(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定されている運転条件に基づいて稼働するコージェネレーション設備及び該コージェネレーション設備の操作を支援する操作支援設備を備えるコージェネレーション監視制御システムにおいて、
前記コージェネレーション設備及び操作支援設備間を公衆通信網にて接続する接続手段を備え、
前記コージェネレーション設備は、
稼働状況を示す稼働状況情報を記録する手段と、
自設備の異常を検出する検出手段と
を備え、
前記接続手段は、前記検出手段が異常を検出した場合に接続すべくなしてあり、
前記コージェネレーション設備は、更に、前記検出手段が異常を検出した場合に、稼働状況情報を前記操作支援設備へ送信する手段を備え、
前記操作支援設備は、
異常停止時の稼働状況情報に係るパターンを予め記録している記録手段と、
受信した稼働状況情報が、記録しているパターンと一致又は類似する場合に、稼働状況情報に応じた処置を示す処置信号を前記コージェネレーション設備へ送信する手段と
を備え、
前記コージェネレーション設備は、更に、受信した処置信号に基づき異常に対する処置を行う手段を備える
ことを特徴とするコージェネレーション監視制御システム。
【請求項２】
コージェネレーション設備の操作を支援する操作支援設備において、
前記コージェネレーション設備と公衆通信網にて接続する接続手段と、
前記コージェネレーション設備の稼働状況を示す稼働状況情報を受信する手段と、
異常停止時の稼働状況情報に係るパターンを予め記録している記録手段と、
受信した稼働状況情報が、記録しているパターンと一致又は類似する場合に、稼働状況情報に応じた処置を示す処置信号を前記コージェネレーション設備へ送信する手段と
を備えることを特徴とする操作支援設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コージェネレーション設備を操作するためのコージェネレーション監視制御システム、及びそのシステムに用いられる操作支援設備に関し、特にコージェネレーション設備に対する遠隔操作を行うためのコージェネレーション監視制御システム及び操作支援設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスエンジン及びガスタービン等の自家発電機により電力を発生させるとともに、発電時に発生する廃熱を空調及び給湯等の設備用のエネルギとして有効活用するコージェネレーション設備は、自家発電することで電力会社から購入する商用電力量を減らすとともに、廃熱の有効利用により総合的なエネルギ効率が高まることから、工場、各種事業所、及び集合住宅等の様々なエネルギ消費施設に導入され拡大普及が進んでいる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらコージェネレーション設備を導入した様々なエネルギ消費施設の中には、コージェネレーション設備の運転及び保守等の管理を行う技術担当者を確保していないエネルギ消費施設もあり、また担当者を確保しているエネルギ消費施設においても必ずしも２４時間体制で常駐しているとは限らない。
このため停電及び冷却水温度上昇等の各種要因により、コージェネレーション設備が非常停止することがあった場合でも、対応することができず、場合によっては非常停止していることにさえ気付かず放置されるという状況が発生する可能性があるという問題がある。
【０００４】
非常停止していることに気付かない場合、例えば商用電力の購入量が増加することにより経済的な負担が増すという問題があり、更には購入量が電力会社と契約している所定量を超えて、違約金が発生するという問題にもつながる。
そして経済的な負担だけでなく、対応が遅れることによる設備上の障害も新たに発生することが予想される。
