JP2006266243A - コージェネレーションシステムの診断装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 小さな消費電力で電流検出器とシステム制御手段との接続状態を診断可能なコージェネレーションシステムの診断装置を提供する。
【解決手段】 コージェネレーションシステムの診断装置であって、商業用配電線3からの給電電力又は発電装置6の発電電力を消費可能な凍結防止用ヒータ28を備え、コージェネレーションシステム内の水循環系統における水温又は外気温が設定凍結防止温度になると、凍結防止用ヒータ28の消費電力を調節して水循環系統を加熱させる凍結防止手段26が設けられ、システム制御手段10が、凍結防止用ヒータ28の消費電力を変動させて商業用配電線から給電される電力を変動させたときの電流検出器2の検出電流に基づいて、電流検出器2とシステム制御手段10との接続状態を診断するように構成されている。
【選択図】 図1
【解決手段】 コージェネレーションシステムの診断装置であって、商業用配電線3からの給電電力又は発電装置6の発電電力を消費可能な凍結防止用ヒータ28を備え、コージェネレーションシステム内の水循環系統における水温又は外気温が設定凍結防止温度になると、凍結防止用ヒータ28の消費電力を調節して水循環系統を加熱させる凍結防止手段26が設けられ、システム制御手段10が、凍結防止用ヒータ28の消費電力を変動させて商業用配電線から給電される電力を変動させたときの電流検出器2の検出電流に基づいて、電流検出器2とシステム制御手段10との接続状態を診断するように構成されている。
【選択図】 図1
Description
本発明は、コージェネレーション用の発電装置と、発電装置からの電力を系統連系用配電線を介して商業用電源からの商業用配電線に連系するための系統連系用インバータと、商業用配電線を流れる電流を検出する電流検出器と、電流検出器の検出電流を利用して発電装置から系統連系用インバータ及び系統連系用配電線を介して商業用配電線に送給される電力を制御するためのシステム制御手段とが設けられているコージェネレーションシステムの診断装置に関する。
電気と熱とを併せて発生することのできるガスエンジン発電装置や燃料電池発電装置などのコージェネレーション用の発電装置が設けられたコージェネレーションシステムにおいて、発電電力は系統連系用配電線及び系統連系用インバータを介して商業用配電線に送給され、発生された熱は貯湯槽などに回収されて蓄熱される。そして、発電電力は、コージェネレーションシステム内の電力負荷装置に供給されて消費され、貯湯槽などにて蓄熱された熱量は、必要なときに給湯器、床暖房機などの温水暖房装置で消費される。
このようなコージェネレーションシステムから商業用配電線への逆潮流が認められていないとき、発電電力はコージェネレーションシステム内で全て消費しなければならない。このため、逆潮流が発生しないように発電電力と電力負荷装置の消費電力との差の余剰電力を無くすことを目的とした逆潮流防止装置が設けられたコージェネレーションシステムがある(例えば、特許文献1を参照)。
このようなコージェネレーションシステムから商業用配電線への逆潮流が認められていないとき、発電電力はコージェネレーションシステム内で全て消費しなければならない。このため、逆潮流が発生しないように発電電力と電力負荷装置の消費電力との差の余剰電力を無くすことを目的とした逆潮流防止装置が設けられたコージェネレーションシステムがある(例えば、特許文献1を参照)。
また、逆潮流防止装置を動作させるためには、コージェネレーションシステムから商業用配電線への逆潮流が発生しているか否かを正確に検出する必要がある。そのため、系統連系用インバータが接続される商業用配電線に電流検出器を設け、商業用配電線から給電を受けているか、又は、余剰電力が発生することで系統連系用インバータから商業用配電線側へ電力の逆潮流が発生しているかを検出している。
但し、電流検出器の検出結果が正確でなければならず、且つ、その検出結果が逆潮流防止装置の動作を制御するシステム制御手段に対して正確に伝わるようにしなければならない。従って、電流検出器は、極性(プラス及びマイナス)を正確に商業用配電線に接続し、且つ、商業用配電線のU相線に配設された電流検出器からの検出信号はシステム制御手段のU相側の入力部に、またそのV相線に配設された電流検出器からの検出信号はシステム制御手段のV相側の入力部に入力されなければならない。そのような問題に鑑みて、商業用配電線に配設された電流検出器からの検出信号がシステム制御手段に正しく入力されているかを簡単に診断できる診断装置の実現が望まれていた。従って、発電装置を運転した状態で、系統連系用インバータから商業用配電線への出力電力を意図的に変動させ、そのときの電流検出器の検出結果に基づいて、電流検出器の商業用配電線への接続状態、及び、電流検出器とシステム制御手段との接続状態を診断している診断装置がある(例えば、特許文献2を参照)。
上述のように、特許文献2に記載の診断装置では、発電装置を運転した状態で系統連系用インバータを制御して、系統連系用インバータから商業用配電線への出力電力を意図的に変動させる手法を用いている。しかしながら、発電装置を設置後、商業用配電線へ系統連系して運転する許可が未だ下りていない状況では、この手法を用いることはできない。従って、発電装置の運転を停止した状態であっても、電流検出器とシステム制御手段との接続状態を診断可能な診断装置が求められている。
また、特許文献2には記載されていないものの、その診断装置において、商業用配電線への出力電力を系統連系用インバータ以外によって変動させるような改変も想定できる。例えば、系統連系用インバータの出力電力を一定にしておき、逆潮流防止装置における余剰電力消費用としてU相線及びV相線に夫々設けられているU相ヒータ手段及びV相ヒータ手段の消費電力を変動させることで、電流検出器が検出する電流を変動させる手法である。
