(57)【要約】【課題】自立運転及び系統連系運転それぞれに適した失火対応運転を行うことが可能な制御装置、発電設備、制御方法、及びプログラムを提供する。【解決手段】自立運転又は系統連系運転を行う発電設備のエンジンを制御する制御装置１３は、回転数が所定値以下に低下した場合に、ガスカットを行って所定時間の第１の失火予備動作期間に入る第１失火予備動作処理部１３２と、前記第１の失火予備動作期間中において、前記回転数が回復しない場合に前記エンジンを停止させる第１エンジン停止処理部１３３と、出力が所定値以下に低下した場合に、ガスカットを行って所定時間の第２の失火予備動作期間に入る第２失火予備動作処理部１３５と、前記第２失火予備動作期間中において、前記出力が回復しない場合に前記エンジンを停止させる第２エンジン停止処理部１３６と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自立運転又は系統連系運転を行う発電設備のエンジンを制御する制御装置であって、
回転数が所定値以下に低下した場合に、ガスカットを行って所定時間の第１の失火予備動作期間に入る第１失火予備動作処理部と、
前記第１の失火予備動作期間中において、前記回転数が回復しない場合に前記エンジンを停止させる第１エンジン停止処理部と、
出力が所定値以下に低下した場合に、ガスカットを行って所定時間の第２の失火予備動作期間に入る第２失火予備動作処理部と、
前記第２失火予備動作期間中において、前記出力が回復しない場合に前記エンジンを停止させる第２エンジン停止処理部と、
を備える制御装置。
【請求項２】
前記第１の失火予備動作期間中において、前記回転数が回復した場合に前記ガスカットを解除して前記第１の失火予備動作期間を終了させる第１回復処理部を更に備える、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記第２の失火予備動作期間中において、前記出力が回復した場合に前記ガスカットを解除して前記第２の失火予備動作期間を終了させる第２回復処理部を更に備える、
請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項４】
自立運転又は系統連系運転を行う発電設備であって、
エンジンと、
前記エンジンを制御する、請求項１から３の何れか一項に記載の制御装置と、
を備える発電設備。
【請求項５】
自立運転又は系統連系運転を行う発電設備のエンジンの制御方法であって、
回転数が所定値以下に低下した場合に、ガスカットを行って所定時間の第１の失火予備動作期間に入る第１失火予備動作処理ステップと、
前記第１の失火予備動作期間中において、前記回転数が回復しない場合に前記エンジンを停止させる第１エンジン停止処理ステップと、
出力が所定値以下に低下した場合に、ガスカットを行って所定時間の第２の失火予備動作期間に入る第２失火予備動作処理ステップと、
前記第２失火予備動作期間中において、前記出力が回復しない場合に前記エンジンを停止させる第２エンジン停止処理ステップと、
を有する制御方法。
【請求項６】
自立運転又は系統連系運転を行う発電設備のエンジンを制御する制御装置のコンピュータを機能させるプログラムであって、前記コンピュータに、
回転数が所定値以下に低下した場合に、ガスカットを行って所定時間の第１の失火予備動作期間に入る第１失火予備動作処理ステップと、
前記第１の失火予備動作期間中において、前記回転数が回復しない場合に前記エンジンを停止させる第１エンジン停止処理ステップと、
出力が所定値以下に低下した場合に、ガスカットを行って所定時間の第２の失火予備動作期間に入る第２失火予備動作処理ステップと、
前記第２失火予備動作期間中において、前記出力が回復しない場合に前記エンジンを停止させる第２エンジン停止処理ステップと、
を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、発電設備、制御方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラント等には、ガスエンジンを用いた発電設備が設けられている場合がある。このような発電設備として、停電の有無、電力系統との契約内容等に応じて、電力系統に連系（並列）して電力系統に電力を供給する「系統連系運転」と、電力系統との連系を解除（解列）してプラント内の電気設備等の負荷に電力を供給する「自立運転」とを適宜切り替えながら運転を行うものがある。
【０００３】
ここで、ガスエンジンにおいて、供給されたガスが燃焼しない失火が発生する場合がある。ガスエンジンに失火が発生した状態で運転を継続すると、ガスの供給が過剰となり発電設備の機器が破損する可能性がある。このため、ガスエンジンにおいて失火が発生したことを正確に検出する技術が求められている。
【０００４】
例えば特許文献１及び特許文献２には、出力の変動量に基づいて失火の検出を行う方法が記載されている。発電設備の運転状態が系統連系運転である場合、失火により出力に変動が生じる。このため、このような出力の変動量に基づく失火検出方法は、系統連系運転時に用いられる。
【０００５】
また、例えば特許文献３には、回転周期に基づいて失火の検出を行う失火検出装置が記載されている。発電設備の運転状態が自立運転である場合、失火により回転数に変動が生じる。このため、このような回転数（又は回転周期）の変動に基づく失火検出方法は、自立運転時に用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−５８１９６号公報
【特許文献２】特開２００７−２７８１０６号公報
