(57)【要約】【課題】離島などに設置される独立系統の発電機を監視する監視装置に精密機械を設けることなく、発電機の時差を検出できるようにする。【解決手段】時差検出システム１０は、監視装置３０と時差検出装置５０とを備え、監視装置３０は、発電機２０の出力の波数に応じた値を累積カウントして、累積波数カウント値を求める波数カウンター３４を備え、時差検出装置５０は、所定の時間をあけて、波数カウンター３４から、ネットワーク４０を介して累積波数カウント値を取得する送受信部５８と、所定の時間の前後における累積波数カウント値の差を算出し、所定の時間当たりの波数カウント値を算出し、算出した所定の時間当たりの波数カウント値と、予め算出した周波数に時差が生じていない場合の所定の時間当たりの基準波数カウント値とを比較することで時差の有無を判定する時差算出部５３と、を備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
独立系統の発電機の出力周波数と所定の基準周波数との偏差である時差を検出するシステムであって、
前記発電機の出力を監視する監視装置と、前記監視装置とネットワークを介して接続された時差検出装置とを備え、
前記監視装置は、
前記発電機の出力の波数に応じた値を累積カウントして、累積波数カウント値を求める波数カウント手段を備え、
前記時差検出装置は、
所定の時間間隔で、前記波数カウント手段から、前記ネットワークを介して前記累積波数カウント値を取得するカウント値取得手段と、
前記所定の時間の前後において取得された前記累積波数カウント値の差を算出し、前記所定の時間当たりの波数カウント値を算出する算出手段と、
前記算出した所定の時間当たりの波数カウント値と、予め算出した前記周波数に時差が生じていない場合の前記所定の時間当たりの基準波数カウント値とを比較することで時差の有無を判定する時差判定手段と、
を備えることを特徴とする発電機の時差検出システム。
【請求項２】
請求項１記載の発電機の時差検出システムであって、
前記波数カウント手段は、前記発電機の出力の波数が予め設定された基準波数だけ、観測されるごとに、所定の信号を出力する分周装置と、
前記分周装置から前記所定の信号を受信した回数を累積カウントし、累積カウントした値を前記累積カウント値とするカウンターとにより構成されることを特徴とする発電機の時差検出システム。
【請求項３】
請求項２記載の発電機の時差検出システムであって、
前記分周装置に設定された前記基準波数は、前記発電機の周波数と等しい値が設定されていることを特徴とする発電機の時差検出システム。
【請求項４】
独立系統の発電機の出力を監視する監視装置と、前記監視装置とネットワークを介して接続された時差検出装置とを備えたシステムにより、前記発電機の出力の周波数と所定の基準周波数との偏差である時差を検出する方法であって、
前記監視装置が、前記発電機の出力の波数に応じた値を累積カウントして、累積波数カウント値を求めるステップと、
前記時差検出装置が、所定の時間間隔で、前記波数カウント手段から、前記ネットワークを介して前記累積波数カウント値を取得するステップと、
前記時差検出装置が、前記所定の時間の前後において取得された累積波数カウント値の差を算出し、前記所定の時間当たりの波数カウント値を算出するステップと、
前記時差検出装置が、前記算出した所定の時間当たりの波数カウント値と、予め算出した前記周波数に時差が生じていない場合の前記所定の時間当たりの基準波数カウント値とを比較することで時差の有無を判定するステップと、
を備えることを特徴とする発電機の時差検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、離島など、遠隔地に設置された独立系統の発電機の時差を検出するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば、離島などの遠隔地に設けられた独立系統の無人発電所の発電機などには、発電電力の周波数に、商用電源の所定の周波数（東日本であれば５０Ｈｚ，西日本であれば６０Ｈｚ）からずれ（すなわち、時差）が生じることがある。このため、電気事業法では、発電機の月間積算周波数偏差を測定することが義務付けられており、測定結果に基づいて発電機の調整を行っている。
【０００３】