しかし、一般に逆潮流防止装置で用いられるヒータ手段は、コージェネレーションシステム内の電力負荷が零であったとしても余剰電力を全て消費できるようにするため、発電装置の定格出力以上の消費電力を有している。例えば、コージェネレーション用発電装置の定格出力が1kWであるとき、100W、200W、300Wを一組とする電気ヒータを、U相及びV相の夫々に接続し、合計で6本のヒータ手段の夫々が100Vの電力を供給されるようにしているものもある。
このように、商業用配電線と系統連系用インバータとの間に流れる電流を変動させるために従来の診断装置が利用できるヒータ手段は、消費電力が大きいものであった。
しかし、一般に逆潮流防止装置で用いられるヒータ手段は、コージェネレーションシステム内の電力負荷が零であったとしても余剰電力を全て消費できるようにするため、発電装置の定格出力以上の消費電力を有している。例えば、コージェネレーション用発電装置の定格出力が1kWであるとき、100W、200W、300Wを一組とする電気ヒータを、U相及びV相の夫々に接続し、合計で6本のヒータ手段の夫々が100Vの電力を供給されるようにしているものもある。
このように、商業用配電線と系統連系用インバータとの間に流れる電流を変動させるために従来の診断装置が利用できるヒータ手段は、消費電力が大きいものであった。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、小さな消費電力で電流検出器とシステム制御手段との接続状態を診断可能なコージェネレーションシステムの診断装置を提供する点にある。
上記目的を達成するための本発明に係るコージェネレーションシステムの診断装置の第1特徴構成は、コージェネレーション用の発電装置と、前記発電装置からの電力を系統連系用配電線を介して商業用電源からの商業用配電線に連系するための系統連系用インバータと、前記商業用配電線を流れる電流を検出する電流検出器と、前記電流検出器の検出電流を利用して前記発電装置から前記系統連系用インバータ及び前記系統連系用配電線を介して前記商業用配電線に送給される電力を制御するためのシステム制御手段とが設けられているコージェネレーションシステムの診断装置であって、
前記商業用配電線からの給電電力又は前記発電装置の発電電力を消費可能な凍結防止用ヒータを備え、前記コージェネレーションシステム内の水循環系統における水温又は外気温が設定凍結防止温度になると、前記凍結防止用ヒータの消費電力を調節して前記水循環系統を加熱させる凍結防止手段が設けられ、
前記システム制御手段が、前記凍結防止用ヒータの消費電力を変動させて前記商業用配電線から給電される電力を変動させたときの前記電流検出器の検出電流に基づいて、前記電流検出器と前記システム制御手段との接続状態を診断するように構成されている点にある。
前記商業用配電線からの給電電力又は前記発電装置の発電電力を消費可能な凍結防止用ヒータを備え、前記コージェネレーションシステム内の水循環系統における水温又は外気温が設定凍結防止温度になると、前記凍結防止用ヒータの消費電力を調節して前記水循環系統を加熱させる凍結防止手段が設けられ、
前記システム制御手段が、前記凍結防止用ヒータの消費電力を変動させて前記商業用配電線から給電される電力を変動させたときの前記電流検出器の検出電流に基づいて、前記電流検出器と前記システム制御手段との接続状態を診断するように構成されている点にある。
上記第1特徴構成によれば、システム制御手段は、凍結防止用ヒータの消費電力を変動させることで、商業用配電線から給電される電力又は系統連系用インバータから商業用配電線への電力を変動させることができる。そして、その電力変動に伴う電流検出器の検出電流の同調関係によって、電流検出器とシステム制御手段との接続状態を診断できる。また、凍結防止用ヒータは消費電力が比較的小さく且つ安定しているので、無駄な電力消費を抑制しながらも上記電力変動が明確に現れることになる。その結果、電流検出器とシステム制御手段との接続状態を良好に診断できる。
上記目的を達成するための本発明に係るコージェネレーションシステムの診断装置の第2特徴構成は、コージェネレーション用の発電装置と、前記発電装置からの電力を系統連系用配電線を介して商業用電源からの商業用配電線に連系するための系統連系用インバータと、前記商業用配電線を流れる電流を検出する電流検出器と、前記電流検出器の検出電流を利用して前記発電装置から前記系統連系用インバータ及び前記系統連系用配電線を介して前記商業用配電線に送給される電力を制御するためのシステム制御手段とが設けられているコージェネレーションシステムの診断装置であって、
前記システム制御手段が、前記コージェネレーションシステムの電動式の補機の消費電力を変動させて前記商業用配電線から給電される電力を変動させたときの前記電流検出器の検出電流に基づいて、前記電流検出器と前記システム制御手段との接続状態を診断するように構成されている点にある。
前記システム制御手段が、前記コージェネレーションシステムの電動式の補機の消費電力を変動させて前記商業用配電線から給電される電力を変動させたときの前記電流検出器の検出電流に基づいて、前記電流検出器と前記システム制御手段との接続状態を診断するように構成されている点にある。
上記第2特徴構成によれば、システム制御手段は、電動式の補機の消費電力を変動させることで、商業用配電線から給電される電力又は系統連系用インバータから商業用配電線への電力を変動させることができる。そして、その電力変動に伴う電流検出器の検出電流の同調関係によって、電流検出器とシステム制御手段との接続状態を診断できる。また、電動式の補機は消費電力が比較的小さく且つ安定しているので、無駄な電力消費を抑制しながらも上記電力変動が明確に現れることになる。その結果、電流検出器とシステム制御手段との接続状態を良好に診断できる。