【０００５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、コージェネレーション設備の遠隔操作を支援する操作支援設備をインターネット等の公衆通信網を介してコージェネレーション設備に接続し、コージェネレーション設備から公衆通信網を介して自動的に送信される稼働状況を示す稼働状況情報に基づいて異常を解析した上で、コージェネレーション設備の再起動及び運転条件の変更等の処置を遠隔操作にて行うことにより、エネルギ消費設備にて技術担当者が不在の状況下においても異常を検出し、応急処置等の一次対応を行い、商用電力の購入量の増加及び違約金の発生等の経済負担の不要な増加を防止し、設備上の障害の発生を抑制するコージェネレーション監視制御システム、及びそのシステムに用いられる操作支援設備の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係るコージェネレーション監視制御システムは、設定されている運転条件に基づいて稼働するコージェネレーション設備及び該コージェネレーション設備の操作を支援する操作支援設備を備えるコージェネレーション監視制御システムにおいて、前記コージェネレーション設備及び操作支援設備間を公衆通信網にて接続する接続手段を備え、前記コージェネレーション設備は、稼働状況を示す稼働状況情報を記録する手段と、自設備の異常を検出する検出手段とを備え、前記接続手段は、前記検出手段が異常を検出した場合に接続すべくなしてあり、前記コージェネレーション設備は、更に、前記検出手段が異常を検出した場合に、稼働状況情報を前記操作支援設備へ送信する手段を備え、前記操作支援設備は、異常停止時の稼働状況情報に係るパターンを予め記録している記録手段と、受信した稼働状況情報が、記録しているパターンと一致又は類似する場合に、稼働状況情報に応じた処置を示す処置信号を前記コージェネレーション設備へ送信する手段とを備え、前記コージェネレーション設備は、更に、受信した処置信号に基づき異常に対する処置を行う手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
第１発明に係るコージェネレーション監視制御システムでは、インターネット等の公衆通信網を介してコージェネレーション設備の遠隔操作を実現することにより、コージェネレーション設備を導入している工場、各種事業所、及び集合住宅等の様々なエネルギ消費施設にて、コージェネレーション設備の運転及び保守等の管理を行う技術担当者が不在である状況下においても、コージェネレーション設備を操作し、安定した稼働状況を確保することが可能である。またコージェネレーション設備の運転及び保守等の管理を行う技術担当者が不在である状況下においても、異常を検出して応急処置等の一次対応を行うことにより、例えばコージェネレーション設備が非常停止した場合でも、電力会社から購入する商用電力量の増加及びそれに伴う違約金の発生等の経済負担の不要な増加を防止することが可能であり、また対応が遅れることによる設備上の障害の発生を抑制することが可能であり、更にはコージェネレーション設備及び操作支援設備を接続するのは異常を検出した場合だけであるので、常時接続している場合と比べて通信負荷を低減することが可能である。更に異常発生前後の稼働状況情報に基づいて、自動又は手動にて異常を判断し、その結果に基づき処置信号を操作支援設備からコージェネレーション設備へ送信することにより、異常の状況判断を行う精度を向上させ、適切な処置を行うことが可能である。
【００１８】
第２発明に係る操作支援設備は、コージェネレーション設備の操作を支援する操作支援設備において、前記コージェネレーション設備と公衆通信網にて接続する接続手段と、前記コージェネレーション設備の稼働状況を示す稼働状況情報を受信する手段と、異常停止時の稼働状況情報に係るパターンを予め記録している記録手段と、受信した稼働状況情報が、記録しているパターンと一致又は類似する場合に、稼働状況情報に応じた処置を示す処置信号を前記コージェネレーション設備へ送信する手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
第２発明に係る操作支援設備では、インターネット等の公衆通信網を介してコージェネレーション設備の遠隔操作を実現することにより、コージェネレーション設備を導入している工場、各種事業所、及び集合住宅等の様々なエネルギ消費施設にて、コージェネレーション設備の運転及び保守等の管理を行う技術担当者が不在である状況下においても、異常を検出して応急処置等の一次対応を行うことにより、例えばコージェネレーション設備が非常停止した場合でも、電力会社から購入する商用電力量の増加及びそれに伴う違約金の発生等の経済負担の不要な増加を防止することが可能であり、また対応が遅れることによる設備上の障害の発生を抑制することが可能であり、更にはコージェネレーション設備及び操作支援設備を接続するのは異常を検出した場合だけであるので、常時接続している場合と比べて通信負荷を低減することが可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は本発明のコージェネレーション監視制御システムの概念を示す説明図である。