このような発電機における時差を調整する技術として、例えば、特許文献１には、発電機から出力される電力の周波数と、商用電源の周波数と一致する基準周波数との差を積分して時差積分値を求め、この時差積分値に応じて、発電機のガバナを制御して周波数を調整する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００―６０１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の方法では、時差積分値を演算するために、演算装置や基準周波数を出力するための標準時計が必要となる。これらの装置は精密機械であり、高価であるととともに、定期的な点検が必要となり、離島など作業員が常駐しない場所に設置するのには適さないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、離島などに設置される独立系統の発電機を監視する監視装置に標準時計などの精密機械を設けることなく、発電機の時差を検出できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発電機の時差検出システムは、独立系統の発電機の出力周波数と所定の基準周波数との偏差である時差を検出するシステムであって、前記発電機の出力を監視する監視装置と、前記監視装置とネットワークを介して接続された時差検出装置とを備え、前記監視装置は、前記発電機の出力の波数に応じた値を累積カウントして、累積波数カウント値を求める波数カウント手段を備え、前記時差検出装置は、所定の時間間隔で、前記波数カウント手段から、前記ネットワークを介して前記累積波数カウント値を取得するカウント値取得手段と、前記所定の時間の前後において取得された前記累積波数カウント値の差を算出し、前記所定の時間当たりの波数カウント値を算出する算出手段と、前記算出した所定の時間当たりの波数カウント値と、予め算出した前記周波数に時差が生じていない場合の前記所定の時間当たりの基準波数カウント値とを比較することで時差の有無を判定する時差判定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記の発電機の時差検出システムにおいて、前記波数カウント手段は、前記発電機の出力の波数が予め設定された基準波数だけ、観測されるごとに、所定の信号を出力する分周装置と、前記分周装置から前記所定の信号を受信した回数を累積カウントし、累積カウントした値を前記累積カウント値とするカウンターとにより構成されてもよい。
また、前記分周装置に設定された前記基準波数は、前記発電機の周波数と等しい値が設定されていてもよい。
【０００９】
また、本発明の発電機の時差検出方法は、独立系統の発電機の出力を監視する監視装置と、前記監視装置とネットワークを介して接続された時差検出装置とを備えたシステムにより、前記発電機の出力周波数と所定の基準周波数との時差を検出する方法であって、前記監視装置が、前記発電機の出力の波数に応じた値を累積カウントして、累積カウント値を求めるステップと、前記時差検出装置が、所定の時間間隔で、前記波数カウント手段から、前記ネットワークを介して前記累積カウント値を取得するステップと、前記時差検出装置が、前記所定の時間の前後において取得された前記累積カウント値の差を算出し、前記所定の時間当たりのカウント値を算出するステップと、前記時差検出装置が、前記算出した所定の時間当たりのカウント値と、前記周波数に時差が生じていないと仮定した場合の所定の時間当たりの基準カウント値とを比較することで時差の有無を判定するステップと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、独立系統の発電機を離島などの遠隔地に設ける場合であっても、発電機の出力の波数に応じた値を累積カウントして累積波数カウント値を求め、この累積波数カウント値に基づき所定の時間当たりの波数カウント値を求めることで、時差の発生の有無を検出することができる。このため、離島などの遠隔地には出力の波数を観測する装置を設けるのみでよく、演算装置や標準時計などの精密機械を設置する必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態の時差検出システムの構成を示す図である。
【図２】発電量データベースに記録された情報の構成を示す図である。
【図３】時差データベースに記録された情報の構成を示す図である。
【図４】時差検出装置における時差の有無を検討する流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の時差検出システムの一実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態の時差検出システム１０の構成を示す図である。本実施形態の時差検出システム１０は、例えば、離島などに設置された独立系統の発電機２０の発電電力の周波数の時差を検出するためのシステムである。なお、本実施形態では西日本を前提として発電機２０の出力周波数は６０Ｈｚであるものとする。図１に示すように、時差検出システム１０は、独立系統の発電機２０に接続された監視装置３０と、監視装置３０とネットワーク４０を介して接続された時差検出装置５０とにより構成される。
【００１３】