<第1実施形態>
以下に、図面を参照して本発明に係るコージェネレーションシステムの診断装置について説明する。
図1に示すのは、コージェネレーションシステムの診断装置の概略図であり、図2は、図1のコージェネレーションシステムシステムの回路構成を簡略的に示すブロック回路図である。図1に示すコージェネレーションシステムは、エンジン8により駆動される発電機7を含む発電装置6と、エンジン8の冷却水から排出される熱を温水の形態で貯留する貯湯装置42とを備え、貯湯装置42は温水を貯える貯湯タンク41を含んでいる。エンジン8はガスエンジン、ディーゼルエンジンなどである。このような発電装置6に代えて、燃料電池等を用いることもできる。発電装置6の出力側には系統連系用インバータ5が設けられている。系統連系用インバータ5は、発電装置6の発電電力を商業用電源1から供給される商用電力と同じ電圧及び同じ周波数にするものである。商業用電源1は、例えば単相3線式100Vであり、商業用配電線3を介して電力負荷33、即ち、テレビ、冷蔵庫、洗濯機等の各種電気機器に電気的に接続される。系統連系用インバータ5は、コージェネ用スイッチ34(スイッチ34a、34b)を備えた系統連系用配電線4を介して商業用配電線3に電気的に接続され、このスイッチ34が閉状態のときに、発電装置6にて発生した発電電力が系統連系用インバータ5、系統連系用配電線4及びコージェネ用スイッチ34を介して商業用配電線3に送給される。
以下に、図面を参照して本発明に係るコージェネレーションシステムの診断装置について説明する。
図1に示すのは、コージェネレーションシステムの診断装置の概略図であり、図2は、図1のコージェネレーションシステムシステムの回路構成を簡略的に示すブロック回路図である。図1に示すコージェネレーションシステムは、エンジン8により駆動される発電機7を含む発電装置6と、エンジン8の冷却水から排出される熱を温水の形態で貯留する貯湯装置42とを備え、貯湯装置42は温水を貯える貯湯タンク41を含んでいる。エンジン8はガスエンジン、ディーゼルエンジンなどである。このような発電装置6に代えて、燃料電池等を用いることもできる。発電装置6の出力側には系統連系用インバータ5が設けられている。系統連系用インバータ5は、発電装置6の発電電力を商業用電源1から供給される商用電力と同じ電圧及び同じ周波数にするものである。商業用電源1は、例えば単相3線式100Vであり、商業用配電線3を介して電力負荷33、即ち、テレビ、冷蔵庫、洗濯機等の各種電気機器に電気的に接続される。系統連系用インバータ5は、コージェネ用スイッチ34(スイッチ34a、34b)を備えた系統連系用配電線4を介して商業用配電線3に電気的に接続され、このスイッチ34が閉状態のときに、発電装置6にて発生した発電電力が系統連系用インバータ5、系統連系用配電線4及びコージェネ用スイッチ34を介して商業用配電線3に送給される。
貯湯装置42は、温水を循環させるための温水循環流路39を備えており、温水循環流路39の一端側が貯湯タンク41の底部に接続され、温水循環流路39の他端側が貯湯タンク41の上部に接続され、貯湯タンク41内の温水はこの温水循環流路39を通して循環される。また、この温水循環流路39には、温水を循環させるための循環ポンプ40が配設されている。更に、貯湯タンク41内に電気ヒータ手段46が設けられ、この電気ヒータ手段46は、電気ヒータ用スイッチ手段45を介して系統連系用インバータ5の出力側に電気的に接続されている。この電気ヒータ手段46は、貯湯タンク41内の温水を加熱する。
また、商業用配電線3からの給電電力又は発電装置6の発電電力を消費可能な凍結防止用ヒータ28を備え、凍結防止用ヒータ28の消費電力を調節して、コージェネレーションシステム内の水循環系統における水温又は外気温が設定凍結防止温度(例えば、0℃)以下になると水循環系統を加熱させる凍結防止手段26が設けられている。
図1に示すように、例えば、凍結防止手段26において、通電制御部29は、給湯ライン19に設けられた給湯温度センサ32の検出結果が設定凍結防止温度以下になると、給湯ライン19に設けられた凍結防止用ヒータ28の消費電力を調節して給湯ライン19を加熱する。その結果、給湯ライン19を通流する湯水が凍結しないようになる。この凍結防止手段26が備える凍結防止用ヒータ28及び凍結防止用ヒータスイッチ手段27の制御については、後に詳述する。
図1に示すように、例えば、凍結防止手段26において、通電制御部29は、給湯ライン19に設けられた給湯温度センサ32の検出結果が設定凍結防止温度以下になると、給湯ライン19に設けられた凍結防止用ヒータ28の消費電力を調節して給湯ライン19を加熱する。その結果、給湯ライン19を通流する湯水が凍結しないようになる。この凍結防止手段26が備える凍結防止用ヒータ28及び凍結防止用ヒータスイッチ手段27の制御については、後に詳述する。
また更に、図1に示すように、このコージェネレーションシステムには、商業用配電線3からの給電電力又は発電装置6の発電電力を消費可能なポンプ、ファンモータ、電磁弁などの負荷部を備える電動式の補機30も設けられている。これら電動式の補機は、消費電力が比較的小さく且つ安定したものが好ましい。そして、システム制御手段10は、コージェネレーションシステムを運転するに当たって、必要なときに各補機30の負荷部への通電を入り切りする。この電動式の補機30が備える負荷部と補機用スイッチ手段の制御については、後に詳述する。
温水循環流路39に関連して、熱交換器38が配設されている。熱交換器38は、エンジン8のラジエータ37からの冷却水を循環させるための冷却水循環流路35を流れる冷却水と温水循環流路39を流れる温水との間で熱交換を行うもので、エンジン8からの冷却水によって温水循環流路39を流れる温水を加熱する。この冷却水循環流路35には、冷却水を循環させるための循環ポンプ36が配設されている。尚、この実施形態では、貯湯タンク41に電気ヒータ手段46を配設しているが、このような構成に代えて、電気ヒータ手段46を冷却水循環流路35に配設し、この冷却水循環流路35を流れる冷却水を加熱するようにしてもよい。
