls the switch 32 in accordance with the switching command.
また、制御器３３は、開閉器３２と引込電源盤１４との間の電圧値に基づいて、電力系統１３が給電中か停電中かを判定する。そして、電力系統１３が給電中の場合、電力系統１３から交流電力が給電される。この場合、制御器３３は、切換指令を切換器４３に出力し、電力系統１３の交流電力を無停電電源装置４２に供給するように、切換器４３を制御する。無停電電源装置４２は、電力系統１３の交流電力に基づいて、電動弁２１に駆動電力を供給する。また、無停電電源装置４２は、供給される交流電力を蓄電する。 In addition, the controller 33 determines whether the power system 13 is supplying power or power failure based on the voltage value between the switch 32 and the pull-in power supply panel 14. Then, when the power system 13 is supplying power, AC power is supplied from the power system 13. In this case, the controller 33 outputs a switching command to the switch 43 and controls the switch 43 to supply the AC power of the power system 13 to the uninterruptible power supply 42. The uninterruptible power supply 42 supplies drive power to the motor-operated valve 21 based on the AC power of the power system 13. In addition, the uninterruptible power supply 42 stores the supplied AC power.
電力系統１３が停電中の場合、制御器３３は、切換指令を切換器４３に出力し、流体装置１１ａの第２の出力電力を無停電電源装置４２に供給するように、切換器４３を制御する。無停電電源装置４２は、流体装置１１ａの第２の出力電力に基づいて、電動弁２１に駆動電力を供給する。また、無停電電源装置４２は、供給される交流電力を蓄電する。 When the power system 13 is in a power failure, the controller 33 controls the switch 43 to output a switching command to the switch 43 and to supply the second output power of the fluid device 11a to the uninterruptible power supply 42. Do. The uninterruptible power supply 42 supplies drive power to the motor-operated valve 21 based on the second output power of the fluid device 11a. In addition, the uninterruptible power supply 42 stores the supplied AC power.
図５は、配管構成の一例を示す。
この配管構成は、例えば、送水系における流量調整弁に換えて、水車Ｔが設置され、流体のエネルギーを電力として回収する。この配管構成は、水車Ｔが配設されたメイン配管１２ａと、水車Ｔを迂回するバイパス配管１２ｂとを有している。メイン配管１２ａには、流体の流れる方向に沿って、流量計２２、電動弁２１、圧力センサ５１、水車Ｔ、圧力センサ５２が設けられている。流量計２２は、メイン配管１２ａの流量を測定する。電動弁２１は、その開度により、水車Ｔの流入側の圧力（一次圧力）を調整する。圧力センサ５１は、水車Ｔの流入側の圧力（一次圧力）を測定する。水車Ｔは、メイン配管１２ａにおける流量を調整する。圧力センサ５２は、水車Ｔの流出側の圧力（二次圧力）を測定する。バイパス配管１２ｂには、流体の流れる方向に沿って、流量計５３と電動弁５４とが設けられている。流量計５３は、このバイパス配管１２ｂの流量を測定する。電動弁５４は、その開度により、バイパス配管１２ｂにおける流量を調整する。
FIG. 5 shows an example of a piping configuration.
In this piping configuration, for example, in place of the flow control valve in the water transmission system, a water turbine T is installed, and energy of the fluid is recovered as electric power. This piping configuration has a main piping 12a in which the water turbine T is disposed, and a bypass piping 12b for bypassing the water turbine T. A flowmeter 22, an electric valve 21, a pressure sensor 51, a water turbine T, and a pressure sensor 52 are provided in the main pipe 12 a along the fluid flow direction. The flow meter 22 measures the flow rate of the main pipe 12a. The motor operated valve 21 adjusts the pressure (primary pressure) on the inflow side of the water wheel T according to the opening degree. The pressure sensor 51 measures the pressure (primary pressure) on the inflow side of the water turbine T. The water turbine T adjusts the flow rate in the main pipe 12a. The pressure sensor 52 measures the pressure (secondary pressure) on the outflow side of the water turbine T. A flowmeter 53 and a motor-operated valve 54 are provided in the bypass pipe 12b along the fluid flow direction. The flow meter 53 measures the flow rate of the bypass pipe 12b. The motor operated valve 54 adjusts the flow rate in the bypass pipe 12 b according to the opening degree.
図４は、流体装置１１ａにおける特性マップＭを示す。
この特性マップＭは、縦軸に水車Ｔの有効落差Ｈ、横軸に水車Ｔに供給される流量Ｑとしている。この特性マップＭにおいて、発電機Ｇは、その負荷をかけずトルク零値（Ｔ＝０）とした場合の無拘束速度曲線と、回転数零値（Ｎ＝０）の等速度曲線との間の領域を水車Ｔが水流により回転する水車領域とする。この水車領域において、発電機Ｇが水車Ｔにより回転駆動されるのを基本とする。
FIG. 4 shows a characteristic map M in the fluid device 11a.
In this characteristic map M, the vertical axis represents the effective drop H of the water turbine T, and the horizontal axis represents the flow rate Q supplied to the water turbine T. In this characteristic map M, the generator G is placed between the unconstrained speed curve in the case where the torque is zero (T = 0) without load and the constant speed curve of the rotation speed zero (N = 0). The region of the wheel is the wheel region where the wheel T is rotated by the water flow. In this water turbine region, it is based that the generator G is rotationally driven by the water turbine T.