監視装置３０は、発電機２０に接続された電力計３１と、電力計に接続された発電量カウンター３３及び分周装置３２と、分周装置３２に接続された波数カウンター３４と、送受信部３５とを備える。
【００１４】
電力計３１は、発電機２０から出力される電力を観測し、出力される電力が所定の発電量（例えば、１ｋＷＨ）に達するごとに、発電量カウンター３３及び分周装置３２へ１パルスを送信する。
発電量カウンター３３は、電力計３１から受信したパルスの数を累積カウントする。以下、発電量カウンター３３がカウントしたパルスの数を累積発電量カウント値という。
【００１５】
分周装置３２は、予め、所定の基準波数（発電機２０の出力周波数６０Ｈｚに対応して６０とするが、東日本のように５０Ｈｚの場合は５０とする）が設定されており、電力計３１から出力されるパルス数をカウントし、カウント数が設定された基準波数に達するごとに波数カウンター３４へ１パルスを出力する。なお、本実施形態では基準波数は６０に設定しているため、発電機２０に時差が生じていない場合には、分周装置３２から１秒ごとに１パルス出力されることとなる。
波数カウンター３４は、分周装置３２から受信したパルスの数をカウントする。以下、波数カウンター３４がカウントしたパルスの数を累積波数カウント値という。
【００１６】
送受信部３５は、所定の時間間隔（例えば、２秒に１回）で、発電量カウンター３３がカウントした累積発電量カウント値及び波数カウンター３４がカウントした累積波数カウント値を含む信号を時差検出装置５０へ送信する。
【００１７】
時差検出装置５０は、発電量算出部５１と、発電量データベース５２と、時差算出部５３と、時差データベース５４と、標準時計５５と、制御部５６と、出力部５７と、送受信部５８を備え、例えば、発電機２０を遠隔制御可能な電力会社の制御室などに設置される。
【００１８】
送受信部５８は、監視装置３０の送受信部３５から所定の時間間隔で送信される累積発電量カウント値及び累積波数カウント値を受信する。
標準時計５５は、例えば、電波時計などからなり、正確な時刻に関する時刻情報を出力する。
【００１９】
制御部５６は、予め、所定の時間間隔（本実施形態では１時間ごと）で測定時間が設定されており、標準時計５５から出力された時刻情報を参照して、設定された測定時間になると、発電量算出部５１及び時差算出部５３へ起動信号を送信する。
【００２０】
図２は発電量データベース５２に記録された情報の構成を示す図である。同図に示すように、発電量データベース５２には、測定時間と、累積発電量カウント値と、１時間あたりの発電量カウント値と、が対応付けられて記録されている。
【００２１】
発電量算出部５１は、制御部５６から起動信号を受信すると、発電量データベース５２を参照して前回測定時（１時間前）の累積発電量カウント値を取得する。次に、取得した１時間前の累積発電量カウント値と、起動信号を受信した際に、送受信部５８が監視装置３０から受信した累積発電量カウント値との差を求めることにより、前回測定時から今回測定時までの１時間当たりの発電量カウント値を算出する。そして、発電量算出部５１は、測定時間と、算出した１時間当たりの発電量カウント値と、返信信号に含まれる累積発電量カウント値と、を対応付けて発電量データベース５２に記録する。
【００２２】
図３は、時差データベース５４に記録された情報の構成を示す図である。同図に示すように、時差データベース５４には、測定時間と、累積波数カウント値と、１時間当たりの波数カウント値とが対応づけられて記録されている。
【００２３】
時差算出部５３は、制御部５６から起動信号を受信すると、時差データベース５４を参照して前回測定時（１時間前）の累積波数カウント値を取得する。次に、取得した１時間前の累積波数カウント値と、制御信号を受信した際に送受信部５８が監視装置３０から受信した累積波数カウント値との差を求めることにより、前回測定時から今回測定時までの１時間当たりの波数カウント値を求める。そして、時差算出部５３は、測定時間と、算出した１時間当たり波数カウント値と、返信信号に含まれる累積波数カウント値と、を対応付けて時差データベース５４に記録する。
【００２４】
また、時差算出部５３には、予め算出された、発電機２０の出力に時差が生じていない場合の１時間当たりの波数カウント値（以下、基準波数カウント値と言う）が記録されており、上記算出した１時間当たりの波数カウント値と、基準波数カウント値との差を算出することにより、時差の発生の有無を判定する。すなわち、発電機２０に時差が生じていない場合には、１時間当たりの波数カウント値が基準波数カウント値と等しくなるため、上記の差は０となる。これに対して、発電機２０に時差が生じていると、それに伴い、発電機２０の出力の所定時間当たり波数が増減するので、波数カウント値も基準波数カウント値に比べて増加又は減少し、上記の差が正又は負の値となる。したがって、この値に基づき、発電機２０における時差の発生の有無を判定できる。また、差の正負は、発電機２０の時差が進んでいるか遅れているかに対応しており、差の絶対値は時差の大きさに対応する。
