(57)【要約】【課題】発電装置から電力を生成する緊急電源を備えることにより、制御電源が停止しても安全に発電装置を停止させることが可能な電力設備を提供する。【解決手段】電力設備１０は、発電装置１と、制御装置２と、制御電源３と、緊急電源４と、インターロック部５と、を備える。発電装置１はエンジン６と発電機７とを有する。制御装置２は、発電装置１を安全に停止させるための停止信号をエンジン６に送る。制御電源３は、制御装置２に電源を供給する。緊急電源４は、エンジン６に連結された小型発電機からなり、制御電源３の停止時に制御装置２に電源を供給する。インターロック部５は制御電源３及び緊急電源４に取り付けられる開閉器８、９を有しており、制御電源３側の開閉器８が開放時のみ緊急電源４側の開閉器９が投入可能となる。【選択図】図１
2019030197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源からの動力を受けて発電する発電装置と、
前記発電装置を安全に停止させるための停止信号を前記動力源に送る制御装置と、
前記制御装置に電源を供給する制御電源と、
前記制御電源の停止時に前記制御装置に電源を供給する緊急電源と、
前記制御電源及び前記緊急電源のそれぞれに接続される開閉器を有し前記制御電源側の開閉器の開放時のみ前記緊急電源側の開閉器を投入可能とさせるインターロック部と、
を備えた電力設備。
【請求項２】
前記緊急電源は、前記発電装置の動力源を用いて発電するように構成した請求項１に記載の電力設備。
【請求項３】
前記緊急電源は、発電設備、受配電設備及び回転型周波数変換装置の少なくとも１つに取り付ける発電機である請求項１又は２に記載の電力設備。
【請求項４】
前記動力源は燃料ポンプを有しており、
前記燃料ポンプには遮断弁を設置し、
前記遮断弁は、通常時には開状態となり前記制御電源の停止時には閉状態となる請求項１〜３のいずれかに記載の電力設備。
【請求項５】
前記遮断弁は前記制御電源の電力により吸引力を発揮する電磁石を有しており、前記電磁石の吸引力により開状態となり、前記制御電源の停止時には前記電磁石の吸引力の喪失により閉状態となる請求項４に記載の電力設備。
【請求項６】
前記遮断弁は前記緊急電源の電力により吸引力を発揮する電磁石を有しており、前記電磁石の吸引力により開状態となり、前記緊急電源の停止時には前記電磁石の吸引力の喪失により閉状態となる請求項４又は５に記載の電力設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発電装置に停止信号を出力する制御装置及び制御装置に電源を供給する制御電源を備えた電力設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発電設備や受配電設備などの電力設備には、発電装置が配置されている。発電装置は、動力源と、動力源から動力を受けて発電する発電機とからなる。発電装置では、ヒートソークによる熱害を避けることが重要である。そのため、装置の停止に際しては、冷却ファンや燃料ポンプなどを所定の時間、動作を継続させ、機器の温度がある程度下げてから装置を停止させる必要がある。冷却ファンや燃料ポンプは、動力源に組み込まれている場合もあるし、もしくは動力源とは別途設置された発電装置に設けられている場合もある。
【０００３】
例えば、ディーゼル発電装置では、負荷給電を行った後に、エンジン冷却のため冷却運転の時間を設ける必要がある。したがって、ディーゼル発電装置では、発電装置の停止スイッチを作動させた後も、シャフトの回転が完全に停止するまでは、冷却ファンや燃料ポンプの動作を継続させる必要がある。
【０００４】
そこで、発電装置には、発電装置を安全に停止させるための停止信号を動力源に送る制御装置と、制御装置に電源を供給する制御電源が必須となっている。発電装置の停止スイッチを作動させた場合、制御装置は、動力源に対し予め決められた時間だけ電力供給を行ってから、動力源に停止信号を送る。この停止信号が動力源に正常に送出されない場合、発電装置は運転を不要に継続し、例えば火災等の場合に危険な状態になることも想定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１１３２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、電力設備には保護継電器が設置されているが、火災や事故などが発生して保護継電器が動作すると、前述した制御装置への電力供給も停止を余儀なくされる。このため、一般的に制御装置は、電力が供給されない状態でも制御電源供給を継続する必要があり、蓄電池などを制御電源として備えている。この制御電源が停止した場合、保護継電器は電源を喪失したことになり、系統が無保護状態に陥ってしまうおそれがある。
【０００７】