図中１０，１０，…は、工場、各種事業所、及び集合住宅等の様々なエネルギ消費施設に設置されたコージェネレーション設備であり、コージェネレーション設備１０は、ガスエンジン及びガスタービン等の自家発電機により電力を発生させるとともに、発電時に発生する廃熱を空調及び給湯等の設備用のエネルギとする稼働部１１０、並びに稼働部１１０の制御及び通信等の管理を行う制御部１２０を備えている。
【００２１】
コージェネレーション設備１０は、制御部１２０によりインターネット等の公衆通信網ＮＷに接続しており、公衆通信網ＮＷにはコージェネレーション設備１０の遠隔操作を支援する操作支援設備２０が接続されている。
操作支援設備２０は、公衆通信網ＮＷに接続する通信部２１０、各種サーバを含む処理部２２０、及び遠隔操作支援に関する処理を行う操作支援部２３０を備えている。
【００２２】
図２は本発明のコージェネレーション監視制御システムが備えるコージェネレーション設備１０の構成を模式的に示すブロック図である。
コージェネレーション設備１０が備える稼働部１１０は、ガスエンジン発電機１１１を備え、ガスエンジン発電機１１１は、一次エネルギとして供給されるガスを燃料として発電を行い、得られた電力は二次エネルギとして第１遮断器１１２ａ及び第２遮断器１１２ｂを介して電力負荷ＥＬへ送られる。
またガスエンジン発電機１１１の発電時に発生した廃熱は、二次エネルギとなる高温蒸気等の温熱として、熱交換器１１３及び暖房設備等の温熱負荷ＨＬへ送られる。また熱交換器１１３には、必要に応じて冷却塔１１４が取り付けられている。
なお電力負荷ＥＬには、ガスエンジン発電機１１１から送られる電力以外に、電力会社から購入する電力が第３遮断器１１２ｃを介して供給されている。
【００２３】
制御部１２０は、記録されている設定値及び稼働プログラムにて設定されている運転条件に基づいて稼働部１１０を制御するシーケンサ制御盤１２１及びＰＬＣ(Programmable Logic Controller) １２２を備え、シーケンサ制御盤１２１及びＰＬＣ１２２にて制御される稼働部１１０の稼働状況を示す稼働状況情報は、クライアント用コンピュータを用いた情報処理装置１２３にて記録される。
情報処理装置１２３では、電力会社から購入する電力及びガスエンジン発電機１１１が発電する電力等の稼働部１１０の稼働状況情報に基づいて、稼働部１１０の異常停止等の異常を検出することができ、また外部からの信号に基づき、シーケンサ制御盤１２１及びＰＬＣ１２２を介して稼働部１１０の各種設定値の変更及び一時停止した稼働部１１０の再起動等の処置を行う。
また情報処理装置１２３は、ダイアルアップルータ等の接続装置１２４により公衆通信網ＮＷに接続し、公衆通信網ＮＷを介して操作支援設備２０と、稼働情報の送信及び各種信号の受信等の通信処理を行う。
なお制御部１２０を構成するＰＬＣ１２２、情報処理装置１２３、及び接続装置１２４は、ＬＡＮ等の第１内部通信網ＮＷｉ１にて接続されている。
【００２４】
図３は本発明のコージェネレーション監視制御システムが備える操作支援設備２０の構成を模式的に示すブロック図である。
操作支援設備２０が備える通信部２１０は、ルータ等の接続装置２１１及び情報の送受信を制限するファイアウォール２１２を有し、また通信部２１０により、処理部２２０及び操作支援部２３０を接続する第２内部通信網ＮＷｉ２は、公衆通信網ＮＷに接続されている。
処理部２２０は、ゲートウェイサーバ、データベースサーバ、及びＷＷＷサーバ等の各種サーバ２２１，２２１，…を有し、各種サーバにより様々な処理を行う。
【００２５】
操作支援部２３０は、クライアント用コンピュータを利用した一又は複数台のコンピュータからなり、ＣＰＵ２３１、各種プログラム及びデータ等の情報を記録する記録手段２３２、ＣＰＵ２３１の処理により発生するデータを一時的に記憶する主記憶手段２３３、マウス及びキーボード等の入力手段２３４、モニタ及びプリンタ等の出力手段２３５、並びに第２内部通信網ＮＷｉ２に接続するＬＡＮボード等の接続手段２３６を備えている。
【００２６】