【特許文献３】特開平２−２９１４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の発電設備では、系統連系運転と自立運転との運転状態の切り替えをリアルタイム且つ正確に検出できない可能性がある。
このため、例えば発電設備の運転状態が系統連系運転であるにも関わらず、自立運転を行っていると誤判断した場合、発電設備は自立運転用の失火判定（即ち、回転数に基づく判定）を行ってしまう。そうすると、系統連系運転では失火が発生しても電力系統からの電力により回転数が維持されるため、発電設備は失火の発生を検出することができない。この場合、失火状態のガスエンジンにガスが供給され続けてしまうので、発電設備の機器に故障が生じる可能性がある。
【０００８】
一方、発電設備の運転状態が自立運転であるにも関わらず、系統連系運転を行っていると誤判断した場合、発電設備は系統連系運転用の失火判定（即ち、出力に基づく判定）を行ってしまう。自立運転では、接続される負荷の稼働状態に応じて発電設備の出力が変動する。このため、発電設備は、例えば負荷の電源がオフされたことにより出力が低下したときに失火が発生したと誤検出して、出力を低下又は停止させてしまう可能性がある。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、自立運転及び系統連系運転それぞれに適した失火対応運転を行うことが可能な制御装置、発電設備、制御方法、及びプログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。
本発明の第１の態様によれば、自立運転又は系統連系運転を行う発電設備のエンジンを制御する制御装置は、回転数が所定値以下に低下した場合に、ガスカットを行って所定時間の第１の失火予備動作期間に入る第１失火予備動作処理部と、前記第１の失火予備動作期間中において、前記回転数が回復しない場合に前記エンジンを停止させる第１エンジン停止処理部と、出力が所定値以下に低下した場合に、ガスカットを行って所定時間の第２の失火予備動作期間に入る第２失火予備動作処理部と、前記第２失火予備動作期間中において、前記出力が回復しない場合に前記エンジンを停止させる第２エンジン停止処理部と、を備える。
このようにすることで、制御装置は、発電設備の運転状態が自立運転及び系統連系運転の何れであっても、回転数又は出力に基づいて失火が発生した可能性があることを検出することができる。また、制御装置は、失火が発生した可能性があると判断した場合、ガスカットを行うことにより、エンジンへのガス供給が過剰となり機器が故障してしまうことを早期に抑制することができる。
更に、制御装置は、第１又は第２の失火予備動作期間中に回転数又は出力が回復したか否かを監視することにより、失火の発生が確定的であることを精度よく判断して、エンジンを安全に停止させることができる。このように、制御装置は、発電設備の運転状態が自立運転であるか系統連系運転であるかに関わらず、それぞれの運転状態に適した失火対応運転を行うことが可能である。
【００１１】
本発明の第２の態様によれば、第１の態様に係る制御装置は、前記第１の失火予備動作期間中において、前記回転数が回復した場合に前記ガスカットを解除して前記第１の失火予備動作期間を終了させる第１回復処理部を更に備える。
このようにすることで、制御装置は、例えば自立運転時に負荷変動により一時的に回転数が低下した場合、ガスカットを解除して平常運転に復帰させることができる。これにより、制御装置は、回転数の低下が失火によるものであるか、失火以外の原因によるものであるかを精度よく判断し、発電設備が誤って停止されることを抑制することができる。
【００１２】
本発明の第３の態様によれば、第１又は第２の態様に係る制御装置は、前記第２の失火予備動作期間中において、前記出力が回復した場合に前記ガスカットを解除して前記第２の失火予備動作期間を終了させる第２回復処理部を更に備える。
このようにすることで、制御装置は、例えば系統連系運転時に発電設備が電力系統から遮断されたことにより一時的に出力が低下した場合、ガスカットを解除して平常運転に復帰させることができる。これにより、制御装置は、出力の低下が失火によるものであるか、失火以外の原因によるものであるかを精度よく判断し、発電設備が誤って停止されることを抑制することができる。
【００１３】
本発明の第４の態様によれば、自立運転又は系統連系運転を行う発電設備は、エンジンと、前記エンジンを制御する、第１から第３の何れか一の態様に記載の制御装置と、を備える。
【００１４】
本発明の第５の態様によれば、自立運転又は系統連系運転を行う発電設備のエンジンの制御方法は、回転数が所定値以下に低下した場合に、ガスカットを行って所定時間の第１の失火予備動作期間に入る第１失火予備動作処理ステップと、前記第１の失火予備動作期間中において、前記回転数が回復しない場合に前記エンジンを停止させる第１エンジン停止処理ステップと、出力が所定値以下に低下した場合に、ガスカットを行って所定時間の第２の失火予備動作期間に入る第２失火予備動作処理ステップと、前記第２失火予備動作期間中において、前記出力が回復しない場合に前記エンジンを停止させる第２エンジン停止処理ステップと、を有する。
【００１５】