水車領域において、複数の等トルク曲線は、無拘束速度曲線（Ｔ＝０）に沿い、マップ上、流量Ｑの増大に応じてトルク値も増大する。また、複数の等速度曲線は回転数零値(Ｎ＝０)の等速度曲線に沿い、有効落差Ｈが大きくなるほど回転数も上昇する。更に、破線で示した等発電電力曲線は下に凸な二次曲線であって、有効落差Ｈ及び流量Ｑの増大に応じて発電電力も増大する。 In the water wheel region, the plurality of equal torque curves follow the unconstrained velocity curve (T = 0), and the torque value also increases with the increase of the flow rate Q on the map. Further, the plurality of constant velocity curves follow the constant velocity curve of zero rotation speed (N = 0), and the rotation speed also increases as the effective head H increases. Furthermore, the iso-generated power curve shown by the broken line is a downwardly convex quadratic curve, and the generated power also increases with the increase of the effective head H and the flow rate Q.
そして、特性マップＭには、予め測定し作成した総落差−管路抵抗曲線（システムロスカーブＳ）が流動抵抗曲線として記録されている。このシステムロスカーブＳは、流体装置１１ａの水車Ｔが接続された管路の抵抗に応じた曲線であって、流量Ｑ＝０のとき有効落差Ｈが総落差Ｈｏであり、流量Ｑの増大に応じて有効落差Ｈが二次曲線的に減少する特性を持つ。このシステムロスカーブＳの曲率は、流体装置１１ａの水車Ｔが接続された配管系統に固有の値を持つ。流体装置１１ａの水車Ｔは、このシステムロスカーブＳ上の点を運転点として動作する。流体装置１１ａの有効落差Ｈは、例えば、図５に示す圧力センサ５１により検出した一次圧力ｐ１と、圧力センサ５２により検出した二次圧力ｐ２との差（＝ｐ１−ｐ２）により得られる。 Then, in the characteristic map M, a total head-pipe resistance curve (system loss curve S) which is measured and created in advance is recorded as a flow resistance curve. This system loss curve S is a curve according to the resistance of the pipeline to which the water turbine T of the fluid device 11a is connected, and when the flow rate Q = 0, the effective drop H is the total drop Ho, and the flow rate Q increases. Accordingly, it has a characteristic that the effective head H decreases in a quadratic curve. The curvature of this system loss curve S has a value unique to the piping system to which the water turbine T of the fluid device 11a is connected. The water turbine T of the fluid device 11a operates with a point on the system loss curve S as an operating point. The effective head difference H of the fluid device 11a is obtained, for example, by the difference between the primary pressure p1 detected by the pressure sensor 51 shown in FIG. 5 and the secondary pressure p2 detected by the pressure sensor 52 (= p1-p2).
図１に示すコンバータ部２３ａは、流量Ｑと目標流量Ｑ＊とに基づいて、又は、有効落差Ｈと二次圧力ｐ２と目標二次圧力ｐ２＊とに基づいて、トルク制御又は回転数制御を実施する。発電機Ｇのトルク値、回転数の変化により、水車Ｔの動作点が変化する。 Converter unit 23a shown in FIG. 1 performs torque control or rotational speed control based on flow rate Q and target flow rate Q * or based on effective head H, secondary pressure p2 and target secondary pressure p2 *. carry out. The operating point of the water turbine T changes due to changes in the torque value and the rotational speed of the generator G.
インバータ２４は、直流電圧の目標値及び出力電圧の目標値に基づいて、直流電圧制御及び出力電圧制御（パワースイッチング素子に供給する制御信号の振幅、周波数を調整）を実施する。 The inverter 24 implements DC voltage control and output voltage control (adjusting the amplitude and frequency of the control signal supplied to the power switching element) based on the target value of the DC voltage and the target value of the output voltage.
図３に示すインバータ２４の制御器３３は、無停電電源装置４２の充電量又は充電率に基づいて、インバータ部３１を制御し、インバータ部３１の運転状態を図２に示すコンバータ２３の制御器２８に出力する。例えば、無停電電源装置４２が満充電の場合、インバータ２４の制御器３３は、インバータ部３１を停止し、インバータ部３１の停止状態を図２に示すコンバータ２３の制御器２８に出力する。コンバータ２３の制御器２８は、回生抵抗２７に接続されたスイッチ部２６をオンオフ制御し、コンバータ部２３ａの出力電力を回生抵抗２７により消費する。無停電電源装置４２が満充電ではない場合、インバータ２４の制御器３３は、インバータ部３１を運転し、無停電電源装置４２を充電する。 The controller 33 of the inverter 24 shown in FIG. 3 controls the inverter unit 31 based on the charge amount or the charging rate of the uninterruptible power supply 42, and the controller of the converter 23 whose operation state is shown in FIG. Output to 28. For example, when the uninterruptible power supply 42 is fully charged, the controller 33 of the inverter 24 stops the inverter unit 31 and outputs the stopped state of the inverter unit 31 to the controller 28 of the converter 23 shown in FIG. The controller 28 of the converter 23 turns on and off the switch unit 26 connected to the regenerative resistor 27, and consumes the output power of the converter unit 23 a by the regenerative resistor 27. When the uninterruptible power supply 42 is not fully charged, the controller 33 of the inverter 24 operates the inverter unit 31 to charge the uninterruptible power supply 42.
