(57)【要約】【課題】非常用発電機の常用運転化制御装置とその制御方法を提供する。【解決手段】防災負荷３０６と一般負荷３０８とを備えた負荷部３００と、負荷部３００に対してスイッチＳＷ１を介して接続される電力会社１００と、負荷部３００にスイッチＳＷ２を介して接続される常用発電機２０２と、負荷部３００にスイッチＳＷ３を介して接続される非常用発電機２０４と、常用発電機２０２と非常用発電機２０４とを接続するスイッチＳＷ４と、防災負荷３０６とスイッチＳＷ１間に設けられたスイッチＳＷ５と、常用発電機２０２と非常用発電機２０４の出力の位相同期をとるための横流補償装置２０６と、電力会社１００、常用発電機２０２、非常用発電機２０４の出力状態を検出するピックアップセンサＰ１、Ｐ２、Ｐ３と、統合制御部４００とを有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
防災負荷と一般負荷とを備えた負荷部と、
前記負荷部に対して第1スイッチを介して接続される商用電源と、
前記負荷部に第２スイッチを介して接続される常用発電機と、
前記負荷部に第３スイッチを介して接続される非常用発電機と、
前記常用発電機の出力端子と前記非常用発電機の出力端子とを接続する第４スイッチと、
前記防災負荷と前記第1スイッチ間に設けられた第５スイッチと、
前記常用発電機と前記非常用発電機の出力の位相同期をとるための横流補償装置と、
前記商用電源、前記常用発電機、前記非常用発電機の出力状態を検出する第１、第２、第３ピックアップセンサと、
統合制御部とを有し、
前記統合制御部は、前記第１スイッチがオン、第２スイッチと第３スイッチとがオフ状態のとき、前記第1ピックアップセンサを介して停電を検出したとき、前記非常用発電機を起動し、前記第１スイッチと第５スイッチとをオフし、第３スイッチをオンする手段を有する非常用発電機の制御装置。
【請求項２】
防災負荷と一般負荷とを備えた負荷部と、
前記負荷部に対して第1スイッチを介して接続される商用電源と、
前記負荷部に第２スイッチを介して接続される常用発電機と、
前記負荷部に第３スイッチを介して接続される非常用発電機と、
前記常用発電機の出力端子と前記非常用発電機の出力端子とを接続する第４スイッチと、
前記防災負荷と前記第1スイッチ間に設けられた第５スイッチと、
前記常用発電機と前記非常用発電機の出力の位相同期をとるための横流補償装置と、
前記商用電源、前記常用発電機、前記非常用発電機の出力状態を検出する第１、第２、第３ピックアップセンサと、
統合制御部とを有し、
前記統合制御部は、前記第１、第２、第５スイッチがオン、前記負荷部が前記商用電源と前記常用発電機からの出力で動作しているとき、
前記商用電源の停電が単独運転検出装置で検知されたとき、前記第１スイッチと前記第５スイッチとをオフする前記常用発電機の制御装置。
【請求項３】
防災負荷と一般負荷とを備えた負荷部と、
前記負荷部に対して第1スイッチを介して接続される商用電源と、
前記負荷部に第２スイッチを介して接続される常用発電機と、
前記負荷部に第３スイッチを介して接続される非常用発電機と、
前記常用発電機の出力端子と前記非常用発電機の出力端子とを接続する第４スイッチと、
前記防災負荷と前記第1スイッチ間に設けられた第５スイッチと、
前記常用発電機と前記非常用発電機の出力の位相同期をとるための横流補償装置と、
前記商用電源、前記常用発電機、前記非常用発電機の出力状態を検出する第１、第２、第３ピックアップセンサと、
統合制御部とを有し、
前記統合制御部は、前記第１、第２、第３、および第５スイッチがオン、前記負荷部が、前記商用電源と前記常用発電機と前記非常用発電機からの出力で動作しているとき、
前記商用電源の停電を単独運転検出装置が検出したとき、前記第１スイッチをオフし、前記常用発電機と前記非常用発電機との同期を維持しながら前記負荷部に電力を供給する手段を有する非常用及び常用発電機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非常用発電機の常用運転化制御装置とその制御方法とに関し、特に、非常用発電装置を有効に活用できるように工夫したものである。
【背景技術】
【０００２】
非常用発電機は、事故や災害などによって発電所からの電気供給が停止した時に、自ら電気を発電し、電力を供給する設備である。一般的に、非常用発電機は停電時の消火設備用電源として１０００ｍ２以上の公衆が出入する建物等に設置が義務付けられている。非常用発電機を常用発電に利用することは認められていないが、近年、常用発電機を２台設置して非常用発電機としての機能を持たせることによって、非常用発電機として認められるようになった。普段はほとんど使用しない非常用発電機を設置するよりも、日常的に使用する常用発電機を２台設置する方が投資回収も早く、省エネにも貢献する。そのため、常用発電機を２台設置して、非常用発電機として申請する場合も増えてきている。