本発明の第６の態様によれば、自立運転又は系統連系運転を行う発電設備のエンジンを制御する制御装置のコンピュータを機能させるプログラムは、前記コンピュータに、回転数が所定値以下に低下した場合に、ガスカットを行って所定時間の第１の失火予備動作期間に入る第１失火予備動作処理ステップと、前記第１の失火予備動作期間中において、前記回転数が回復しない場合に前記エンジンを停止させる第１エンジン停止処理ステップと、出力が所定値以下に低下した場合に、ガスカットを行って所定時間の第２の失火予備動作期間に入る第２失火予備動作処理ステップと、前記第２失火予備動作期間中において、前記出力が回復しない場合に前記エンジンを停止させる第２エンジン停止処理ステップと、を実行させる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る制御装置、発電設備、制御方法、及びプログラムによれば、自立運転及び系統連系運転それぞれに適した失火対応運転を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る発電設備の全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る制御装置の機能構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る制御装置における自立運転時の処理の一例を示す第１のフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態に係る制御装置における自立運転時の機能を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る制御装置における自立運転時の処理の一例を示す第２のフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態に係る制御装置における系統連系運転時の処理の一例を示す第１のフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態に係る制御装置における系統連系運転時の機能を説明するための図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る制御装置における系統連系運転時の処理の一例を示す第２のフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態に係る制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態に係る発電設備１について、図１〜図９を参照しながら説明する。
【００１９】
（発電設備の全体構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る発電設備の全体構成を示す概略図である。
図１に示すように、本実施形態に係る発電設備１は、エンジン１０と、発電機１１と、ガス供給部１２と、制御装置１３とを備えている。
【００２０】
エンジン１０は、ガス供給部１２から供給されたガスを燃焼させることにより、出力軸１４を回転駆動させる内燃機関である。
【００２１】
発電機１１は、出力軸１４を介してエンジン１０と接続されており、出力軸１４から伝達される回転駆動力により発電を行う。
発電機１１は、遮断器１５を介して電力系統２に接続可能とされ、遮断器１６を介して発電設備１が設置された施設（例えばプラント等）内の電気設備３に接続可能とされる。なお、以下の説明において、電力系統２及び電気設備３を「負荷」とも記載する。
【００２２】
発電機１１が発電した電力は、遮断器１５及び遮断器１６を開閉することにより、電力系統２又は電気設備３に出力（供給）される。
具体的には、遮断器１５が「閉」状態、且つ遮断器１６が「開」状態のとき、発電機１１から電力系統２に電力が出力される。このときの発電設備１の運転状態を「系統連系運転」と称する。また、遮断器１５が「開」状態、且つ遮断器１６が「閉」状態のとき、発電機１１から電気設備３に電力が出力される。このときの発電設備１の運転状態を「自立運転」と称する。
なお、発電設備１の運転状態（「系統連系運転」又は「自立運転」）の切り替えは、不図示の制御盤により、電力系統２との契約内容（例えば所定の時間帯に電力系統２に電力を供給する等）、停電の発生等に応じて自動的に行われる。また、発電設備１の運転状態の切り替えは、制御盤を介して作業員により手動で行われてもよい。
【００２３】
発電設備１には、複数のセンサが設けられている。例えば、本実施形態では、発電機１１に、「出力（ｋＷ）」を計測する電力計１１Ａと、「回転数（ｍｉｎ−１）」を計測する回転数計測センサ１１Ｂとが設けられている。電力計１１Ａ、回転数計測センサ１１Ｂにより計測された計測値（出力、回転数）を含む信号は、逐次、制御装置１３に送信される。
【００２４】
制御装置１３は、発電機１１の電力計１１Ａ、回転数計測センサ１１Ｂから受信した計測値に基づいて、発電設備１のエンジン１０を制御する。
具体的には、制御装置１３は、発電機１１が定格回転数（例えば「１５００ｍｉｍ−１」）を維持するように、ガス供給部１２に対しガス供給量を変更する制御指令を出力する等のフィードバック制御を行う。
また、制御装置１３は、エンジン１０において失火が発生したことを検出した場合、失火対応運転を行うようエンジン１０を制御する。なお、失火対応運転の詳細については後述する。
【００２５】
（制御装置の機能構成）
図２は、本発明の一実施形態に係る制御装置の機能構成を示す図である。
図２に示すように、本実施形態に係る制御装置１３は、計測値取得部１３１と、第１失火予備動作処理部１３２と、第１エンジン停止処理部１３３と、第１回復処理部１３４と、第２失火予備動作処理部１３５と、第２エンジン停止処理部１３６と、第２回復処理部１３７とを備えている。
【００２６】
計測値取得部１３１は、発電機１１の電力計１１Ａから受信した信号より発電機１１の「回転数（ｍｉｎ−１）」を取得し、回転数計測センサ１１Ｂから受信した信号より発電機１１の「出力（ｋＷ）」を取得する。
【００２７】