貯湯タンク41には、水を供給するための水供給流路を構成する給水ライン17が接続されている。給水ライン17の一端側は、貯湯タンク41の底部に接続され、その他端側は、水道管などの水供給源(図示せず)に接続される。この給水ライン17には減圧逆止弁18が配設され、貯湯タンク41から給水ライン17側に温水が逆流するのを防止している。
この貯湯タンク41には、更に、温水を供給する温水供給流路を構成する給湯ライン19が接続されている。給湯ライン19の一端側は貯湯タンク41の上部に接続され、その他端側には、1個又は複数個のカラン(図示せず)が接続され、カランを開栓すると、貯湯タンク41内の温水が給湯ライン19を通して出湯される。
図2に示すように、商業用電源1からの商業用配電線3は単相3線式の回路構成であり、U相線3a、V相線3b及び中性線3c(O相線)から構成され、U相線3aと中性線3cとの間に例えば100Vの電位差があり、V相線3bと中性線3cとの間に例えば100Vの電位差があり、またU相線3aとV相線3bとの間に例えば200Vの電位差がある。このような単相3線式の商業用配電線3の回路構成では、電力負荷33は、その一部33aについてはU相線3aと中性線3cとの間に接続された構成となり、またその残部33bについてはV相線3bと中性線3cとの間に接続された構成となる。
この実施形態では、コージェネレーションシステムの発電装置6からの系統連系用配電線4は単相2線式のものであり、この系統連系用配電線4のU相線4aが商業用配電線3のU相線3aに連結され、この系統連系用配電線4のV相線4bが商業用配電線3のV相線3bに連結される。
そして、余剰電力消費用に設けられている電気ヒータ手段46が、系統連系用配電線4のU相線4a及びV相線4bに渡って設けられている。従って、電気ヒータ手段46には200Vの交流電力が供給されることになる。電気ヒータ手段46は、第1ヒータ46a、第2ヒータ46b、第3ヒータ46cから構成され、第1ヒータ46aは例えば100Wのもの、第2ヒータ46bは例えば200Wのもの、また第3ヒータ46cは例えば300Wのものから構成される。
電気ヒータ手段46の上述した構成に関連して、電気ヒータ用スイッチ手段45は、第1ヒータ46a、第2ヒータ46b及び第3ヒータ46cを夫々オン・オフさせるための第1スイッチ45a、第2スイッチ45b及び第3スイッチ45cを有している。従って、第1スイッチ45a(又は第2スイッチ45b、第3スイッチ45c)が閉になると、第1ヒータ46a(又は第2ヒータ46b、第3ヒータ46c)に通電されて貯湯タンク41内の温水が加熱される。
また、上記凍結防止手段26の凍結防止用ヒータ28は100Vの交流電力が供給されるものであり、系統連系用配電線4のU相線4aに接続されるU相用凍結防止ヒータ手段28a及び系統連系用配電線4のV相線4bに接続されるV相用凍結防止ヒータ手段28bから構成される。そして、凍結防止用ヒータ28の上述した構成に関連して、凍結防止用ヒータ28スイッチ手段27は、U相用凍結防止ヒータ手段28aの作動をオン・オフするためのU相用凍結防止ヒータスイッチ27aと、V相用凍結防止ヒータ手段28bの作動をオン・オフさせるためのV相用凍結防止ヒータスイッチ27bから構成される。従って、U相用凍結防止ヒータスイッチ27aが閉になると、U相用凍結防止ヒータ手段28aに通電されて給湯ライン19の温水が加熱される。また、V相用凍結防止ヒータスイッチ27bが閉になると、V相用凍結防止ヒータ手段28bに通電されて給湯ライン19の温水が加熱される。
更に、上記電動式の補機30は100Vの交流電力が供給されるものであり、系統連系用配電線4のU相線4aに接続されるU相用負荷部30a及び系統連系用配電線4のV相線4bに接続されるV相用負荷部30bから構成される。そして、補機30の上述した構成に関連して、補機用スイッチ手段31は、U相用負荷部30aの作動をオン・オフするためのU相用補機スイッチ31aと、V相用負荷部30bの作動をオン・オフさせるためのV相用補機スイッチ31bから構成される。従って、U相用補機スイッチ31aが閉になると、U相用負荷部30aに通電されて該当する補機30が作動する。また、V相用補機スイッチ31bが閉になると、V相用負荷部30bに通電されて該当する補機30が作動する。
このコージェネレーションシステムは、更に、システム全体を作動制御するためのシステム制御手段10を備える。図3に示すように、システム制御手段10は、例えばマイクロプロセッサから構成され、本実施形態では、系統連系用インバータ5、コージェネ用スイッチ34、電気ヒータ用スイッチ手段20、凍結防止用ヒータスイッチ手段27、補機用スイッチ手段31等を作動制御するための作動制御手段11と、後述する如くコージェネレーションシステムを診断運転するための診断制御手段12と、後述する診断運転において誤接続かを判定する異常判定手段13と、異常状態のときに異常信号を生成する異常信号生成手段14と、電流信号を反転させるための電流反転手段15と、後述する電流検出器2の接続状態を設定するための接続設定手段16とを備える。
第1実施形態では、システム制御手段10は、電流の逆潮が生じない(即ち、発電装置6側から商業用電源14側に電流が流れない)ように、例えば凍結防止用ヒータ手段28の通電を切換制御し、このように制御するために、電流の逆潮を検知するための電流検出器2が商業用配電線3に配設されている。この形態では、商業用配電線3が単相3線式の回路構成であることに関連して、電流検出器2は第1電流検出手段2a及び第2電流検出手段2bから構成され、第1電流検出手段2aが商業用配電線3のU相線3aに配設され、第2電流検出手段2bが商業用配電線3のV相線3bに配設されている。第1電流検出手段2aはU相線3aを流れる電流を検出し、また第2電流検出手段2bはV相線3bを流れる電流を検出し、第1電流検出手段2a及び第2電流検出手段2bからの検出信号はシステム制御手段10に送給される。