【０００３】
一方、我が国での非常用発電機の設置台数は約１４２０００台で、その発電容量は１８００万ｋＷとなっている。これは、国内の総発電容量の約１０％に相当する電力が利用されていないことになる。しかも、非常用発電機は、日常的に使用されていないため非常時に起動しなかったり、起動してもすぐに停止したりするものが約４０％を占めている。
【０００４】
従来、バッテリーの放電電流を常に計測することによって、充電電流を放電電流と同量に制御してバッテリーの寿命を短くすることを防ぎ、非常時に確実に起動する非常用発電機が提案されている。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開平１０−２８５８２４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、既存の非常用発電機に常用発電機の機能を追加し、非常用と常用との兼用とするには以下のような問題がある。
【０００６】
非常用発電機は、本来、電力会社からの電力供給が停止したときに起動し、消火設備等に電力を供給する機能のため、単独運転型であり系統連系運転型にはなっていない。また、非常用発電機はエンジン、発電機、バッテリー等の型式認定がないと使用することが許可されない。このために発電機を改造することは、費用や時間を費やす。非常用発電機の運転時間は、非常時に２時間維持できれば良いとされているため、燃料タンクが２時間の容量で内蔵型となっているため常用として使用することが難しい。同様に、潤滑油タンクも通常は設置されていない。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、非常用発電機を常用としても利用可能なように、制御方法を改良した非常用発電機の常用運転化制御装置と、その制御方法とを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の様態による非常用及び常用発電機の制御装置は、防災負荷と一般負荷とを備えた負荷部と、前記負荷部に対して第1スイッチを介して接続される商用電源と、前記負荷部に第２スイッチを介して接続される常用発電機と、前記負荷部に第３スイッチを介して接続される非常用発電機と、前記常用発電機と前記非常用発電機とを接続する第４スイッチと、前記防災負荷と前記第1スイッチ間に設けられた第５スイッチと、前記常用発電機と非常用発電機の出力の位相同期をとるための横流補償装置と、前記商用電源、常用発電機、非常用発電機の出力状態を検出する第１、第２、第３ピックアップセンサと、統合制御部とを有し、前記統合制御部は、前記第１スイッチがオン、第２スイッチと第３スイッチとがオフ状態のとき、前記第1ピックアップセンサを介して停電を検出したとき、前記非常用発電機を起動し、前記第１スイッチと第５スイッチとをオフし、第３スイッチをオンする手段を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、非常用発電機を常用としても利用可能なように、制御方法を改良した非常用及び常用発電機の制御装置と、その制御方法とを提供し。常用発電機と非常用発電機とが連系動作するように制御するので、非常用発電機の有効利用を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は電力供給装置として用いられる本発明の一実施形態に係る非常用及び常用発電機の制御装置の概略を示す図である。図１に示すように、商用電源としての電力会社１００からの出力ラインは、スイッチ１を介して負荷部３００に接続されている。負荷部３００には、自家発電部２００からの出力ラインがさらに接続されている。自家発電部２００は統合制御部４００によって制御されている。
【００１１】
負荷部３００は、防災負荷３０６と一般負荷３０８とを有している。防災負荷３０６は、変圧器３０２を介して電力会社１００と自家発電部２００との出力ラインに接続されている。一般負荷３０８は変圧器３０４およびスイッチＳＷ５を介して電力会社１００と自家発電部２００との出力ラインに接続されている。ここで、防災負荷は、例えば消火設備、病院の手術室等といった非常時にも継続して電力供給が必要な負荷施設および負荷設備等である。一方、一般負荷３０８は、防災負荷以外の負荷施設および負荷設備等である。