第１失火予備動作処理部１３２は、発電機１１の回転数が所定値以下に低下した場合に、ガスカットを行って所定時間の「第１の失火予備動作期間」に入る。
【００２８】
第１エンジン停止処理部１３３は、第１の失火予備動作期間中において、発電機１１の回転数が回復しない場合にエンジン１０を停止させる。
【００２９】
第１回復処理部１３４は、第１の失火予備動作期間中において、発電機１１の回転数が回復した場合にガスカットを解除して第１の失火予備動作期間を終了させる。
【００３０】
第２失火予備動作処理部１３５は、発電機１１の出力が所定値以下に低下した場合に、ガスカットを行って所定時間の第２の失火予備動作期間に入る。
【００３１】
第２エンジン停止処理部１３６は、第２失火予備動作期間中において、発電機１１の出力が回復せず、且つ、発電機１１の回転数に変動がない場合にエンジン１０を停止させる。
【００３２】
第２回復処理部１３７は、第２の失火予備動作期間中において、発電機１１の出力が回復した場合にガスカットを解除して第２の失火予備動作期間を終了させる。
【００３３】
（制御装置の処理フロー）
図３は、本発明の一実施形態に係る制御装置における自立運転時の処理の一例を示す第１のフローチャートである。
図４は、本発明の一実施形態に係る制御装置における自立運転時の機能を説明するための図である。
図５は、本発明の一実施形態に係る制御装置における自立運転時の処理の一例を示す第２のフローチャートである。
以下、図３〜図５を参照しながら、制御装置１３における自立運転時の失火対応運転の一例を説明する。なお、図３〜図５は自立運転時に失火が発生した例を示しているが、本実施形態に係る制御装置１３は、発電設備１の運転状態が「系統連系運転」であるか「自立運転」であるかを区別しない。即ち、制御装置１３は、発電設備１の運転状態に関わらず、常に図３〜図５における各処理を実行する。
【００３４】
まず、制御装置１３は、図３に示す第１判定処理Ｓ１０を実行する。
図３に示すように、計測値取得部１３１は、発電機１１の回転数計測センサ１１Ｂから発電機１１の「回転数（ｍｉｎ−１）」を取得する（ステップＳ１００）。
【００３５】
次に、第１失火予備動作処理部１３２は、発電機１１の回転数が所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。
回転数の所定値は、例えば発電機１１の機種、性能等に応じて予め設定された許容変動範囲の下限値（例えば「定格回転数の−１６％」）が設定される。なお、他の実施形態では、下限値として異なる値が設定されてもよい。このとき、下限値は定格回転数の−５％から３０％までの値であることが望ましい。
【００３６】
第１失火予備動作処理部１３２は、発電機１１の回転数が所定値以下（即ち、定格回転数の−１６％以下）である場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、失火の可能性があると判断して「第１失火予備動作」をＯＮにし（ステップＳ１０２）、第１判定処理Ｓ１０を終了する。
図４に示すように、自立運転時、時間ｔ１において失火が発生した場合、発電機１１の回転数は徐々に減少する。このとき、発電機１１の出力も、回転数の低下に伴い緩やかに減少する。そして、時間ｔ２において回転数が所定値以下となると（図３のステップＳ１０１：ＹＥＳ）、第１失火予備動作処理部１３２は失火の可能性ありと判断して「第１失火予備動作」をＯＮにする（図３のステップＳ１０２）。
なお、自立運転時は、負荷変動（例えば電気設備３の電源がＯＦＦされる等）によっても出力が低下する場合がある。このため、自立運転時に出力の変動に基づいて失火の有無を判断する場合、負荷変動による出力低下と失火による出力低下とを判別するための閾値を設定する必要がある。即ち、最低限の負荷を稼働させる際の出力最小値を、負荷変動と失火とを判別するための閾値として設定する必要がある。しかしながら、失火により出力が低下する速度は遅いため、出力に基づき失火の有無を判断しようとすると、失火が発生した時間ｔ１から、出力最小値に達する時間ｔ４までの長時間、失火であるか否かを判別することができない。そうすると、失火であると判別する前に、ガスの過供給により発電設備１の機器が故障してしまう可能性がある。このため、本実施形態に係る第１失火予備動作処理部１３２は、出力ではなく、回転数を監視することより、自立運転時の失火の有無を検出可能としている。
【００３７】
また、第１失火予備動作処理部１３２は、発電機１１の回転数が所定値よりも大きい（即ち、許容変動範囲内である）場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、第１判定処理Ｓ１０を終了する。
例えば、図４に示すように、時間ｔ１から時間ｔ２までの期間では、発電機１１の回転数は低下しているものの、所定値よりも大きい。この場合、回転数の低下は負荷の変動等に伴う一時的なものである可能性があるので、第１失火予備動作処理部１３２は、第１失火予備動作をＯＮにせず第１判定処理Ｓ１０を終了する。なお、このとき、制御装置１３により回転数を定格回転数に戻そうとするフィードバック制御が行われるため、ガス供給量は上昇する。
【００３８】
制御装置１３は、図３の第１判定処理Ｓ１０と並行して、図５の第１失火対応処理Ｓ１１を実行する。
図５に示すように、第１失火予備動作処理部１３２は、「第１失火予備動作」がＯＮであるか否かを判断する（ステップＳ１１０）。
【００３９】
「第１失火予備動作」がＯＮである場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、第１失火予備動作処理部１３２は、ステップＳ１１１〜Ｓ１１２の失火予備動作を実行する。