図４に示す特性マップＭにおいて、Ｄ１は、自立運転時の水車Ｔの動作点の目安である。これに基づき、図５に示すバイパス配管１２ｂを含む配管構造全体の目標流量Ｑ＊（＝Ｑａ）により、メイン配管１２ａとバイパス配管１２ｂとを含む配管構造の全体において、システムロスカーブＳ上の動作点Ｄ２にて運転する。 In the characteristic map M shown in FIG. 4, D1 is a measure of the operating point of the water turbine T at the time of the independent operation. Based on this, operation on the system loss curve S in the entire piping structure including the main piping 12a and the bypass piping 12b by the target flow rate Q * (= Qa) of the whole piping structure including the bypass piping 12b shown in FIG. Operate at point D2.
次に、負荷電力量を用いた場合の制御について説明する。
通常運転において、図３に示す無停電電源装置４２には、電力系統１３から交流電力が供給され、無停電電源装置４２は満充電状態である。
Next, control in the case of using the load power amount will be described.
In normal operation, AC power is supplied from the power system 13 to the uninterruptible power supply 42 shown in FIG. 3, and the uninterruptible power supply 42 is fully charged.
電力系統１３の停電中を検出すると、インバータ２４の制御器３３は、無停電電源装置４２の負荷電力量とインバータ部３１の出力電力量を０にセットし、無停電電源装置４２の負荷電力量（積算値）とインバータ部３１の出力電力量（積算値）を計測する。そして、インバータ２４の制御器３３は、負荷電力量と出力電力量の差（電力量差＝負荷電力量−出力電力量）を算出する。なお、インバータ２４の制御器３３は、負荷電力量と出力電力量の差を直接的又は間接的に検出又は計測するものとしてもよい。 When a power failure of the power system 13 is detected, the controller 33 of the inverter 24 sets the load power amount of the uninterruptible power supply 42 and the output power amount of the inverter unit 31 to 0, and the load power amount of the uninterruptible power supply 42 The (integrated value) and the output electric energy (integrated value) of the inverter unit 31 are measured. Then, the controller 33 of the inverter 24 calculates the difference between the load power amount and the output power amount (power amount difference = load power amount−output power amount). The controller 33 of the inverter 24 may detect or measure the difference between the load power amount and the output power amount directly or indirectly.
そして、インバータ２４の制御器３３は、電力量差が第１しきい値より大きくなる（負荷電力量−出力電力量＞第１しきい値）と、インバータ部３１を運転し、インバータ部３１の運転状態を図２に示すコンバータ２３の制御器２８に出力する。コンバータ２３の制御器２８は、スイッチ部２６をオフし、回生抵抗２７をＤＣリンク２５から切り離す。また、インバータ２４の制御器３３は、電力量差が第２しきい値より小さくなる（負荷電力量−出力電力量＜第２しきい値）と、インバータ部３１を停止し、インバータ部３１の停止状態を図２に示すコンバータ２３の制御器２８に出力する。コンバータ２３の制御器２８は、スイッチ部２６をオンオフ制御し、コンバータ部２３ａの出力電力を回生抵抗２７により消費する。第１しきい値を第２しきい値より大きく（第１しきい値＞第２しきい値）設定する。インバータ２４の制御器３３は、無停電電源装置４２を充電するのに充分な電力量を出力するように、インバータ部３１を運転する。このように、インバータ２４の制御器３３は、無停電電源装置４２の充電量に応じてインバータ部３１を間欠運転する。充電量は、無停電電源装置４２内部のバッテリに現在、残っている電荷量であり、充電率は、満充電状態の充電量に対する、現在の充電量の比率である。充電率は、０以上１以下の範囲である。負荷電力量と出力電力量の差（＝負荷電力量−出力電力量）が正であれば、充電量又は充電率は、小さくなり、負荷電力量と出力電力量の差（＝負荷電力量−出力電力量）が負であれば、充電量又は充電率は、大きくなる。 Then, the controller 33 of the inverter 24 operates the inverter unit 31 when the power amount difference becomes larger than the first threshold value (load power amount−output power amount> first threshold value). The operating state is output to the controller 28 of the converter 23 shown in FIG. The controller 28 of the converter 23 turns off the switch unit 26 and disconnects the regenerative resistor 27 from the DC link 25. In addition, the controller 33 of the inverter 24 stops the inverter unit 31 when the power amount difference becomes smaller than the second threshold (load power amount−output power amount <second threshold). The stopped state is output to the controller 28 of the converter 23 shown in FIG. The controller 28 of the converter 23 performs on / off control of the switch unit 26 and consumes the output power of the converter unit 23 a by the regenerative resistor 27. The first threshold is set to be larger than the second threshold (first threshold> second threshold). The controller 33 of the inverter 24 operates the inverter unit 31 to output a sufficient amount of power to charge the uninterruptible power supply 42. Thus, the controller 33 of the inverter 24 operates the inverter unit 31 intermittently according to the charge amount of the uninterruptible power supply 42. The charge amount is the amount of charge currently remaining in the battery inside the uninterruptible power supply device 42, and the charge rate is the ratio of the current charge amount to the fully charged state. The charging rate is in the range of 0 or more and 1 or less. If the difference between the load power and the output power (= load power−output power) is positive, the charge amount or the charge rate decreases, and the difference between the load power and the output power (= load power− If the output power amount) is negative, the charge amount or the charge rate becomes large.