【００１２】
自家発電部２００は、常用発電機２０２と非常用発電機２０４と常用発電機２０２および非常用発電機２０４間に接続された横流補償装置２０６とを有している。横流補償装置２０６は、常用発電機２０２と非常用発電機２０４の並列運転時に、常用発電機２０２と非常用発電機２０４との間で電流が互いに流れ込まないよう（横流がゼロとなるよう）電圧、周波数、位相を制御する。横流補償装置２０６が上記の制御を行うことで、常用発電機２０２と非常用発電機２０４とは一体となって運転する。
【００１３】
このことにより、常用発電機２０２と非常用発電機２０４との出力が、相殺されることなく自家発電部２００の出力として負荷部３００に供給される。
【００１４】
常用発電機２０２および非常用発電機２０４の出力ラインは、それぞれスイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３を介して自家発電部２００の出力ラインとして負荷部３００に接続されている。
【００１５】
常用発電機２０２と非常用発電機２０４とは、燃料タンク２１０を共有している。このため、非常用発電機２０４は、常用発電機２０２に用いられる燃料に対応した燃料フィルタを備えている。なお、この燃料タンク２１０は常用発電機用であるため、燃料供給が途切れても１週間から１０日間程度の連続運転が可能である。
【００１６】
電力会社１００、常用発電機２０２、および非常用発電機２０４の出力ラインには、それぞれピックアップセンサＰ１、Ｐ２、Ｐ３が取り付けられている。このピックアップセンサＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、交流信号の電圧・周波数・位相を検出する。ピックアップセンサＰ１、Ｐ２、Ｐ３の検出信号は、統合制御部４００に入力されている。
【００１７】
防災負荷３０６および一般負荷３０８の消費電力量は、電力消費量計測装置４０２により計測されて、その計測データは統合制御部４００に入力されている。
【００１８】
統合制御部４００は、電力消費計測装置４０２から入力された電力消費量に応じて、常用発電装置２０２の出力の電圧、周波数、および位相の制御を行う。また、常用発電装置２０２および非常用発電機２０４の起動状態によって、所定の条件のもとで、スイッチＳＷ１乃至スイッチＳＷ６のオンオフ制御を行う。
【００１９】
統合制御部４００には、単独運転検出装置４０６からの制御信号、およびタイマー４０４からの運転情報も与えられている。また、各種の設定を行う場合、その設定情報を与えるための操作部（図示せず）の出力も統合制御部４００に与えられている。
【００２０】
単独運転検出装置４０６は、電力系統のインピーダンス上昇を負荷側から検知し、停電状態であることを検出する。この時、単独運転検出装置４０６は統合制御部４００に制御信号を送信し、統合制御部４００がスイッチＳＷ１をオフ制御し、自家発電部２００による単独運転にする。
【００２１】
図２は、上記の電力供給装置を制御する統合制御部４００の動作の一実施形態を説明するフローチャートである。
【００２２】
今、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ５とが閉じた状態で、負荷部３００は電力会社１００から電力を供給されている。この状態で、ピックアップセンサＰ１で検知された電力会社１００の出力の電圧、周波数、位相のデータによって統合制御部４００が停電を検知すると（ステップＡ１）、統合制御部４００は非常用発電機２０４を起動する（ステップＡ２）。統合制御部４００は、ピックアップセンサＰ３によって非常用発電装置２０４の出力の電圧および周波数のデータを検知し（ステップＡ３）、非常用発電機２０４の出力を確立させる。
【００２３】
ここで、再びピックアップセンサＰ１で検知された電力会社１００の出力の各データから、停電が続いているかどうか判断する（ステップＡ４）。この時点で、復電していれば、非常用発電装置２０４を停止して（スッテプＡ５）このフローを終了する。停電が続いていればスイッチＳＷ１とスイッチＳＷ５とを開放する（ステップＡ６）。スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ５とが開放されたことを確認したら、スイッチＳＷ３を閉じる（ステップＡ７）。これによって、非常用発電機２０４の出力電力が、防災負荷３０２に供給される。
【００２４】