具体的には、第１失火予備動作処理部１３２は、タイマのカウントを開始して（ステップＳ１１１）、所定時間の「第１の失火予備動作期間」に入る。
自立運転時は、負荷変動により、一時的に回転数が許容変動範囲を超えてしまう可能性がある。このため、第１失火予備動作処理部１３２は、回転数の低下が、失火による持続的なものであるか、負荷変動による一時的なものであるか確定するために、第１の失火予備動作期間中の回転数の変化を監視している。なお、所定時間は、以下の説明において、「確定時間Ｐ１」とも記載する。本実施形態では、確定時間Ｐ１として、例えば「５０ｍｓ」が設定される。また、他の実施形態では、確定時間Ｐ１として異なる値が設定されてもよい。なお、回転数計測センサ１１Ｂからの信号にノイズが印加されたとき、回転数が低下したと誤計測される場合がある。このとき、確定時間Ｐ１を「３０ｍｓ」未満にすると、ノイズと失火との判別が困難になるため、失火判定の精度が低下する可能性がある。したがって、確定時間Ｐ１は「３０ｍｓ」以上であることが望ましい。
【００４０】
また、第１失火予備動作処理部１３２は、失火予備動作としてガスカットを実行する（ステップＳ１１２）。
ガスカットとは、第１失火予備動作処理部１３２がガス供給部１２に対し、エンジン１０へのガスの供給を停止する（ガス供給量を「０」にする）制御指令を出力する処理である。これにより、図４に示すように、エンジン１０へのガスの供給は時間ｔ２の時点で一時的に停止される。
自立運転時には、失火以外の原因により回転数が低下する場合がある。しかしながら、本実施形態では、第１失火予備動作処理部１３２は、回転数が所定値以下となった場合は、失火の可能性がありと判断して即座に失火予備動作であるガスカットを実行する。このように、第１失火予備動作処理部１３２が早期にガスカットを行うので、ガスの過供給により発電設備１の機器が破損する危険性を大幅に低減させることができる。
【００４１】
一方、「第１失火予備動作」がＯＮではない場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、第１失火予備動作処理部１３２は第１失火対応処理Ｓ１１を終了する。
【００４２】
また、「第１失火予備動作」がＯＮである場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、計測値取得部１３１は、発電機１１の回転数計測センサ１１Ｂから発電機１１の「回転数（ｍｉｎ−１）」を取得する（ステップＳ１１３）。
【００４３】
計測値取得部１３１が回転数を取得すると、第１エンジン停止処理部１３３及び第１回復処理部１３４は、発電機１１の回転数が所定値以下のままであるか、回復したかを判断する（ステップＳ１１４）。
第１エンジン停止処理部１３３は、発電機１１の回転数が所定値以下のままである場合（ステップＳ１１４：ＹＥＳ）、タイマの値が確定時間Ｐ１以上となったかを判断する（ステップＳ１１５）。例えば図４に示すように、時間ｔ３においてタイマの値が確定時間Ｐ１以上になったとする（ステップＳ１１５：ＹＥＳ）。そうすると、第１エンジン停止処理部１３３は、回転数が所定値以下である状態（失火の可能性がある状態）が確定時間Ｐ１以上継続しているので、失火が発生したと確定する。失火の発生が確定すると、第１エンジン停止処理部１３３は、エンジン１０を停止させる制御指令を出力する（ステップＳ１１６）。
一方、第１エンジン停止処理部１３３は、タイマの値が確定時間Ｐ１未満である場合（ステップＳ１１５：ＮＯ）、ステップＳ１１３に戻り、回転数の監視を継続する。
【００４４】
また、第１回復処理部１３４は、第１の失火予備動作期間中に回転数が所定値以下ではなくなった場合（ステップＳ１１４：ＮＯ）、即ち、発電機１１の回転数が回復した場合、ステップＳ１１７〜Ｓ１１８の失火予備動作の終了処理を実行する。
具体的には、まず、第１回復処理部１３４は、ガスカットを解除する（ステップＳ１１７）。このとき、第１回復処理部１３４は、ガス供給部１２に対し、発電機１１の回転数が定格回転数となるようにガス供給量を指示する制御指令を出力する。
このように、第１回復処理部１３４は、回転数が回復した場合はガスカットを解除してエンジン１０を平常運転に復帰させるので、ガスカットによる出力低下等の影響が増大することを抑制できる。
【００４５】
更に、第１回復処理部１３４は、「第１失火予備動作」をＯＦＦにして、「第１の失火予備動作期間」を終了する（ステップＳ１１８）。
【００４６】
制御装置１３は、上述の第１判定処理Ｓ１０（図３）と第１失火対応処理Ｓ１１（図５）を常に繰り返し実行する。これにより、制御装置１３は、自立運転時に失火の発生を早期に検出することができるとともに、失火の発生を検出した場合は失火対応運転を行って機器の故障を抑制することができる。
【００４７】
図６は、本発明の一実施形態に係る制御装置における系統連系運転時の処理の一例を示す第１のフローチャートである。
図７は、本発明の一実施形態に係る制御装置における系統連系運転時の機能を説明するための図である。
図８は、本発明の一実施形態に係る制御装置における系統連系運転時の処理の一例を示す第２のフローチャートである。
以下、図６〜図８を参照しながら、制御装置１３における系統連系運転時の失火対応運転の一例を説明する。なお、図６〜図８は系統連系運転時に失火が発生した例を示しているが、本実施形態に係る制御装置１３は、発電設備１の運転状態が「系統連系運転」であるか「自立運転」であるかを区別しない。即ち、制御装置１３は、発電設備１の運転状態に関わらず、上述の図３〜図５の各処理と並行して、以下の図６〜図８の各処理を実行する。