このコージェネレーションシステムには、エンジン8に供給する燃料供給量を調整する流量調整弁9が設けられている。発電装置6の発電出力はエンジン8の出力と密接に関係しており、流量調整弁9により燃料供給量を制御することによって、エンジン8の出力を制御し、これによって発電装置6の発電電力を制御することができる。また、電流検出器2に関する誤接続を知らせるための警報手段44が設けられている。警報手段44は、例えば警報ランプ、警報ブザー等から構成される。
システム制御手段10は、電流検出器2とシステム制御手段10との接続状態を診断する際の接続状態診断制御を実行するとき、コージェネレーションシステム内に設置され、商業用配電線3からの給電を受ける電力消費手段(本実施形態では凍結防止用ヒータ28)の消費電力を変動させることで、商業用配電線3から給電される電力を変動させる。
この接続状態診断制御は、例えば、次のようにして行われる。主として図2〜図4を参照して、上述したコージェネレーションシステムにおける診断運転について説明する。
システム制御手段10の診断制御手段12による診断運転においては、発電装置6の運転、即ちエンジン8の運転を停止した状態(ステップS1)において、U相用凍結防止ヒータスイッチ27a及びV相用凍結防止ヒータスイッチ27bを入れて凍結防止用ヒータ28に通電する(ステップS2a)。このとき、U相用凍結防止ヒータスイッチ27a及びV相用凍結防止ヒータスイッチ27bの両方を入れる必要はなく、その一部のスイッチを入れればよい。
システム制御手段10の診断制御手段12による診断運転においては、発電装置6の運転、即ちエンジン8の運転を停止した状態(ステップS1)において、U相用凍結防止ヒータスイッチ27a及びV相用凍結防止ヒータスイッチ27bを入れて凍結防止用ヒータ28に通電する(ステップS2a)。このとき、U相用凍結防止ヒータスイッチ27a及びV相用凍結防止ヒータスイッチ27bの両方を入れる必要はなく、その一部のスイッチを入れればよい。
そして、この凍結防止用ヒータ28への通電状態において、第1電流検出手段2aにより商業用配電線3のU相線3aの電流を検出する(ステップS3)。そして、第1電流検出手段2aの検出信号がシステム制御手段10に送給され、システム制御手段10は、この検出信号に基づいて第1電流検出手段2aの接続状態を診断する(ステップS4)。即ち、システム制御手段10の異常判定手段13は、第1電流検出手段2aからの検出信号の電流値がプラスであるかマイナスであるかを判別し、電流値がプラスである場合、第1電流検出手段2aが正しく接続されているとしてステップS4からステップS5に移行する。上記電流値がマイナスである場合、異常判定手段13は誤接続と判定し、電流反転手段15は、第1電流検出手段2aの検出電流値を反転し、換言すると、マイナスの値である電流値をプラスの値に反転させる(ステップS6)。その後、システム制御手段10では、反転された電流値でもって信号処理する。本実施形態のように、発電装置6が運転停止している状態では電流の逆潮は発生せず、第1電流検出手段2aの検出電流値がマイナスになることはその接続状態が反対になっていること(即ち、プラスとマイナスとを逆に接続されていること)を意味する。従って、電流反転手段15によって第1電流検出手段2aの検出電流値を反転させれば、第1電流検出手段2aの接続状態を正しく直す必要はない。
ステップS4からステップS5に、又はステップS4からステップS6を経てステップS5に移行すると、次に、第2電流検出手段2bの接続状態の診断が行われ、この診断は第1電流検出手段2aの場合と同様にして行われる。即ち、第2電流検出手段2bは商業用配電線3のV相線3bの電流を検出し、この検出信号がシステム制御手段10に送給される。そして、システム制御手段10は、この検出信号に基づいて第2電流検出手段2bの接続状態を診断する(ステップS7)。異常判定手段13は、第2電流検出手段2bからの検出信号の電流値がプラスであるかマイナスであるかを判別し、電流値がプラスである場合、ステップS7からステップS9aに移行する。他方で、この電流値がマイナスである場合、異常判定手段13は誤接続と判定し、電流反転手段15は、第2電流検出手段2bの検出電流値を反転させ、換言すると、マイナスの値である電流値をプラスの値に反転させる(ステップS8)。その後、システム制御手段10では、反転された電流値でもって信号処理する。
上述したようにして第1電流検出手段2a及び第2電流検出手段2bの接続状態の診断が終了すると、発電装置6の運転停止状態を保ったままで商業用配電線3のU相線3aから給電される電力を変動させる(ステップS9a)。この商業用配電線3からの給電電力の変動は、例えばシステム制御手段10により凍結防止用ヒータ28への通電状態を変化させることによって行うことができ、例えば、凍結防止用ヒータ28への通電量を多くする(又は少なくする)と、商業用配電線3からの給電電力が増大(又は低下)する。
そして、商業用配電線3のU相線3aからの給電電力を上述のようにして変動させることで、第1電流検出手段2aとシステム制御手段10との接続状態が診断可能となる。つまり、システム制御手段10の異常判定手段13は、商業用配電線3のU相線3aからの給電電力の変動に同期してシステム制御手段10のU相線入力部の電流が変動するか、即ち、商業用配電線3のU相線3aからの給電電力が大きく(又は小さく)なったときに第1電流検出手段2aの検出電流値が下がり(又は上がり)、これによって、システム制御手段10のU相線入力部の電流値が下がる(又は上がる)か否かを判定する(ステップS10)。そして、システム制御手段10のU相線入力部の電流が同期して変動すると、第1電流検出手段2aとシステム制御手段10とが正しく接続され、第1電流検出手段2aからの検出信号がシステム制御手段10のU相線入力部に入力していると診断できる。その結果、接続設定手段16は、そのU相線入力部を第1電流検出手段2aからの入力部と設定し(ステップS11)、その後、ステップS12aに移行する。