なお、本実施形態では、発電機２０の出力に時差が生じていない場合には、出力電力の周波数が６０Ｈｚであり、分周装置３２は６０サイクルごとに１パルスを出力するため、カウンター３３では１秒に１カウントされることとなる。そこで、１時間あたりの基準波数カウント値を３６００に設定し、波数カウント値と基準波数カウント値との差が、１時間当たりの発電機２０の時差（秒）となるようにしている。
【００２５】
なお、時差検出装置５０としては、例えば、パーソナルコンピュータなどを用いて構成することができ、各構成部の機能はＣＰＵがメモリに記録されたプログラムを実行することで実現され、また、各データベースは、例えば、ハードディスク上に構成される。
【００２６】
以下、時差検出システム１０により遠隔地の発電機２０に生じた時差を求める方法を説明する。
監視装置３０は、電力計３１により発電機２０の出力を監視し、電力計３１は、一周期分の電力波形が観測されるごとに発電量カウンター３３に１パルスを送信する。発電量カウンター３３は、受信したパルスの数を累積カウントして、累積発電量カウント値を求める。
【００２７】
また、分周装置３２は、電力計３１から出力されるパルス数をカウントする。そして、分周装置３２は、波形のカウント数が所定の基準波数に到達すると、波数カウンター３４へ１パルスを出力する。波数カウンター３４はこのパルスの数を累積カウントして累積波数カウント値を求める。なお、本実施形態では、基準波数を６０に設定しており、発電機２０の出力の周波数が６０Ｈｚであるため、発電機２０に時差が生じていない場合には、１秒に１回パルスが出力されることとなる。そして、送受信部３５は所定の時間ごとに、発電量カウンター３３によりカウントされた累積発電量カウント値及び波数カウンター３４によりカウントされた累積波数カウント値を時差検出装置５０へ送信する。
これにより、時差検出装置５０は送受信部５８により、所定の時間間隔で累積発電量カウント値及び累積波数カウント値を受信することとなる。
【００２８】
時差検出装置５０は、受信した累積波数カウント値に基づき、発電機２０の出力の時差の有無を検討する。図４は、時差検出装置５０における時差の有無を検討する流れを示すフローチャートである。
同図に示すように、制御部５６は、標準時計５５の時刻情報を参照して予め設定された測定時点（例えば、毎正時）になると発電量算出部５１及び時差算出部５３へ起動信号を送信する（Ｓ２０２）。
【００２９】
発電量算出部５１は、制御部５６から起動信号を受信すると発電量データベース５２を参照して、前回記録された１時間前の累積発電量カウント値を取得する（Ｓ２０４）。
【００３０】
次に、発電量算出部５１は、起動信号を受信した際に、送受信部５８が受信した累積発電量カウント値と、発電量データベース５２を参照して取得した１時間前の累積発電量カウント値との差を算出し、１時間あたりの発電量カウント値を求める（Ｓ２０６）。
【００３１】
次に、発電量算出部５１は、起動信号を受信した際の累積発電量カウント値と、上記算出した１時間あたりの発電量カウント値とを測定時間とともに対応づけて発電量データベース５２に記録する（Ｓ２０８）。
【００３２】
また、これと並行して、時差算出部５３は、制御部５６から起動信号を受信すると、時差データベース５４を参照して、前回記録された１時間前の累積波数カウント値を取得する（Ｓ２１０）。
【００３３】
次に、時差算出部５３は、起動信号を受信した際に送受信部５８が受信した累積波数カウント値と、１時間前の累積波数カウント値との差を算出し、１時間当たりの波数カウント値を求める（Ｓ２１２）。
【００３４】
次に、時差算出部５３は、起動信号を受信した際の累積波数カウント値と、上記算出した１時間あたりの波数カウント値とを現在時刻とともに対応づけて時差データベース５４に記録する（Ｓ２１４）。
【００３５】
次に、時差算出部５３は、上記算出した１時間当たりの波数カウント値と、基準波数カウント値との差を算出する（Ｓ２１６）。上記のように、基準波数カウント値は、発電機２０の周波数に時差がない場合にカウンター３３でカウントされる１時間当たりの波数カウント値である。このため、１時間当たりの波数カウント値と、基準波数カウント値との差が０である場合（Ｓ２１８においてＹＥＳ）には、発電機２０において出力される電力に時差が生じていないと判定できる（Ｓ２２２）。
【００３６】
また、発電機２０に時差が生じている場合には、分周装置３２におけるパルスが出力される間隔が１秒から変化するため、カウンター３３による１時間当たりの波数カウント値は基準波数カウント値に比べて増減する。このため、１時間当たりの波数カウント値と基準波数カウント値と野差が０以外である場合（Ｓ２１８においてＮＯ）には、発電機２０に時差が生じていると判定することができ（Ｓ２２０）、また、この差が発電機２０に生じている時差に相当する。