【００４８】
まず、制御装置１３は、図６に示す第２判定処理Ｓ１２を実行する。
図６に示すように、計測値取得部１３１は、発電機１１の電力計１１Ａから発電機１１の「出力（ｋＷ）」を取得する（ステップＳ１２０）。
【００４９】
次に、第２失火予備動作処理部１３５は、発電機１１の出力が所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１２１）。
系統連系運転時、失火が発生すると発電機１１から負荷（電力系統２）への出力が急激に低下する。第２失火予備動作処理部１３５は、この出力の低下を検出して失火の可能性の有無を判断する。なお、出力の所定値は、自立運転時の負荷変動による出力低下と区別可能となるように、自立運転時の出力最小値（図４）よりも小さい値が設定される。具体的には、本実施形態では、出力の所定値は「０ｋＷ」に設定されるが、これに限られることはない。他の実施形態では、出力の所定値として異なる値が設定されてもよい。例えば自立運転時の出力最小値が「６００ｋＷ」である場合、０ｋＷ〜６００ｋＷの間の任意の値が出力の所定値として設定されてもよい。
【００５０】
第２失火予備動作処理部１３５は、発電機１１の出力が所定値（「０ｋＷ」）以下である場合（ステップＳ１２１：ＹＥＳ）、失火の可能性があると判断して「第２失火予備動作」をＯＮにし（ステップＳ１２２）、第２判定処理Ｓ１２を終了する。
例えば、図７に示すように、時間ｔ１１において失火が発生した場合、発電機１１の出力は急激に「０ｋＷ」まで低下する。そうすると、第２失火予備動作処理部１３５は、時間ｔ１１において出力が所定値以下になったので（図６のステップＳ１２１：ＹＥＳ）、失火の可能性ありと判断して「第２失火予備動作」をＯＮにする（図６のステップＳ１２２）。
なお、系統連系運転時は、発電機１１は電力系統２に接続（並列）されているので、電力系統２から発電機１１に電力が供給されてしまい、回転数は定格回転数に維持される。したがって、上述の第１失火予備動作処理部１３２では、系統連系運転時には失火の発生を検出することが困難である。しかしながら、系統連系運転時には、第２失火予備動作処理部１３５が発電機１１の出力を監視することにより、失火が発生した可能性を検出可能である。
更に、上述のように、第２失火予備動作処理部１３５が判断に用いる出力の所定値として、自立運転時の最小出力値（図４）よりも小さい値（「０ｋＷ」）が設定される。このため、第２失火予備動作処理部１３５により、自立運転時の負荷変動に伴う出力低下を失火と誤判断されることが抑制される。
【００５１】
一方、第２失火予備動作処理部１３５は、発電機１１の出力が所定値よりも大きい場合（ステップＳ１２１：ＮＯ）、第２判定処理Ｓ１２を終了する。
例えば、図７に示すように、時間ｔ１０から時間ｔ１１までの期間では失火は発生しておらず、発電機１１の出力は所定値よりも大きい。このため、第２失火予備動作処理部１３５は、失火の可能性はないと判断して、第２判定処理Ｓ１２を終了する。
【００５２】
また、制御装置１３は、図６の第２判定処理Ｓ１２と並行して、図８の第２失火対応処理Ｓ１３を実行する。
図８に示すように、第２失火予備動作処理部１３５は、「第２失火予備動作」がＯＮであるか否かを判断する（ステップＳ１３０）。
【００５３】
「第２失火予備動作」がＯＮである場合（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、第２失火予備動作処理部１３５は、ステップＳ１３１〜Ｓ１３２の失火予備動作を実行する。
具体的には、第２失火予備動作処理部１３５は、タイマのカウントを開始して（ステップＳ１３１）、所定時間の「第２の失火予備動作期間」に入る。
発電機１１は、例えば電力系統２から切断（解列）されて系統連系運転を終了する際に、一時的に出力が「０ｋＷ」となる。このため、第２失火予備動作処理部１３５は、出力の低下が、失火による持続的なものであるか、失火以外の原因による一時的なものであるか確定するために、第２の失火予備動作期間中の出力の変化を監視している。なお、所定時間は、以下の説明において、「確定時間Ｐ２」とも記載する。本実施形態では、確定時間Ｐ２として、例えば「５０ｍｓ」が設定される。
【００５４】
また、第２失火予備動作処理部１３５は、失火予備動作としてガスカットを実行する（ステップＳ１３２）。
ガスカットとは、第２失火予備動作処理部１３５がガス供給部１２に対し、エンジン１０へのガスの供給を停止する（ガス供給量を「０」にする）制御指令を出力する処理である。これにより、図７に示すように、エンジン１０へのガスの供給は時間ｔ１１の時点で一時的に停止される。
このようにすることで、第２失火予備動作処理部１３５は、出力が所定値以下となり失火の可能性があると判断されるときは、早期に失火予備動作であるガスカットを実行する。これにより、第２失火予備動作処理部１３５は、ガスの過供給により発電設備１の機器が破損する危険性を大幅に低減させることができる。
【００５５】
一方、「第２失火予備動作」がＯＮではない場合（ステップＳ１３０：ＮＯ）、第２失火予備動作処理部１３５は第２失火対応処理Ｓ１３を終了する。
【００５６】
また、「第２失火予備動作」がＯＮである場合（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、計測値取得部１３１は、発電機１１の電力計１１Ａから「出力（ｋＷ）」を取得する（ステップＳ１３３）。
【００５７】
計測値取得部１３１が発電機１１の出力を取得すると、第２エンジン停止処理部１３６及び第２回復処理部１３７は、発電機１１の出力が所定値以下のままであるか、回復したかを判断する（ステップＳ１３４）。