一方、ステップS10において商業用配電線3のU相線3aからの給電電力を変動させてもこのU相線入力部の電流が同期して変動しないときにはステップS13に移行する。そして、異常判定手段13は、商業用配電線3のU相線3aからの上述した給電電力の変動に同期してシステム制御手段10のV相線入力部の電流が変動するかを判定する(ステップS13)。このV相線入力部の電流が同期して変動すると、異常判定手段13は第1電流検出手段2aとシステム制御手段10との接続状態が正しくないと判定し、接続設定手段16は、当初の接続設定と反対に、V相線入力部を第1電流検出手段2aからの入力部と設定する(ステップS14)。その後、システム制御手段10では、上述のように接続設定された電流値でもって信号処理する。上述のように、商業用配電線3からU相線3aへの給電電力を変動したにも拘わらず、システム制御手段10のV相線入力部の電流が同期して変動するということは、第2電流検出手段2bの検出信号がシステム制御手段10のU相線入力部に入力されていることを意味する。従って、接続設定手段16によって、このV相線入力部を第1電流検出手段2aの入力部として設定することで、接続状態を正しく直す必要はなく、自動的に正しい接続状態に修正すことができる。
尚、商業用配電線3からの給電電力を上述した如く変動させてもシステム制御手段10のU相線入力部及びV相線入力部の電流が同期して変動しないときにはステップS15に移行し、異常判定手段13は、第1電流検出手段2aとシステム制御手段10とが接続されていない等の接続異常があるとして異常信号を生成する。そして、この異常信号に基づいて警報手段44が作動して(ステップS16)、接続状態が異常であることを知らせる。
上述したように、ステップS12aに移行すると、次に、商業用配電線3のV相線3bから給電される電力を変動させる。この商業用配電線3のV相線3bからの給電電力の変動は、上述したのと同様に行われる。そして、商業用配電線3のV相線3bからの給電電力を上述のように変動させることで、第2電流検出手段2bとシステム制御手段10との接続状態が診断可能となる。即ち、システム制御手段10の異常判定手段13は、商業用配電線3のV相線3bからの給電電力の変動に同期してシステム制御手段10のV相線入力部の電流が変動するか否かを判定する(ステップS17)。そして、システム制御手段10のV相線入力部の電流が同期して変動すると、第2電流検出手段2bとシステム制御手段10とが正しく接続され、第2電流検出手段2bからの検出信号がシステム制御手段10のV相線入力部に入力していると判定できる。従って、接続設定手段16は、そのV相線入力部を第2電流検出手段2bからの入力部と設定する(ステップS18)。
一方、上述のステップS17において商業用配電線3のV相線3bからの給電電力を変動させてもこのV相線入力部の電流が同期して変動しないときには、ステップS19に移行する。次に、異常判定手段13は、商業用配電線3のV相線3bからの上述した給電電力の変動に同期してシステム制御手段10のU相線入力部の電流が変動するかを判定し、このU相線入力部の電流が同期して変動すると、異常判定手段13は第2電流検出手段2bとシステム制御手段10との接続状態が正しくないと判定する。そして、接続設定手段16はU相線入力部を第2電流検出手段2bからの入力部と、当初の接続設定と反対に設定し(ステップS20)、以後、システム制御手段10では、上述のように接続設定された電流値でもって信号処理する。
また、商業用配電線3からの給電電力を上述した如く変動させてもシステム制御手段10のU相線入力部及びV相線入力部の電流が同期して変動しないときには、上述したのと同様に、ステップS15に移り、異常判定手段13が異常信号を生成し、この異常信号に基づいて警報手段44が作動する(ステップS16)。このコージェネレーションシステムの診断装置においては、上述したように、第1電流検出手段2a及び第2電流検出手段2bの接続状態と、これら第1電流検出手段2a及び第2電流検出手段2bとシステム制御手段10との接続状態とを自動的に診断することができ、また誤接続であっても、所要の通りに処理できるようにそれらの接続状態を自動的に修正することができる。尚、この実施形態では、第1電流検出手段2a及び第2電流検出手段2bの接続状態と、これら第1電流検出手段2a及び第2電流検出手段2bとシステム制御手段10との接続状態との双方を診断しているが、これら双方の診断を必ず行う必要はなく、これらの診断のいずれか一方を行うようにしても所要の効果が達成される。
上述した実施形態では、第1電流検出手段2a及び第2電流検出手段2bが誤接続である場合、それらの接続状態が自動的に正しい状態に修正されるように構成されているが、このような構成に代えて、例えば、警報手段44が誤接続の警報を発し、作業者が正しい接続状態になるように手作業で接続し直すようにしてもよい。この場合の診断の流れは、例えば、図5に示す通りとなる。
