JP6955217B2 - 流体システム - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
・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。
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)
Claims (6)
- 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、
を有する流体システムであって、
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、
前記無停電電源装置(42)の入力電力量と、負荷電力量または出力電力量との差を検出する検出手段(33)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)の入力電力とし、
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)の入力電力とする場合において、前記第2の変換装置(24)の停止中は、前記検出手段(33)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(33)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、
流体システム。 - 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、
請求項1に記載の流体システム。 - 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、
請求項1又は2に記載の流体システム。 - 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、
を有する流体システムであって、
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、負荷電力量または出力電力量との差を検出する検出手段(33)と、を有し、
前記第1の変換装置(23)の停止中は、前記検出手段(33)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(33)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、
流体システム。 - 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、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の流体システム。 - 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、
請求項5に記載の流体システム。
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