第２エンジン停止処理部１３６は、発電機１１の出力が所定値以下のままである場合（ステップＳ１３４：ＹＥＳ）、タイマの値が確定時間Ｐ２以上となったかを判断する（ステップＳ１３５）。例えば図７に示すように時間ｔ１２において、タイマの値が確定時間Ｐ２以上になったとする（ステップＳ１３５：ＹＥＳ）。そうすると、第２エンジン停止処理部１３６は、出力が所定値以下であり、且つ回転数が定格回転数に維持されている状態（失火の可能性がある状態）が確定時間Ｐ２以上継続しているので、失火が発生したと確定する。失火の発生が確定すると、第２エンジン停止処理部１３６は、エンジン１０を停止させる制御指令を出力する（ステップＳ１３６）。このように、時間ｔ１２においてエンジン１０が停止されると、回転数は徐々に低下していく。
一方、第２エンジン停止処理部１３６は、タイマの値が確定時間Ｐ２未満である場合（ステップＳ１３５：ＮＯ）、ステップＳ１３３に戻り、発電機１１の出力の監視を継続する。
【００５８】
また、第２回復処理部１３７は、第２の失火予備動作期間中に出力が所定値以下ではなくなった場合（ステップＳ１３４：ＮＯ）、即ち、発電機１１の出力が回復した場合、ステップＳ１３７〜Ｓ１３８の失火予備動作の終了処理を実行する。
具体的には、まず、第２回復処理部１３７は、ガスカットを解除する（ステップＳ１３７）。このとき、第２回復処理部１３７は、ガス供給部１２に対し、発電機１１の回転数が定格回転数となるようにガス供給量を指示する制御指令を出力する。
このように、第２回復処理部１３７は、出力が回復した場合はガスカットを解除してエンジン１０を平常運転に復帰させるので、ガスカットによる出力低下等の影響が増大することを抑制できる。
【００５９】
更に、第２回復処理部１３７は、「第２失火予備動作」をＯＦＦにして、「第２の失火予備動作期間」を終了する（ステップＳ１３８）。
【００６０】
制御装置１３は、上述の第２判定処理Ｓ１２（図６）と第２失火対応処理Ｓ１３（図８）を常に繰り返し実行する。これにより、制御装置１３は、系統連系運転時に失火の発生を早期に検出することができるとともに、失火の発生を検出した場合は失火対応運転を行って機器の故障を抑制することができる。
また、制御装置１３は、第１判定処理Ｓ１０（図３）及び第１失火対応処理Ｓ１１（図５）と並行して、第２判定処理Ｓ１２（図６）及び第２失火対応処理Ｓ１３（図８）を実行するので、発電設備１の運転状態を意識することなく、失火の発生を精度よく検出することができる。
【００６１】
（制御装置のハードウェア構成）
図９は、本発明の一実施形態に係る制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
以下、図９を参照して、制御装置１３のハードウェア構成の一例について説明する。
図９に示すように、コンピュータ９００は、ＣＰＵ９０１、主記憶装置９０２、補助記憶装置９０３、インタフェース９０４を備える。
上述の制御装置１３は、コンピュータ９００に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置９０３に記憶されている。ＣＰＵ９０１は、プログラムを補助記憶装置９０３から読み出して主記憶装置９０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、制御装置１３が各種処理に用いる記憶領域を主記憶装置９０２に確保する。また、ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、処理中のデータを記憶する記憶領域を補助記憶装置９０３に確保する。
【００６２】
補助記憶装置９０３の例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、半導体メモリ等が挙げられる。補助記憶装置９０３は、コンピュータ９００のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース９０４又は通信回線を介してコンピュータ９００に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９００が当該プログラムを主記憶装置９０２に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、補助記憶装置９０３は、一時的でない有形の記憶媒体である。
【００６３】
また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。
更に、当該プログラムは、前述した機能を補助記憶装置９０３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【００６４】
（作用効果）
以上のように、本実施形態に係る制御装置１３は、自立運転又は系統連系運転を行う発電設備１のエンジン１０を制御する制御装置１３であって、回転数が所定値以下に低下した場合に、ガスカットを行って所定時間の第１の失火予備動作期間に入る第１失火予備動作処理部１３２と、第１の失火予備動作期間中において、回転数が回復しない場合にエンジン１０を停止させる第１エンジン停止処理部１３３と、出力が所定値以下に低下した場合に、ガスカットを行って所定時間の第２の失火予備動作期間に入る第２失火予備動作処理部１３５と、第２失火予備動作期間中において、出力が回復せず、且つ、回転数に変動がない場合にエンジン１０を停止させる第２エンジン停止処理部１３６と、を備える。