つづいて、統合制御部４００は常用発電機２０２を起動する（ステップＡ８）。ピックアップセンサＰ２とピックアップセンサＰ３によって、常用発電機２０２の出力と非常用発電機２０４の出力との電圧、周波数、位相が検知され（ステップＡ９）、統合制御部４００は、常用発電機２０２の出力と非常用発電機２０４の出力との同期をとる（ステップＡ１０）。常用発電機２０２の出力と非常用発電機２０４の出力との同期がとれたら（ステップＡ１１）、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ４、およびスイッチＳＷ６とを閉じる（ステップＡ１２）。以上のことから、常用発電機２０２と非常用発電機２０４とが並列運転され（ステップＡ１３）、防災負荷３０６と一般負荷３０８との両方に電力が供給される。
【００２５】
ピックアップセンサＰ１によって、電力会社１００の復電が検知されると（ステップＡ１５）、ピックアップセンサＰ２によって常用発電機２０２の出力データを検知し（ステップＡ１５）、ピックアップセンサＰ１によって検知された電力会社１００の出力と、同期をとる（ステップＡ１６）。常用発電機２０２と非常用発電機２０４（非常用発電機２０４は横流補償装置２０６により常用発電機２０２と並列発電している。）と電力会社１００との出力の同期がとれたら（ステップＡ１７）、スイッチＳＷ１を閉じて（ステップＡ１８）電力会社１００と自家発電部２００との連系運転とする（ステップＡ１９）。
【００２６】
このとき、ステップＡ２で非常用発電機２０４が故障等の理由によって起動しなかった場合には、常用発電機２０２を代替として起動させ、スイッチＳＷ３を閉じる代わりにスイッチＳＷ２を閉じる。常用発電機２０２と非常用発電機２０４とを並列運転させないため、スイッチＳＷ５は開放したままとし、防災負荷３０６にのみ電力を供給する。
【００２７】
図３に、統合制御部４００の動作の第２実施形態を説明するフローチャートを示す。今、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、およびスイッチＳＷ５が閉じた状態で、負荷部３００は電力会社１００と常用発電機２０２とから電力を供給されている。
【００２８】
このとき、単独運転検出装置４０６が停電を検知すると（ステップＢ１）、統合制御部４００はスイッチＳＷ１とスイッチＳＷ５とを開放する（ステップＢ２）。この状態では、常用発電機２０２が防災負荷３０６に電力を供給している（スッテプＢ３）。つづいて、統合制御部４００は、非常用発電機２０４を起動する（ステップＢ４）。ここで、ピックアップセンサＰ２およびピックアップセンサＰ３によって、非常用発電機２０４の出力の電圧、周波数、位相を検知し（ステップＢ５）、常用発電機２０２の出力の電圧、周波数、および位相を非常用発電機２０４に合わせる（ステップＢ６）。常用発電機２０２と非常用発電機２０４との同期がとれたら（ステップＢ７）、スイッチＳＷ３、スイッチＳＷ５、およびスイッチＳＷ６を閉じる（ステップＢ８）。このことにより、常用発電機２０２と非常用発電機２０４とが並列運転され（ステップＢ９）、防災負荷３０６と一般負荷３０８とに電力が供給される。
【００２９】
このとき、ピックアップセンサＰ１が復電したことを検知すると（ステップＢ１０）、ピックアップセンサＰ２により、常用発電機２０２の出力と電力会社１００の出力との同期をとる（ステップＢ１１）。電力会社１００の出力と常用発電機２０２の出力との同期がとれたら（ステップＢ１２）、スイッチＳＷ１を閉じて（ステップＢ１３）、電力会社１００と自家発電部２００との連系運転とする（ステップＢ１４）。
【００３０】
上記の実施形態において、ステップＢ４で非常用発電機２０４が故障等の理由によって起動しなかった場合、常用発電機２０２と非常用発電機２０４とを並列運転させないため、スイッチＳＷ５は開放したままとし、防災負荷３０６にのみ電力を供給する。
【００３１】
図４に、統合制御部４００の動作の第３実施形態を説明するフローチャートを示す。今、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３、およびスイッチＳＷ５が閉じた状態で、負荷部３００は電力会社１００と常用発電機２０２と非常用発電機２０４とから電力を供給されている。
【００３２】
このとき、単独運転検出装置４０６が停電を検知すると（ステップＣ１）、統合制御部４００はスイッチＳＷ１を開放する（ステップＣ２）。この状態では、常用発電機２０２と非常用発電機２０４とが並列運転され（ステップＣ３）、防災負荷３０６と一般負荷３０８とに電力が供給されている。