図5において、発電装置6の運転を停止した状態(ステップS31)において、U相用凍結防止ヒータスイッチ27a及びV相用凍結防止ヒータスイッチ27bを入れて凍結防止用ヒータ28に通電する(ステップS32)。この凍結防止用ヒータ28への通電状態において、第1電流検出手2aにより商業用配電線3のU相線3aの電流を検出し(ステップS33)、この第1電流検出手段2aの検出信号に基づいて第1電流検出手段2aの接続状態を診断する(ステップS34)。この場合、システム制御手段10の異常判定手段13は、第1電流検出手段2aからの検出信号の電流値がプラスであるかマイナスであるかを判別し、電流値がプラスであるときには、第1電流検出手段2aが正しく接続されているとしてステップS34からステップS39に移行する。他方で、この電流値がマイナスであるときには、異常判定手段13は誤接続と判定し、異常信号生成手段14が異常信号を生成し(ステップS35)、警報手段44が作動して、第1電流検出手2a段が誤接続であることを知らせる(ステップS36)。そして、作業者が第1電流検出手段2aの接続状態を正しく直すと、ステップS37からステップS38に進み、警報手段44の作動が停止し、このようにして第1電流検出手段2aの診断が終了する。
このようにしてステップS39に進むと、次に、第2電流検出手段2bの接続状態の診断が行われ、ステップS39〜ステップS44によって行われる第2電流検出手段2bの接続状態の診断は、上述したステップS33〜ステップS38により行われる第1電流検出手段2aの接続状態の診断と同様に行われる。このようにしても、第1電流検出手段2a及び第2電流検出手段2bの接続状態を診断することができる。
<第2実施形態>
第2実施形態のコージェネレーションシステムの診断装置は、上記接続状態診断制御を実行するときに用いる電力消費手段が、コージェネレーションシステムの電動式の補機30である点で、凍結防止用ヒータ28を用いていた第1実施形態と異なる。以下に第2実施形態のコージェネレーションシステムの診断装置について説明するが、第1実施形態と同様の構成については説明を省略する。
第2実施形態のコージェネレーションシステムの診断装置は、上記接続状態診断制御を実行するときに用いる電力消費手段が、コージェネレーションシステムの電動式の補機30である点で、凍結防止用ヒータ28を用いていた第1実施形態と異なる。以下に第2実施形態のコージェネレーションシステムの診断装置について説明するが、第1実施形態と同様の構成については説明を省略する。
本実施形態の接続状態診断制御は図7のフローチャートに示すように、第1実施形態の接続状態診断制御と同様であるため、その詳細な説明は省略する。具体的には、第1実施形態の接続状態診断制御では凍結防止用ヒータ手段28への通電状態を制御するために、U相用凍結防止ヒータスイッチ27a及びV相用凍結防止ヒータスイッチ27bの入切を制御していたが、本実施形態では、電動式の補機30への通電状態を制御するために、U相用補機スイッチ31a及びV相用補機スイッチ31bの入切を制御している。
つまり、図6に示す本実施形態の接続状態診断制御のフローチャートは、図4に示した第1実施形態のステップS2a、ステップS9a、及び、ステップS12aを、図7に示すようなステップS2b、ステップS9b、及び、ステップS12bで置き換えたものである。
具体的には、ステップS2bにおいてシステム制御手段10は、発電装置6の運転停止状態において、U相用補機スイッチ31a及びV相用補機スイッチ31bを入れて補機30に通電している。
また、ステップS9bにおいてシステム制御手段10は、補機30への通電状態を変化させることで、発電装置6の運転停止状態を保ったままで商業用配電線3のU相線3aから給電される電力を変動させている。例えば、U相用負荷部30aへの通電量を多くする(又は少なくする)と、商業用配電線3のU相線3aからの給電電力が増大(又は低下)する。
また更に、ステップS12aにおいてシステム制御手段10は、補機30への通電状態を変化させることで、発電装置6の運転停止状態を保ったままで商業用配電線3のV相線3bから給電される電力を変動させている。例えば、V相用負荷部30bへの通電量を多くする(又は少なくする)と、商業用配電線3のV相線3bからの給電電力が変動される。
具体的には、ステップS2bにおいてシステム制御手段10は、発電装置6の運転停止状態において、U相用補機スイッチ31a及びV相用補機スイッチ31bを入れて補機30に通電している。
また、ステップS9bにおいてシステム制御手段10は、補機30への通電状態を変化させることで、発電装置6の運転停止状態を保ったままで商業用配電線3のU相線3aから給電される電力を変動させている。例えば、U相用負荷部30aへの通電量を多くする(又は少なくする)と、商業用配電線3のU相線3aからの給電電力が増大(又は低下)する。
また更に、ステップS12aにおいてシステム制御手段10は、補機30への通電状態を変化させることで、発電装置6の運転停止状態を保ったままで商業用配電線3のV相線3bから給電される電力を変動させている。例えば、V相用負荷部30bへの通電量を多くする(又は少なくする)と、商業用配電線3のV相線3bからの給電電力が変動される。
また、図7に示したフローチャートでは、第1電流検出手段2a及び第2電流検出手段2bが誤接続である場合、それらの接続状態が自動的に正しい状態に修正されるように構成されているが、このような構成に代えて、例えば第1実施形態において図5を参照して説明したのと同様に、警報手段44が誤接続の警報を発し、作業者が正しい接続状態になるように手作業で接続し直すようにしてもよい。
<別実施形態>
<1>
上記実施形態では、図2に示したように、電気ヒータ手段46が系統連系用配電線4のU相線4a及びV相線4bに渡って設けられるように構成されている場合について説明したが、本発明は図2に示した構成に限定されない。図7及び図8に示すのは、余剰電力消費用に設けられている電気ヒータ手段48が、発電装置6とインバータ12との間に接続されている状態を示す図である。この場合も同様に、凍結防止手段26の凍結防止用ヒータ28や電動式の補機30を用いて商業用配電線3から供給される電力を変動させることで、電流検出器2とシステム制御手段10の接続状態を診断することができる。
<1>