なお、インバータ２４の制御器３３は、測定したインバータ部３１の出力電力量に補正係数を乗算し、その乗算結果と負荷電力量との差（＝負荷電力量−出力電力量×補正係数）に基づいて、インバータ部３１を制御するようにしてもよい。補正係数は、例えば、０よりも大きく、１以下の範囲である。また、インバータ部３１の出力電力量は、インバータ部３１の制御用内部データ（例えば、出力電圧と出力電流と運転時間積算値等）を用いて推定するようにしてもよい。 The controller 33 of the inverter 24 multiplies the measured output power amount of the inverter unit 31 by the correction coefficient, and the difference between the multiplication result and the load power amount (= load power amount-output power amount × correction coefficient) Based on this, the inverter unit 31 may be controlled. The correction coefficient is, for example, in the range of more than 0 and 1 or less. Further, the output power amount of the inverter unit 31 may be estimated using control internal data of the inverter unit 31 (for example, output voltage, output current, operation time integrated value, etc.).
（作用）
次に、本実施形態の流体システム１１の作用を説明する。
図１に示すように、流体システム１１は、配管系統１２に配設された水車Ｔと、水車Ｔに連結された発電機Ｇを有している。流体システム１１のコンバータ部２３ａは、発電機Ｇで発電した電力を直流電力に変換する。配管系統１２には、水車Ｔの上流側に、電動弁２１と流量計２２とが配設されている。電動弁２１は、引込電源盤１４に設けられた無停電電源装置４２から供給される駆動電力に基づいて動作する。引込電源盤１４は、配下室外、例えば地上に設けられている。無停電電源装置４２には、防水・水没等の対策が必要であり、このような対策に応じた無停電電源装置４２は、大きな設置面積を必要とする。また、高コスト化を招く。この無停電電源装置４２は配管室外に配設されている。従って、流体システム１１において、少なくとも水車Ｔと電動弁２１とを、狭い配管室に配設することができる。このため、狭い配管室に対して、流体システム１１を適用できる。
(Action)
Next, the operation of the fluid system 11 of the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 1, the fluid system 11 includes a water turbine T disposed in the piping system 12 and a generator G connected to the water turbine T. The converter unit 23a of the fluid system 11 converts the power generated by the generator G into DC power. In the piping system 12, an electrically operated valve 21 and a flow meter 22 are disposed on the upstream side of the water turbine T. The motor operated valve 21 operates based on the drive power supplied from the uninterruptible power supply 42 provided in the pull-in power supply panel 14. The power supply board 14 is provided outside the lower room, for example, on the ground. The uninterruptible power supply 42 needs measures such as waterproof and submersion, and the uninterruptible power supply 42 corresponding to such measures requires a large installation area. In addition, the cost increases. The uninterruptible power supply 42 is disposed outside the piping. Therefore, in the fluid system 11, at least the water turbine T and the motor-operated valve 21 can be disposed in a narrow piping chamber. Therefore, the fluid system 11 can be applied to a narrow piping chamber.
なお、無停電電源装置４２を配管室内に設けることも考えられる。しかし、配管室内に設置する場合、完全密閉構造の筐体を必要とする。このため、既設の配管室では、防水構造の無停電電源装置の配置スペースを確保することが難しく、また、高コスト化を招く。これに対し、本実施形態の流体システム１１は、無停電電源装置４２を配管室外に設けるため、コスト上昇を抑制できる。 It is also conceivable to provide the uninterruptible power supply 42 in the piping room. However, in the case of installation in a piping room, a completely sealed case is required. For this reason, in the existing piping room, it is difficult to secure the arrangement space of the waterproof structure of the uninterruptible power supply, and the cost increase is caused. On the other hand, in the fluid system 11 of the present embodiment, since the uninterruptible power supply 42 is provided outside the piping, cost increase can be suppressed.
図６に示すように、電力系統１３が給電中のとき、切換器４３の共通端子４３ｃが第１の接続端子４３ａに接続され、電力系統１３の交流電力が無停電電源装置４２に供給される。その交流電力により無停電電源装置４２が充電される。無停電電源装置４２の出力電力は、電動弁２１に供給される。 As shown in FIG. 6, when the power system 13 is supplying power, the common terminal 43c of the switch 43 is connected to the first connection terminal 43a, and the AC power of the power system 13 is supplied to the uninterruptible power supply 42 . The AC power charges the uninterruptible power supply 42. The output power of the uninterruptible power supply 42 is supplied to the motor-operated valve 21.
図７に示すように、電力系統１３が停電中のとき、電動弁２１には無停電電源装置４２から駆動のための電力が供給される。このように、電力系統１３が停電中であっても、電動弁２１を制御することができる。 As shown in FIG. 7, when the power system 13 is in a power failure, the motor-operated valve 21 is supplied with power for driving from the uninterruptible power supply 42. As described above, the motor operated valve 21 can be controlled even during the power failure of the power system 13.