操作支援設備２０には、工場、各種事業所、及び集合住宅等の様々なエネルギ消費施設に設置されたコージェネレーション設備１０，１０，…に関する情報が記録されているため、情報の漏洩及び改竄を防止するファイアウォール２１２が必要不可欠であり、またファイアウォール２１２を用いることにより、公衆通信網ＮＷを利用した広範囲に分布するコージェネレーション設備２０，２０，…を管理する安価なシステムを構築することが可能となる。
【００２７】
次に本発明のコージェネレーション監視制御システムにおけるコージェネレーション設備１０及び操作支援設備２０の処理を図４に示すフローチャートを用いて説明する。
コージェネレーション設備１０が備える情報処理装置１２３では、稼働部１１０から所定の周期で送信される稼働状況を示す稼働状況情報を記録し（ステップＳ１）、記録している稼働状況情報に基づいて、停電及び冷却水温度上昇等の各種要因により、稼働部１１０の停止等の異常発生の有無を検出しており、異常の発生を検出した場合（ステップＳ２）、接続装置１２４により公衆通信網ＮＷとの通信を確立し（ステップＳ３）、異常が発生していると判断した時点の前後の所定期間分の稼働状況情報を操作支援設備２０へ送信する（ステップＳ４）。
【００２８】
なお情報処理装置１２３にて、稼働状況情報から異常の発生を検出するのではなく、稼働部１１０にて、例えば発電状況及び温度等の情報に基づいて異常を検出し、緊急停止処理等の異常処理を行う場合に、異常停止信号を稼働部１１０から情報処理装置１２３へ送り、情報処理装置１２３では、受け取った異常停止信号に基づいて異常を検出するようにしてもよい。
【００２９】
操作支援設備２０では、稼働状況情報を受信し（ステップＳ５）、受信した稼働状況情報を操作支援部２３０が備える出力手段２３５から出力する（ステップＳ６）。
操作支援部２３０を操作する操作者は、出力手段２３５から出力された稼働状況情報を確認して、確認した稼働状況情報より発生している異常を判断し、再起動及び運転条件の変更等の処置を示す処置信号を、操作支援部２３０に入力する。
また稼働部１１０の要部を撮像する撮像装置及び要部の集音を行う集音装置をコージェネレーション設備１０に配設し、得られた画像情報及び／又は音声情報を、公衆通信網ＮＷを介して操作支援設備２０へ送信し、操作支援部２３０から出力することで、操作者が実施すべき処置を判断することができるようにしてもよい。
【００３０】
操作支援部２３０では、処置信号の入力を受け付け（ステップＳ７）、受け付けた処置信号をコージェネレーション設備１０へ送信する（ステップＳ８）。
なお問題なく再起動を行うことが可能な停電等の要因による異常停止時の稼働状況情報のパターンを予め操作支援部２３０に記録しておき、コージェネレーション設備１０から送信された稼働状況情報が記録しているパターンと一致又は類似する場合に、操作者による処置信号の入力を受け付けることがなくとも、発生している異常及び処置を操作支援部２３０にて判断し、再起動を示す処置信号を送信する自動遠隔操作を実施するようにしてもよい。
【００３１】
コージェネレーション設備１０が備える情報処理設備１２３では、処置信号を受信し（ステップＳ９）、受信した処置信号に基づいて稼働部１１０を制御する処置を行う（ステップＳ１０）。
なお本発明のコージェネレーション監視制御システムによる遠隔操作は、異常に対する再起動等の処置以外に、稼働状況情報に基づいて、情報処理設備１２３を操作する操作者が稼働率を向上させるべく各種設定値を変更する処置信号を入力するという操作に適用することも可能である。
【００３２】
次に本発明のコージェネレーション監視制御システムによる遠隔操作について以下に代表的な例を示す。
実施例１．
コージェネレーション設備１０が備える情報処理装置１２３にて異常停止を検出した場合に、稼働状況情報を操作支援設備２０へ送信する。
操作支援設備２０が備える操作支援部２３０を操作する操作者は、稼働状況情報より、電力会社から供給される電力の異常、並びにガスエンジン発電機１１１が発電する電力の電圧低下及び周波数低下が発生していることを確認し、また他に故障原因を確認することができない場合、停電による異常停止と判断し、稼働部１１０を再起動させる処置を行う。
【００３３】
実施例２．
コージェネレーション設備１０が備える情報処理装置１２３にて異常停止を検出した場合に、稼働状況情報を操作支援設備２０へ送信する。