系統が無保護状態に陥った場合、発電装置を停止することが求められるが、そもそも制御電源が停止したことで無保護状態に陥っているので、制御電源は喪失状態にある。つまり、制御装置は制御電源から電源供給がなされていない。したがって、制御装置は、停止信号を送信したり、動力源のファンやポンプなどを所定の時間だけ継続動作させたりすることができず、発電装置を安全に停止させることが困難となっていた。そのため、制御装置を動作させる電源を多重化しておき、従来からある制御電源を失ったとしても、発電装置に停止信号を送付して発電装置が発電し続けることを防ぐことが要請されている。
【０００８】
本発明の実施形態は、以上の点を鑑みて提案されたものであり、発電装置から電力を生成する緊急電源を備えることにより、制御電源が停止しても安全に発電装置を停止させることが可能な電力設備を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本実施形態の電力設備は、（１）〜（５）の構成要素を備える。
（１）動力源からの動力を受けて発電する発電装置。
（２）前記発電装置を安全に停止させるための停止信号を前記動力源に送る制御装置。
（３）前記制御装置に電源を供給する制御電源。
（４）前記制御電源の停止時に前記制御装置に電源を供給する緊急電源。
(５)前記制御電源及び前記緊急電源に取り付けられる開閉器を有し前記制御電源側の開閉器が開放時のみ前記緊急電源側の開閉器を投入可能とさせるインターロック部。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態の構成を示すブロック図（通常時）
【図２】第１の実施形態の構成を示すブロック図（制御電源の停止時）
【図３】第１の実施形態のフローチャート
【図４】他の実施形態の構成を示すブロック図（制御電源及び緊急電源の停止時）
【図５】他の実施形態のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［１］第１の実施形態
［構成］
第１の実施形態の構成について図１及び図２のブロック図を参照して説明する。図１は通常時を、図２は制御電源の停止時を、それぞれ示しており、太線部分は通電部分を示している。
【００１２】
［構成の概要］
図１、図２に示すように、第１の実施形態に係る電力設備１０には、発電装置１と、制御装置２と、制御電源３と、緊急電源４と、インターロック部５と、が設けられている。発電装置１は、例えば、負荷１９に電力を供給する非常用発電装置である。発電装置１には、動力源であるエンジン６と、エンジン６からの動力を受けて発電する発電機７とが設置されている。発電機７には負荷１９が接続される。
【００１３】
制御装置２は、発電装置１を安全に停止させるための停止信号をエンジン６に送る装置である。制御電源３及び緊急電源４は共に制御装置２に電源供給するものであるが、緊急電源４は制御電源３の停止時に制御装置２に電源を供給するようになっている。インターロック部５は、制御電源３及び緊急電源４のそれぞれに接続される開閉器８、９を有している。
【００１４】
［発電装置］
発電装置１の構成について説明する。エンジン６には燃料ポンプ１２や燃料タンク１３などが設置されている。燃料ポンプ１２及び燃料タンク１３は、配管１４によって連結されており、配管１４を通じて燃料タンク１３から燃料ポンプ１２に燃料が送られる。エンジン６の燃料としては、Ａ重油や軽油などが代表的である。また、エンジン６には図示しないが、ファンやオイルポンプなども設置されている。ファンやオイルポンプなどは、発電装置１の停止に際して、予め決められた時間だけ、動作の継続が必要となる構成要素である。
【００１５】
エンジン６及び発電機７はシャフト１１によって連結されている。シャフト１１は、エンジン６からの回転力を発電機７側に伝達する回転軸である。発電装置１に組み込まれたエンジン６が、制御装置２から停止信号を受信してから、発電機７が停止するまでに要する時間は、通常３０〜６０秒程度である。
【００１６】
燃料ポンプ１２と燃料タンク１３を繋ぐ配管１４の途中には、遮断弁１５が設置されている。遮断弁１５は、電磁石１６と、配管１４を仕切る仕切り板１７とを有している。電磁石１６は配管１４の外周部に配置される。電磁石１６は、制御電源３に接続されて、制御電源３からの電力を受けると、吸引力を発揮して、仕切り板１７をほぼ水平な状態に保持するようになっている。この状態が遮断弁１５の開状態である。
【００１７】
仕切り板１７は、上縁部を支軸として、配管１４の内壁に回動自在に取り付けられている。仕切り板１７の先端部には、仕切り板１７の長手方向から略Ｌ字状に屈曲した屈曲部１８が形成されている。仕切り板１７は、ほぼ水平な状態で、屈曲部１８の端面が配管１４内を流れる燃料を受けると、支軸を中心にして、配管１４を塞ぐ方向に回転するように付勢される。仕切り板１７が配管１４に流れる燃料を遮った状態が遮断弁１５の閉状態である。