切換器４３の共通端子４３ｃが第２の接続端子４３ｂに接続され、流体システム１１（流体装置１１ａ）による第２の出力電力が無停電電源装置４２に供給される。その交流電力により無停電電源装置４２が充電される。すなわち、流体システム１１の発電により、無停電電源装置４２を充電できる。このため、電力系統１３の交流電力のみにより無停電電源装置４２を充電する場合と比べ、二次電池の容量（蓄電量）の小さな無停電電源装置４２を用いることができる。電力系統１３の交流電力のみにより無停電電源装置４２を充電する場合、電力系統１３の交流電力が復旧するまで電動弁２１に駆動電力を供給する必要があるためである。このように、容量の小さな無停電電源装置４２を用いることで、配管室外の施設（本実施形態では引込電源盤１４）の設置面積の増大を抑制できる。 The common terminal 43c of the switch 43 is connected to the second connection terminal 43b, and the second output power from the fluid system 11 (fluid device 11a) is supplied to the uninterruptible power supply 42. The AC power charges the uninterruptible power supply 42. That is, the uninterruptible power supply 42 can be charged by the power generation of the fluid system 11. For this reason, compared with the case where the uninterruptible power supply 42 is charged only with the alternating current power of the electric power grid | system 13, the uninterruptible power supply 42 with a small capacity | capacitance (storage amount) of a secondary battery can be used. When the uninterruptible power supply 42 is charged only with the AC power of the power system 13, it is necessary to supply the driving power to the motor-operated valve 21 until the AC power of the power system 13 is restored. As described above, by using the uninterruptible power supply 42 having a small capacity, it is possible to suppress an increase in the installation area of the facility (in the present embodiment, the pull-in power board 14) outside the piping.
本実施形態において、流体システム１１は、発電により無停電電源装置４２を充電する。このため、流量Ｑ及び有効落差Ｈがほぼ一定で常に定格電力で発電できる配管系統に設置した流体システムでは、蓄電容量の小さな（例えば、瞬電に対応可能な）無停電電源装置４２を用いることができる。一方、例えば、流量変動により水車Ｔの最低流量以下の期間が長い配管系統では、蓄電容量の大きな無停電電源装置４２を用いる必要がある。このように、設置箇所に応じて流体システムを適宜変更することができる。 In the present embodiment, the fluid system 11 charges the uninterruptible power supply 42 by power generation. For this reason, in a fluid system installed in a piping system that can always generate power at rated power with the flow rate Q and effective head H substantially constant, use an uninterruptible power supply 42 with a small storage capacity (for example, capable of responding to instantaneous power failure) Can. On the other hand, for example, in a piping system having a long period equal to or less than the minimum flow rate of the water turbine T due to the flow rate fluctuation, it is necessary to use the uninterruptible power supply 42 with a large storage capacity. Thus, the fluid system can be appropriately changed according to the installation location.
図８及び図９に示すように、電動弁２１が水没に対応していない場合、電動弁２１を動作・停止するためのメインコンタクト４５を引込電源盤１４に配設する。このようにすることで、種々の電動弁２１（水没対応、水没未対応）を用いることができる。 As shown in FIG. 8 and FIG. 9, when the motor operated valve 21 does not cope with submersion, the main contact 45 for operating / stopping the motor operated valve 21 is disposed on the power board 14. By doing this, various motorized valves 21 (submersible, non-submersible) can be used.
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）流体システム１１は、配管系統１２に配設された水車Ｔと、水車Ｔに連結された発電機Ｇを有している。流体システム１１のコンバータ部２３ａは、発電機Ｇで発電した電力を直流電力に変換する。配管系統１２には、水車Ｔの上流側に、電動弁２１と流量計２２とが配設されている。電動弁２１は、引込電源盤１４に設けられた無停電電源装置４２から供給される駆動電力に基づいて動作する。引込電源盤１４は、配下室外、例えば地上に設けられている。無停電電源装置４２には、防水・水没等の対策が必要であり、このような対策に応じた無停電電源装置４２は、大きな設置面積を必要とする。この無停電電源装置４２は配管室外に配設されている。従って、流体システム１１において、少なくとも水車Ｔと電動弁２１とを、狭い配管室に配設することができる。このため、狭い配管室に対して、流体システム１１を適用できる。
As described above, according to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The fluid system 11 has a water turbine T disposed in the piping system 12 and a generator G connected to the water turbine T. The converter unit 23a of the fluid system 11 converts the power generated by the generator G into DC power. In the piping system 12, an electrically operated valve 21 and a flow meter 22 are disposed on the upstream side of the water turbine T. The motor operated valve 21 operates based on the drive power supplied from the uninterruptible power supply 42 provided in the pull-in power supply panel 14. The power supply board 14 is provided outside the lower room, for example, on the ground. The uninterruptible power supply 42 needs measures such as waterproof and submersion, and the uninterruptible power supply 42 corresponding to such measures requires a large installation area. The uninterruptible power supply 42 is disposed outside the piping. Therefore, in the fluid system 11, at least the water turbine T and the motor-operated valve 21 can be disposed in a narrow piping chamber. Therefore, the fluid system 11 can be applied to a narrow piping chamber.