操作支援設備２０が備える操作支援部２３０を操作する操作者は、稼働状況情報より、冷却塔１１４の冷却水の温度が徐々に上昇していることを確認し、また他に故障原因を確認することができない場合、稼働部１１０が備え高温蒸気及び冷却水等の流体を移送する移送管に配設されたストレーナ及び／又は冷却塔１１４に詰まりが発生していると判断し、発電量を下げる設定値の変更を行った上で、再起動させる処置を行う。
さらに操作支援設備２０からコージェネレーション設備１０に、処置後の稼働状況情報を送信し続ける処置信号を送信し、操作支援設備２０にて設定変更後の稼働状況情報を監視し続けると共に、担当者の派遣等の人員の手配によるストレーナ交換等の作業を行う。
【００３４】
実施例３．
コージェネレーション設備１０が備える情報処理装置１２３にて異常停止を検出した場合に、稼働状況情報を操作支援設備２０へ送信する。
操作支援設備２０が備える操作支援部２３０を操作する操作者は、稼働状況情報より、電力負荷ＥＬにかかる負荷が急減し、電力会社から供給される電力が低下していることを確認し、また他に故障原因を確認することができない場合、電力負荷ＥＬの消費電力が急減したことにより、異常停止したと判断し、電力会社からの電力の供給量を上げる設定値の変更を行った上で、再起動させる処置を行う。
【００３５】
電力負荷ＥＬの消費電力が急減することによる稼働部１１０の異常停止とは、電力会社側へ電力を逆流させるという事故を防止するために行われる稼働停止である。
例えば電力負荷ＥＬの消費電力が３００ｋＷ、稼働部１１０にて発電され電力負荷ＥＬに供給される電力が２００ｋＷ、そして電力会社から供給される電力が１００ｋＷの設定で稼働している状況下において、電力負荷ＥＬの消費電力が１５０ｋＷに急減した場合、稼働部１１０から供給される電力２００ｋＷ中、電力負荷ＥＬに１５０ｋＷが供給され、残りの５０ｋＷが第３遮断器１１２ｃを超えて電力会社側へ逆流する事故が発生する。
このような事故を防止するための稼働停止である。
【００３６】
上述した実施例１．、実施例２．、及び実施例３．は、稼働状況情報に基づいて異常を判断することが比較的容易であるので、自動遠隔操作の対象とすることが望ましい。
【００３７】
前記実施の形態では、コージェネレーション設備から操作支援設備に接続し、通信を確立する形態を示したが、本発明はこれに限らず、落雷による広域での停電の発生等の情報を操作支援設備の操作者が確認した場合に、操作支援設備側からコージェネレーション設備に接続して通信を確立し、異常発生の有無を確認する形態でもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係るコージェネレーション監視制御システム及び操作支援設備では、コージェネレーション設備の遠隔操作を支援する操作支援設備をインターネット等の公衆通信網を介してコージェネレーション設備に接続し、コージェネレーション設備から公衆通信網を介して自動的に送信される稼働状況を示す稼働状況情報に基づいて異常を解析した上で、コージェネレーション設備の再起動及び運転条件の変更等の処置を遠隔操作にて行うことにより、エネルギ消費設備にて技術担当者が不在の状況下においても異常を検出し、応急処置等の一次対応を行い、商用電力の購入量の増加及び違約金の発生等の経済負担の不要な増加を防止し、設備上の障害の発生を抑制する等、優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコージェネレーション監視制御システムの概念を示す説明図である。
【図２】本発明のコージェネレーション監視制御システムが備えるコージェネレーション設備の構成を模式的に示すブロック図である。
【図３】本発明のコージェネレーション監視制御システムが備える操作支援設備の構成を模式的に示すブロック図である。
【図４】本発明のコージェネレーション監視制御システムにおけるコージェネレーション設備及び操作支援設備の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  コージェネレーション設備
１１０  稼働部
１２０  制御部
２０  操作支援設備
２１０  通信部
２２０  処理部
２３０  操作支援部
ＮＷ  公衆通信網
【図１】
0004371592.tif 000002
【図２】
0004371592.tif 000003
【図３】
0004371592.tif 000004
【図４】
0004371592.tif 000005