【００１８】
［制御装置］
制御装置２は、発電装置１の停止スイッチを作動させた場合に、動力源であるエンジン６を所定の時間だけ継続動作させ、所定時間経過後に、発電装置１を安全に停止させるための停止信号を、エンジン６に送る。制御装置２は、インターロック部５を組み込んだ装置である。
【００１９】
［制御電源］
制御電源３は、例えば、ＤＣ電源からなる。制御電源３は、インターロック部５を介してエンジン６及び遮断弁１５の電磁石１６に接続されている。また、制御電源３は、遮断弁１５の電磁石１６に電力を供給する。さらに、制御電源３には、制御電源３の有無を判定する保護継電器（図示せず）が接続されている。
【００２０】
［緊急電源］
緊急電源４は、例えば、小型の発電機であり、エンジン６に連結されたシャフト１１から回転力を得ることで電力を生成する電源である。緊急電源４は、エンジン６の大きさに依存せず、制御装置２に電源を供給することができればよく、ＤＣ電源並みのスペックでである。
【００２１】
緊急電源４は、Ａ／Ｄ変換器２０を介してインターロック部５に接続されている。緊急電源４は、インターロック部５により制御電源３とインターロックが組まれることで、制御電源３の動作中は動作せず、制御電源３が停止した場合にのみ、制御装置２に電源を供給する。前述したように、エンジン６が制御装置２から停止信号を受信してから発電機７が停止するまでの所要時間は、通常３０〜６０秒程度である。そのため、エンジン６が制御装置２から停止信号を受信していたとしても、この間のシャフト１１からの回転力によって、緊急電源４は電力を生成することが可能である。
【００２２】
［インターロック部］
インターロック部５には、開閉器８、９が設けられている。開閉器８は制御電源３に接続され、開閉器９はＡ／Ｄ変換器２０を介して緊急電源４に接続されている。インターロック部５では、制御電源３側の開閉器８が開放された時のみ、緊急電源４側の開閉器９が投入可能となる。
【００２３】
［作用］
上記の構成を有する第１の実施形態の動作について、図３のフローチャートを用いて説明する。火災や事故などが発生して図示しない保護継電器が動作すると（Ｓ０１）、制御電源３の有無を判定する（Ｓ０２）。
【００２４】
制御電源３が「有り」の場合には（Ｓ０２のＹＥＳ）、制御電源３から電源を供給される制御装置２が発電装置１のエンジン６に停止信号を送信する（図１の状態）。これによりエンジン６のファンやオイルポンプは、所定の時間、動作を継続した後、停止動作に移行する（Ｓ０３）。
【００２５】
制御電源３が「無し」の場合は（Ｓ０２のＮＯ）、インターロック部５は制御電源３側の開閉器８を開放する（Ｓ０４）。このため、インターロック部５では、緊急電源４側の開閉器９が投入可能となり、緊急電源４に自動的に切り換える（Ｓ０５）。したがって、緊急電源４が制御電源３に代わって制御装置２に電源を供給する（図２の状態）。
【００２６】
これにより、制御装置２は発電装置１のエンジン６に対し停止信号を送信することが可能となり、停止信号を受けたエンジン６のファンやオイルポンプは、所定の時間、動作を継続した後、停止動作に移行する（Ｓ０３）。このとき、緊急電源４は、シャフト１１からの回転力により動作して電力を生成するので、シャフト１１の回転が続く限り(エンジン６が停止信号を受信してから３０〜６０秒程度)、発電可能である。
【００２７】
また、制御電源３が「無し」の場合は（Ｓ０２のＮＯ）、遮断弁１５は閉状態となる。すなわち、制御電源３からの電気の供給が停止すると、電磁石１６が励磁力を失う。このとき、屈曲部１８に配管１４内の燃料の流れが当たることで、水平状態にあった仕切り板１７が垂直になるように回転し、仕切り板１７が配管１４を遮蔽する（図２の状態）。したがって、遮断弁１５は閉状態となり（Ｓ０６）、エンジン６への燃料供給を強制的に停止することができる（Ｓ０７）。
【００２８】
［効果］
第１の実施形態に係る電力設備１０は、エンジン６を有する発電装置１と、停止信号をエンジン６に送る制御装置２と、制御装置２に電源を供給する制御電源３と、制御電源３の停止時に制御装置２に電源を供給する緊急電源４と、インターロック部５と、を有している。
【００２９】
以上のような第１の実施形態では、インターロック部５によって制御電源３と緊急電源４との間でインターロックが組まれており、制御電源３が停止した場合に緊急電源４に自動的に切り換えることができる。緊急電源４はエンジン６のシャフト１１から回転力を受けて発電することが可能である。すなわち、緊急電源４はＡ／Ｄ変換器１０を介することで、シャフト１１が回転している間は常に直流を発生させる。
【００３０】
そのため、本実施形態では、火災や事故などの発生により保護継電器が動作して制御電源３の有無を確認し、制御電源３が喪失したと判断した場合には、停止した制御電源３に代わり、緊急電源４が制御装置２に電源を供給することができる。したがって、制御装置２は発電装置１に停止信号を送ることができる。