（２）電力系統１３が給電中のとき、切換器４３の共通端子４３ｃが第１の接続端子４３ａに接続され、電力系統１３の交流電力が無停電電源装置４２に供給される。その交流電力により無停電電源装置４２が充電される。無停電電源装置４２の出力電力は、電動弁２１に供給される。電力系統１３が停電中のとき、電動弁２１には無停電電源装置４２から駆動のための電力が供給される。このように、電力系統１３が停電しても、電動弁２１を制御することができる。 (2) When the power system 13 is supplying power, the common terminal 43c of the switch 43 is connected to the first connection terminal 43a, and the AC power of the power system 13 is supplied to the uninterruptible power supply 42. The AC power charges the uninterruptible power supply 42. The output power of the uninterruptible power supply 42 is supplied to the motor-operated valve 21. When the power system 13 is in a power failure state, the motor-operated valve 21 is supplied with power for driving from the uninterruptible power supply 42. Thus, even if the power system 13 fails, the motor operated valve 21 can be controlled.
（３）切換器４３の共通端子４３ｃが第２の接続端子４３ｂに接続され、流体システム１１（流体装置１１ａ）による第２の出力電力が無停電電源装置４２に供給される。その交流電力により無停電電源装置４２が充電される。すなわち、流体システム１１の発電により、無停電電源装置４２を充電できる。このため、電力系統１３の交流電力のみにより無停電電源装置４２を充電する場合と比べ、二次電池の容量（蓄電量）の小さな無停電電源装置４２を用いることができる。電力系統１３の交流電力のみにより無停電電源装置４２を充電する場合、電力系統１３の交流電力が復旧するまで電動弁２１と流量計２２に駆動電力を供給する必要があるためである。このように、容量の小さな無停電電源装置４２を用いることで、配管室外の施設（本実施形態では引込電源盤１４）の設置面積の増大を抑制できる。 (3) The common terminal 43c of the switch 43 is connected to the second connection terminal 43b, and the second output power from the fluid system 11 (fluid device 11a) is supplied to the uninterruptible power supply 42. The AC power charges the uninterruptible power supply 42. That is, the uninterruptible power supply 42 can be charged by the power generation of the fluid system 11. For this reason, compared with the case where the uninterruptible power supply 42 is charged only with the alternating current power of the electric power grid | system 13, the uninterruptible power supply 42 with a small capacity | capacitance (storage amount) of a secondary battery can be used. When the uninterruptible power supply 42 is charged only with the AC power of the power system 13, it is necessary to supply the driving power to the motor operated valve 21 and the flow meter 22 until the AC power of the power system 13 is restored. As described above, by using the uninterruptible power supply 42 having a small capacity, it is possible to suppress an increase in the installation area of the facility (in the present embodiment, the pull-in power board 14) outside the piping.
（その他の実施形態）
尚、上記実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施形態は、流量計２２を設置したが、流量計２２を省略し、図４の特性マップＭを用いて配管系統１２における流量Ｑを推定するようにしてもよい。具体的には、例えば、発電機Ｇのトルク値、回転数等を用いて水車Ｔの運転点を推定することで、この運転点に対応する流量Ｑを求めることができる。
(Other embodiments)
The above embodiment may be implemented in the following manner.
Although the flow meter 22 is installed in the above embodiment, the flow meter 22 may be omitted, and the flow rate Q in the piping system 12 may be estimated using the characteristic map M of FIG. 4. Specifically, for example, by estimating the operating point of the water turbine T using the torque value of the generator G, the number of revolutions, and the like, the flow rate Q corresponding to the operating point can be obtained.
・無停電電源装置４２の出力信号により電力系統１３が給電中か停電中かを判定してもよい。例えば、無停電電源装置４２が電力系統１３の停電を示す信号を出力する場合、その信号に基づいて電力系統１３が給電中か停電中かを判定できる。 The output signal of the uninterruptible power supply 42 may be used to determine whether the power system 13 is supplying power or is not performing power outage. For example, when the uninterruptible power supply 42 outputs a signal indicating a power failure in the power system 13, it can be determined based on the signal whether the power system 13 is in the process of being supplied with power or in a power failure.
・切換器４３において、電力系統１３から供給される交流電力に基づいて、電磁リレーを励磁してもよい。この場合、励磁によって共通端子４３ｃが接続される端子（常開接点）に電力系統１３の交流電力を供給し、消磁によって共通端子４３ｃが接続される端子（常閉接点）に流体装置１１ａの第２の出力電力を供給する。電力系統１３が停電すると、消磁によって接続が切り換わる。 In the switch 43, the electromagnetic relay may be energized based on the AC power supplied from the power system 13. In this case, the AC power of the power system 13 is supplied to the terminal (normally open contact) to which the common terminal 43c is connected by excitation, and the terminal (normally closed contact) to which the common terminal 43c is connected by demagnetization is Supply 2 output power. When the power system 13 fails, the connection is switched by demagnetization.