【００３７】
次に、時差検出装置５０は、出力部５７により、ディスプレイに上記の判定結果を画面出力する（Ｓ２２４）。また、時差が生じている場合には、判定結果とともに時差を画面出力するとよい。
そして、ディスプレイに表示された判定結果に基づき、発電機２０を遠隔操作することで、時差を調整することができる。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態によれば、発電機２０とともに遠隔地に設置された監視装置３０では、累積波数カウント値をカウントするのみであり、この累積波数カウント値をネットワーク４０を介して取得して、発電機２０の出力電力の周波数の時差の有無を判定している。このため、遠隔地に設置する監視装置３０に演算装置や標準時計などの精密機械を組み込む必要がなく、点検作業等が容易になる。
【００３９】
また、通常、遠隔地の発電機２０には、発電機２０の発電量を観測するためのカウンターが予め設けられているため、監視装置３０には新たに分周装置３２を設置するのみでよく、既存の設備を利用することが可能であり、低コストで設置可能である。
【００４０】
また、分周装置３２の基準波数を発電機２０の周波数と一致させることで、時差が生じていない場合には波数カウンター３４は１時間に３６００カウントする。これに対して、１時間に１秒の時差が生じている場合には、波数カウンター３４は３６０１カウントするため、１時間当たりの波数カウント値と、基準波数カウント値との差がそのまま時差（秒）となる。
【００４１】
なお、本実施形態では、１時間当たりのカウント値を基準カウント値と比較することで、時差の有無を判定しているため、発電機２０における１時間あたりの時差が１秒以下の場合には、１時間当たりのカウント値には時差の影響は現れない。しかし、長時間カウントを続けるうちに、時差が蓄積されて１秒以上になるので、１時間あたりの時差が１秒以下であっても検出可能となる。
【００４２】
また、本実施形態では分周装置３２に設定された基準波数を６０としたため、秒単位が観測できるが、さらに細かい時差を検出する場合には分周装置３２の基準波数を小さくすればよい。
【００４３】
また、本実施形態では、１時間当たりの時差を求める場合を例として説明したため、基準波数カウント値を３６００としたが、これに限らず、例えば、３０分当たりの時差を求める場合には、時差検出装置５０により３０分当たりの波数カウント値を求め、この波数カウント値と基準波数カウント値（１８００）との差を求めればよい。また、本実施形態では西日本を対象としているが、東日本では発電機の出力周波数が５０Ｈｚであるため、１時間当たりの時差を求める場合には基準波数カウント値を３０００とすればよい。
【００４４】
また、本実施形態では、監視装置３０が所定の時間間隔で累積発電量カウント値及び累積波数カウント値を送信することとしたが、これに限らず、例えば、所定の時間間隔で時差検出装置５０から要求信号を送信し、監視装置３０はこれに応じて累積発電量カウント値及び累積波数カウント値を送信することとしてもよい。
【００４５】
また、監視装置３０が累積発電量カウント値及び累積波数カウント値を送信する際に、時刻データを付加して送信することとし、時差検出装置５０はこの時刻データを参照して所定の測定時点における累積波数カウント値を取得してもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１０  時差検出システム                  ２０  発電機
３０  監視装置                          ３１  電力計
３２  分周装置                          ３３  発電量カウンター
３４  波数カウンター                    ３５  送受信部
４０  ネットワーク                      ５０  時差検出装置
５１  発電量算出部                      ５２  発電量データベース
５３  時差算出部                        ５４  時差データベース
５５  標準時計                          ５６  制御部
５７  出力部                            ５８  送受信部
【図１】
2010276542.tif 000003
【図２】
2010276542.tif 000004
【図３】
2010276542.tif 000005
【図４】
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