【００３１】
このように、第１の実施形態では制御電源３の喪失時には緊急電源４に切り換えることで、制御装置２への電源供給が可能であり、制御装置２は常に発電装置１へ停止信号を送ることができる。すなわち、制御電源３を失った発電装置１を停止させようとする場合に、発電装置１は、緊急電源４から電源供給される制御装置２から停止信号を受け取ることができ、発電装置１が発電し続けることはない。したがって、発電装置１は、所定の時間だけエンジン６のファンやオイルポンプなどを動作させてから、安全に停止動作を行うことが可能である。
【００３２】
（２）また、第１の実施形態では、エンジン６の配管１４には遮断弁１５を設置している。遮断弁１５は、通常時には開状態となり、制御電源３の停止時には閉状態となる。そのため、遮断弁１５は、エンジン６への燃料供給を強制的に停止させることが可能であり、発電装置１に対する後備保護が実現する。
【００３３】
（３）さらに、第１の実施形態において、エンジン６からの動力を受けて発電する緊急電源４を設ける他は、既存の回路構成を利用して、安全に発電装置１を停止させることができる。このような第１の実施形態によれば、低コストで安全性を高めることができる。
【００３４】
［２］他の実施形態
上記の実施形態は、一例であって、発明の範囲を限定するものではなく、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【００３５】
すなわち、制御電源や緊急電源などの構成や仕様などは適宜選択可能である。例えば、制御電源はＤＣ電源に限らず、ＡＣ電源であってもよい。また、遮断弁の構成も適宜変更可能である。例えば、仕切り板にハンドルを取り付けて、遮断弁を閉状態から開状態に手動で戻すようにしてもよい。
【００３６】
また、緊急電源は、発電設備、受配電設備あるいは回転型周波数変換装置のいずれか、あるいは複数の電力設備に取り付けられる発電機であってもよい。緊急電源は、制御電源を多重化することを目的とした電源であり、簡単な構成のバックアップ電源であることが望ましく、小型発電機の他に、ＤＣ電源、蓄電池、コンデンサトリップ装置などであってもよい。
【００３７】
また、上記の第１の実施形態では、制御電源３が、遮断弁１５の電磁石１６に電力を供給していたが、図４に示すように、制御電源３に代えて、緊急電源４が、遮断弁１５の電磁石１６に電力を供給するようにしてもよい。この場合、図５のフローチャートに示すように、制御電源３の動作が停止した場合に（Ｓ０２のＮＯ）、緊急電源４が電力を発生しているか否かを確認する（Ｓ１０）。このとき、緊急電源４が電力を発生していれば（Ｓ１０のＹＥＳ）、インターロック部５は制御電源３側の開閉器８を開放する（Ｓ０４）。
【００３８】
このため、インターロック部５では、緊急電源４側の開閉器９が投入可能となり、緊急電源４に自動的に切り換えられる（Ｓ０５）。したがって、緊急電源４が制御電源３に代わってエンジン６に停止信号を送ることができる。これによりエンジン６は停止動作に移行して（Ｓ０３）、緊急電源４がエンジン６のファンやオイルポンプに所定の時間継続して電力を供給する。
【００３９】
一方、緊急電源４が電力を発生していなければ（Ｓ１０のＮＯ）、遮断弁１５が閉状態となる。すなわち、緊急電源４からの電気の供給が停止すると、電磁石１６が励磁力を失う。このとき、屈曲部１８に配管１４内の燃料の流れが当たることで、水平状態にあった仕切り板１７が垂直になるように回転し、仕切り板１７が配管１４を遮蔽する（図４の状態）。したがって、遮断弁１５は閉状態となり（Ｓ０６）、エンジン６への燃料供給を強制的に停止することができる（Ｓ０７）。
【００４０】
このような実施形態では、緊急電源４が電力を発生しているか否かを確認した上で、緊急電源４が停止した場合には、遮断弁１５が閉状態となる。そのため、制御電源３の停止時に遮断弁１５が閉状態となる場合に比べて、緊急電源４が電力を発生しているのであれば、遮断弁１５は開状態を継続することができ、燃料供給の強制的な停止を回避することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１…発電装置
２…制御装置
３…制御電源
４…緊急電源
５…インターロック部
６…エンジン
７…発電機
８、９…開閉器
１０…電力設備
１１…シャフト
１２…燃料ポンプ
１３…燃料タンク
１４…配管
１５…遮断弁
１６…電磁石
１７…仕切り板
１８…屈曲部
１９…負荷
２０…Ａ／Ｄ変換器
【図１】
2019030197.tif 000003
【図２】
2019030197.tif 000004
【図３】
2019030197.tif 000005
【図４】
2019030197.tif 000006
【図５】
2019030197.tif 000007