・上記実施形態は、交流電力を出力する流体システムとしたが、直流電力を出力する流体システムとしてもよい。この場合、無停電電源装置４２の充電量又は充電率と負荷電力量との少なくとも一方に基づいて、コンバータ２３を運転・停止する。 -Although the said embodiment set it as the fluid system which outputs alternating current power, it is good also as a fluid system which outputs direct current power. In this case, the converter 23 is operated / stopped based on at least one of the charge amount or charge rate of the uninterruptible power supply 42 and the load power amount.
・上記実施形態は、無停電電源装置４２の負荷電力量とインバータ部３１の出力電力量の差を算出したが、無停電電源装置４２の入力電力量と無停電電源装置４２の出力電力量の差を算出してもよい。 In the above embodiment, the difference between the load power of the uninterruptible power supply 42 and the output power of the inverter unit 31 is calculated. However, the input power of the uninterruptible power supply 42 and the output power of the uninterruptible power supply 42 The difference may be calculated.
・上記実施形態は、無停電電源装置４２の負荷電力量とインバータ部３１の出力電力量の差を算出したが、電力量の差を直接的又は間接的に検出又は計測するようにしてもよい。また、無停電電源装置４２の入力電力量と無停電電源装置４２の出力電力量の差を直接的又は間接的に検出又は計測するようにしてもよい。 -Although the said embodiment calculated the difference of the load electric energy of the uninterruptible power supply 42 and the output electric energy of the inverter part 31, you may make it detect or measure the difference of electric energy directly or indirectly. . Also, the difference between the input power amount of the uninterruptible power supply 42 and the output power amount of the uninterruptible power supply 42 may be detected or measured directly or indirectly.
・上記実施形態に対し、無停電電源装置４２を引込電源盤１４と異なる収容箱に収容してもよい。
・上記実施形態に対し、無停電電源装置４２、又は無停電電源装置４２を含む引込電源盤１４の設置場所を、例えば、歩道、民地、公有地（公園等）としてもよい。
-With respect to the said embodiment, you may accommodate the uninterruptible power supply 42 in the storage box different from the drawing-in power supply board 14. As shown in FIG.
In the embodiment, the installation location of the uninterruptible power supply 42 or the installation power supply board 14 including the uninterruptible power supply 42 may be, for example, a sidewalk, a private place, or a common place (park or the like).
・上記実施形態に対し、コンバータ２３とインバータ２４とを一体としてもよい。例えば、サイクロコンバータ又はマトリクスコンバータ等の交流交流変換器で構成してもよい。 In the embodiment, the converter 23 and the inverter 24 may be integrated. For example, you may comprise by alternating current alternating current converters, such as a cycloconverter or a matrix converter.
・上記実施形態では、少なくとも電動弁２１と水車Ｔとが配管室内に配置されていればよく、例えば、発電機Ｇ、コンバータ２３、インバータ２４、等を配管室外に配設してもよい。 In the above-described embodiment, at least the motor-operated valve 21 and the water turbine T may be disposed in the piping chamber, and for example, the generator G, the converter 23, the inverter 24, and the like may be disposed outside the piping.
・配管室内の水位に応じて運転するようにしてもよい。例えば、配管室内に水位センサを配設する。例えば、水位センサにより検出した水位が浸水限界高さに達する前に、流体システムを停止する。水位として、例えば、低い側から、順に「水中ポンプの起動水位」、「異常検知水位（ＬＯＷ）」、「異常検知水位（ＨＩ）」、「浸水限界高さ」が設定される。「浸水限界高さ」は、周辺機器を含む流体システムの機器の取付位置のうち、最も低い高さである。なお、上述のように設定された水位に応じて遠隔監視システムで発報するようにしてもよい。 -It may be made to operate according to the water level in the piping room. For example, a water level sensor is disposed in the piping chamber. For example, the fluid system is stopped before the water level detected by the water level sensor reaches the inundation limit height. As the water level, for example, “starting water level of submersible pump”, “abnormal detection water level (LOW)”, “abnormal detection water level (HI)”, and “submersible limit height” are set in order from the low side. The “water immersion limit height” is the lowest height among the installation positions of the fluid system including peripheral devices. The remote monitoring system may issue a notification according to the water level set as described above.
・以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の主旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。 While the embodiments have been described above, it will be understood that various changes in form and detail can be made without departing from the spirit and scope of the claims.
１１ 流体システム
１２ 配管系統（配管）
１３ 電力系統
１４ 引込電源盤
２１ 電動弁（調整弁）
２３ コンバータ（第１の変換装置）
２４ インバータ（第２の変換装置）
２８ 制御器
３２ 開閉器
３３ 制御器（検出手段）
４２ 無停電電源装置（ＵＰＳ）
４３ 切換器
Ｔ 水車（水力機械）
Ｇ 発電機（回転電気機械）
11 fluid system 12 piping system (piping)
13 Power System 14 Power Panel 21 Motorized Valve (Regulating Valve)
23 converter (first converter)
24 inverter (second converter)
28 Controller 32 Switch 33 Controller (Detection Means)
42 Uninterruptible Power Supply (UPS)
43 Changeover T water turbine (hydraulic machine)
G generator (rotary electric machine)
Claims (7)
前記水力機械（Ｔ）に連結された回転電気機械（Ｇ）と、
前記回転電気機械（Ｇ）の出力電力を変換する第１の変換装置（２３）と、
電気的に駆動され、前記流体の流量又は圧力を調整する調整弁（２１）と、
前記調整弁（２１）に給電する無停電電源装置（４２）と、
を有し、
少なくとも前記水力機械（Ｔ）と前記調整弁（２１）が、前記配管が配設される配管室の内に設置され、前記無停電電源装置（４２）は前記配管室の外に配置される、
流体システム。 Hydraulic machine (T) installed in piping (12) through which fluid flows;
A rotary electric machine (G) coupled to the hydraulic machine (T);
A first converter (23) for converting the output power of the rotary electric machine (G);
A control valve (21) electrically driven to adjust the flow rate or pressure of the fluid;
An uninterruptible power supply (42) for supplying power to the adjustment valve (21);
Have
At least the hydraulic machine (T) and the control valve (21) are installed in a piping chamber in which the pipe is disposed, and the uninterruptible power supply (42) is disposed outside the piping chamber.