このようにすることで、制御装置１３は、発電設備１の運転状態が自立運転及び系統連系運転の何れであっても、回転数又は出力に基づいて失火が発生した可能性があることを検出することができる。例えば自立運転時は出力の低下速度が遅いため、第２失火予備動作処理部１３５が失火の可能性ありと判断するまでに長時間かかる可能性がある。しかしながら、同時に第１失火予備動作処理部１３２が回転数の監視を行っているので、失火により回転数の低下が発生する自立運転時においては、第１失火予備動作処理部１３２が第２失火予備動作処理部１３５よりも早く失火の可能性の有無を判断することができる。また、系統連系運転時は回転数が定格回転数に維持されてしまうので、第１失火予備動作処理部１３２が失火の有無を検出することが困難である。しかしながら、同時に第２失火予備動作処理部１３５が出力の監視を行っているので、失火による急激な出力の低下が発生する系統連系運転時においては、第２失火予備動作処理部１３５が失火の可能性の有無を判断することができる。このように、第１失火予備動作処理部１３２及び第２失火予備動作処理部１３５が並行して異なるパラメータを監視しているので、制御装置１３は運転状態を認識することなく、失火が発生した可能性の有無を精度よく検出することができる。
また、制御装置１３は、失火の可能性がありと判断した場合、ガスカットによる失火予備動作を行うことにより、エンジン１０へのガス供給が過剰となり機器が故障してしまうことを抑制することができる。
更に、制御装置１３は、第１又は第２の失火予備動作期間中に回転数又は出力が回復したか否かを監視することにより、失火の発生が確定的であることを精度よく判断して、エンジン１０を安全に停止させることができる。
このように、制御装置１３は、発電設備１の運転状態が自立運転であるか系統連系運転であるかに関わらず、それぞれの運転状態に適した失火対応運転を行うことが可能である。
【００６５】
また、制御装置１３は、第１の失火予備動作期間中において、回転数が回復した場合にガスカットを解除して第１の失火予備動作期間を終了させる第１回復処理部１３４を更に備える。
このようにすることで、制御装置１３は、例えば自立運転時に負荷変動により一時的に回転数が低下した場合、ガスカットを解除して平常運転に復帰させることができる。これにより、制御装置１３は、回転数の低下が失火によるものであるか、失火以外の原因によるものであるかを精度よく判断し、発電設備１が誤って停止されることを抑制することができる。また、制御装置１３は、失火発生の可能性があると判断した時点でガスカットによる失火予備動作を行い、失火ではないと判断できてからガスカットを解除することにより、失火であるか否かが確定するまでの期間においてガスの供給過剰で発電設備１の機器が故障してしまうことを抑制することができる。
【００６６】
また、制御装置１３は、第２の失火予備動作期間中において、出力が回復した場合にガスカットを解除して第２の失火予備動作期間を終了させる第２回復処理部１３７を更に備える。
このようにすることで、制御装置１３は、例えば系統連系運転時に発電設備１が電力系統から遮断されたことにより一時的に出力が低下した場合、ガスカットを解除して平常運転に復帰させることができる。これにより、制御装置１３は、出力の低下が失火によるものであるか、失火以外の原因によるものであるかを精度よく判断し、発電設備１が誤って停止されることを抑制することができる。また、制御装置１３は、失火発生の可能性があると判断した時点でガスカットによる失火予備動作を行い、失火ではないと判断できてからガスカットを解除することにより、失火であるか否かが確定するまでの期間においてガスの供給過剰で発電設備１の機器が故障してしまうことを抑制することができる。
【００６７】
また、出力の所定値には、自立運転時における最小出力値（図４）よりも小さい値が設定される。これにより、制御装置１３は、自立運転時における負荷変動に伴う出力の低下と、系統連系運転時における失火に伴う出力の低下とを精度よく判別することができる。このため、制御装置１３は、発電設備１の運転状態が自立運転であるか系統連系運転であるかに関わらず、失火の発生を検出することができる。
【００６８】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、これらに限定されることはなく、多少の設計変更等も可能である。
例えば、上述の実施形態において、確定時間Ｐ１及び確定時間Ｐ２は、何れも「５０ｍｓ」に設定される例について説明したが、これに限られることはない。他の実施形態では、確定時間Ｐ１と確定時間Ｐ２とには、同じ値が設定されてもよいし、異なる値が設定されてもよく、発電設備１が有する機器の機種、性能等に応じて任意の値が設定される。
【符号の説明】
【００６９】
１  発電設備
２  電力系統
１０  エンジン
１１  発電機
１１Ａ  電力計
１１Ｂ  回転数計測センサ
１２  ガス供給部
１３  制御装置
１３１  計測値取得部
１３２  第１失火予備動作処理部
１３３  第１エンジン停止処理部
１３４  第１回復処理部
１３５  第２失火予備動作処理部
１３６  第２エンジン停止処理部
１３７  第２回復処理部
１４  出力軸
１５、１６  遮断器
【図１】
2019196757.tif 000003
【図２】
2019196757.tif 000004
【図３】
2019196757.tif 000005
【図４】
2019196757.tif 000006
【図５】
2019196757.tif 000007
【図６】
2019196757.tif 000008
【図７】
2019196757.tif 000009
【図８】
2019196757.tif 000010
【図９】
2019196757.tif 000011