【００３３】
ここで、ピックアップセンサＰ１が復電したことを検知すると（ステップＣ４）、ピックアップセンサＰ２によって常用発電機２０２の電圧、周波数、位相を検知する（ステップＣ５）。統合制御部４００は、常用発電機２０２の出力と、電力会社１００の出力との同期をとり（ステップＣ７）、同期がとれたらスイッチＳＷ１を閉じ（ステップＣ８）、電力会社１００と自家発電部２００との連系運転とする（ステップＣ９）。
【００３４】
図５に、統合制御部４００の動作の第４実施形態を説明するフローチャートを示す。ここでは、非常用発電機２０４を常用の発電機として使用している。今、スイッチＳＷ１、およびスイッチＳＷ５が閉じた状態で、負荷部３００は電力会社１００から電力を供給されている。
【００３５】
このとき、電力消費計測装置４０２が負荷部３００の消費電力量を計測し（ステップＤ１）、負荷部３００での消費電力量がある設定値以上になると（ステップＤ２）、統合制御部４００は非常用発電機２０４と常用発電機２０２とを起動する（ステップＤ３）。ここで、ピックアップセンサＰ２及びピックアップセンサＰ３によって常用発電機２０２と非常用発電機２０４との出力の電圧、周波数、位相を検知する（ステップＤ４）。常用発電機２０２の出力は、非常用発電機２０４に電圧、周波数、及び位相を合わせて同期をとる（ステップＤ５）。常用発電機２０２と非常用発電機２０４との出力の同期がとれたら（ステップＤ６）、スイッチＳＷ４とスイッチＳＷ６とを閉じて（ステップＤ７）、常用発電機２０２と非常用発電機２０４との並列運転とする（ステップＤ８）。次に、ピックアップセンサＰ１によって電力会社１００の出力の電圧、周波数、位相を検知する（ステップＤ９）。統合制御部４００は常用発電機２０２の出力の電圧、周波数、及び位相を電力会社１００と同期をとり（ステップＤ１０）、同期がとれたら（ステップＤ１１）、スイッチＳＷ２を閉じる（ステップＤ１２）。このことより、電力会社１００と自家発電部２００との連系運転とする（ステップＤ１３）。この時、非常用発電機２０４は、横流補償装置２０６により常用発電機２０２と一体となって並列運転となっている。これにより、非常用発電機２０４は電力会社１００と連系運転となる。
【００３６】
なお上記の実施形態で、非常用発電機２０４を常用として利用するためには、電力会社１００および常用発電機２０６と連系運転するため、リミッタをかけて、その発電容量を非常用発電機２０４の定格の約８０％となるように変更する。非常用発電機２０４を非常用として利用する場合にはリミッタを解除し、非常用発電機２０４の定格で発電する。
【００３７】
上記のように、本発明は非常用発電機２０４を常用の発電機としても利用可能にするために非常用発電機２０４は常用の燃料タンク２１０接続しているとともに、横流補償装置２０６を介して常用発電機２０２と接続し、常用発電機２０２の出力と同期した１/２ずつの電力を出力する。よって、非常用発電機２０４は、発電基板を改造せずに電力会社１００との連系運転することができ、また、常用の燃料タンク２１０に接続しているため長時間の運転も可能である。このことから、本発明によれば、既設の非常用発電機を常用としても使用可能な電力供給装置およびその制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態に係る電力供給装置の概略を示す図。
【図２】図１に示す電力供給装置の制御方法の第１実施形態を説明するフローチャート。
【図３】図１に示す電力供給装置の制御方法の第２実施形態を説明するフローチャート。
【図４】図１に示す電力供給装置の制御方法の第３実施形態を説明するフローチャート。
【図５】図１に示す電力供給装置の制御方法の第４実施形態を説明するフローチャート。
【符号の説明】
【００３９】
１００…電力会社、２００…自家発電部、２０２…常用発電機、２０４…非常用発電機、２０６…横流補償装置、２０８…潤滑油タンク、２１０…燃料タンク、３００…負荷部、３０２、３０４…変圧装置、３０６…防災負荷、３０８…一般負荷、４００…統合制御部、４０２…電力消費量計測装置、４０４…タイマー、４０６…単独運転検出装置、Ｐ１〜Ｐ３…ピックアップセンサ、ＳＷ１〜ＳＷ６…スイッチ
【図１】
2006158159.tif 000003
【図２】
2006158159.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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