Fluid system.
前記無停電電源装置（４２）の入力電力を、前記第２の変換装置（２４）の出力電力と前記電力系統（１３）の電力のいずれか一方に切り換える切換器（４３）と、
を有し、
前記電力系統（１３）が停電中かつ前記第２の変換装置（２４）の運転中は前記第２の変換装置（２４）の出力電力を前記無停電電源装置（４２）の入力電力とし、
前記電力系統（１３）が給電中かつ前記第２の変換装置（２４）の停止中は前記電力系統（１３）の電力を前記無停電電源装置（４２）の入力電力とする、
請求項１に記載の流体システム。 A second converter (24) for converting the output power of the first converter (23) into a power corresponding to a power system (13);
A switch (43) for switching the input power of the uninterruptible power supply (42) to any one of the output power of the second converter (24) and the power of the power system (13);
Have
The output power of the second converter (24) is used as the input power of the uninterruptible power supply (42) while the power system (13) is in a power failure and the second converter (24) is in operation.
While the power system (13) is supplying power and the second conversion device (24) is stopped, the power of the power system (13) is used as the input power of the uninterruptible power supply (42).
The fluid system of claim 1.
請求項２に記載の流体システム。 During a power failure of the power system (13), the second conversion device (24) is controlled according to at least one of the charge amount or the charge rate of the uninterruptible power supply (42) and the load power amount.
A fluid system according to claim 2.
前記第２の変換装置（２４）は、
前記開閉器（３２）を介して出力する第１の出力電力と、前記切換器（４３）を介して前記無停電電源装置（４２）に供給する第２の出力電力とを生成する、
請求項２又は３に記載の流体システム。 A switch (32) for parallel and parallel connection with the power system (13);
The second conversion device (24)
Generating a first output power output via the switch (32) and a second output power to be supplied to the uninterruptible power supply (42) via the switch (43);
A fluid system according to claim 2 or 3.
前記第２の変換装置（２４）の停止中は、前記検出手段により検出した電力量差を第１しきい値と比較し、前記電力量差が前記第１しきい値以上のときに前記第２の変換装置（２４）を運転し、
前記第２の変換装置（２４）の運転中は、前記検出手段により検出した電力量差を第２しきい値と比較し、前記電力量差が前記第２しきい値以下のときに前記第２の変換装置（２４）を停止する、
請求項２〜４のいずれか１項に記載の流体システム。 The uninterruptible power supply (42) has detection means (33) for detecting the difference between the input electric energy and the load electric energy,
While the second conversion device (24) is stopped, the power amount difference detected by the detection means is compared with a first threshold value, and the power amount difference is greater than the first threshold value. Drive two conversion devices (24),
During operation of the second conversion device (24), comparing the power amount difference detected by the detection means with a second threshold value, and when the power amount difference is less than the second threshold value, Stop the second converter (24),
The fluid system according to any one of claims 2 to 4.
請求項１〜５のいずれか１項に記載の流体システム。 The piping room in which the hydraulic machine (T) and the rotary electric machine (G) are disposed is installed underground, and the uninterruptible power supply (42) is installed on the ground.
The fluid system according to any one of claims 1 to 5.
前記開閉器（３２）を電気的に開路しているとき、前記無停電電源装置（４２）の入力電力量と負荷電力量との差を検出する検出手段（３３）を有し、
前記第１の変換装置（２３）の停止中は、前記検出手段により検出した電力量差を第１しきい値と比較し、前記電力量差が前記第１しきい値以上のときに前記第１の変換装置（２３）を運転し、
前記第１の変換装置（２３）の運転中は、前記検出手段により検出した電力量差を第２しきい値と比較し、前記電力量差が前記第２しきい値以下のときに前記第１の変換装置（２３）を停止する、
請求項１に記載の流体システム。 A switch (32) electrically opening and closing between the fluid system and the external system;
A detection means (33) for detecting a difference between an input power amount of the uninterruptible power supply (42) and a load power amount when the switch (32) is electrically opened;
While the first conversion device (23) is stopped, the power amount difference detected by the detection means is compared with a first threshold value, and the power amount difference is greater than the first threshold value. Drive 1 converter (23),
During operation of the first conversion device (23), comparing the power amount difference detected by the detection means with a second threshold value, and when the power amount difference is less than the second threshold value, Stop the converter (23) in 1,
The fluid system of claim 1.
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