上記実施形態では、図2に示したように、電気ヒータ手段46が系統連系用配電線4のU相線4a及びV相線4bに渡って設けられるように構成されている場合について説明したが、本発明は図2に示した構成に限定されない。図7及び図8に示すのは、余剰電力消費用に設けられている電気ヒータ手段48が、発電装置6とインバータ12との間に接続されている状態を示す図である。この場合も同様に、凍結防止手段26の凍結防止用ヒータ28や電動式の補機30を用いて商業用配電線3から供給される電力を変動させることで、電流検出器2とシステム制御手段10の接続状態を診断することができる。
<2>
上記実施形態では、U相及びV相ヒータ手段56,58を3個のヒータから構成しているが、1個又は2個、或いは4個以上のヒータから構成するようにしてもよい。
上記実施形態では、U相及びV相ヒータ手段56,58を3個のヒータから構成しているが、1個又は2個、或いは4個以上のヒータから構成するようにしてもよい。
<3>
上記実施形態では、凍結防止手段26の凍結防止用ヒータ28や電動式の補機30の電力負荷を変動させて商業用配電線3から供給される電力を変動させるときに、発電装置6の運転を停止させていたが、発電装置6を運転した状態であってもよい。但し、凍結防止手段26の凍結防止用ヒータ28や電動式の補機30の電力負荷を変動に同期して商業用配電線3から供給される電力が変動するように、発電装置6の出力を一定にしておくことが好ましい。
上記実施形態では、凍結防止手段26の凍結防止用ヒータ28や電動式の補機30の電力負荷を変動させて商業用配電線3から供給される電力を変動させるときに、発電装置6の運転を停止させていたが、発電装置6を運転した状態であってもよい。但し、凍結防止手段26の凍結防止用ヒータ28や電動式の補機30の電力負荷を変動に同期して商業用配電線3から供給される電力が変動するように、発電装置6の出力を一定にしておくことが好ましい。
或いは、凍結防止手段26の凍結防止用ヒータ28や電動式の補機30の電力負荷を変動させるのではなく、発電装置6を運転した状態で発電装置6から系統連系用配電線4へ供給される電力を変動させることで、結果として、商業用配電線3からの給電電力を変動させるように改変してもよい。例えば、系統連系用インバータ5の出力を制御すれば系統連系用配電線4から商業用配電線3側へ供給される電力が変動し、結果として、商業用配電線3からの給電電力が変動する。
<4>
上記実施形態では、凍結防止手段26は、給湯温度センサ32によって検出された水循環系統における水温が設定凍結防止温度以下になると凍結防止用ヒータ28に通電させるように構成していたが、凍結防止用ヒータ28を通電させるか否かの判定を他の判定基準に基づいて行ってもよい。例えば、上記給湯温度センサ32の検出結果の代わりに外気温を測定可能な温度計(図示せず)を設け、それにより検出される外気温が設定凍結防止温度以下になると上記凍結防止用ヒータ28に通電させるようにしてもよい。
上記実施形態では、凍結防止手段26は、給湯温度センサ32によって検出された水循環系統における水温が設定凍結防止温度以下になると凍結防止用ヒータ28に通電させるように構成していたが、凍結防止用ヒータ28を通電させるか否かの判定を他の判定基準に基づいて行ってもよい。例えば、上記給湯温度センサ32の検出結果の代わりに外気温を測定可能な温度計(図示せず)を設け、それにより検出される外気温が設定凍結防止温度以下になると上記凍結防止用ヒータ28に通電させるようにしてもよい。
<5>
上記実施形態では、電動式の補機30の電力負荷を変動させるために補機スイッチ手段31を入切制御する例について説明したが、補機30がファンモータやポンプなどの回転器である場合には、その回転数を増減制御することで電力負荷を変動させることができる。
上記実施形態では、電動式の補機30の電力負荷を変動させるために補機スイッチ手段31を入切制御する例について説明したが、補機30がファンモータやポンプなどの回転器である場合には、その回転数を増減制御することで電力負荷を変動させることができる。
本発明のコージェネレーションの診断装置は、電流検出器とシステム制御手段との接続状態を確認する際に利用できる。
2 電流検出器
3 商業用配電線
6 発電装置
10 システム制御手段
26 凍結防止手段
28 凍結防止用ヒータ
3 商業用配電線
6 発電装置
10 システム制御手段
26 凍結防止手段
28 凍結防止用ヒータ
Claims (2)
- コージェネレーション用の発電装置と、前記発電装置からの電力を系統連系用配電線を介して商業用電源からの商業用配電線に連系するための系統連系用インバータと、前記商業用配電線を流れる電流を検出する電流検出器と、前記電流検出器の検出電流を利用して前記発電装置から前記系統連系用インバータ及び前記系統連系用配電線を介して前記商業用配電線に送給される電力を制御するためのシステム制御手段とが設けられているコージェネレーションシステムの診断装置であって、
前記商業用配電線からの給電電力又は前記発電装置の発電電力を消費可能な凍結防止用ヒータを備え、前記コージェネレーションシステム内の水循環系統における水温又は外気温が設定凍結防止温度になると、前記凍結防止用ヒータの消費電力を調節して前記水循環系統を加熱させる凍結防止手段が設けられ、
前記システム制御手段が、前記凍結防止用ヒータの消費電力を変動させて前記商業用配電線から給電される電力を変動させたときの前記電流検出器の検出電流に基づいて、前記電流検出器と前記システム制御手段との接続状態を診断するように構成されているコージェネレーションシステムの診断装置。 - コージェネレーション用の発電装置と、前記発電装置からの電力を系統連系用配電線を介して商業用電源からの商業用配電線に連系するための系統連系用インバータと、前記商業用配電線を流れる電流を検出する電流検出器と、前記電流検出器の検出電流を利用して前記発電装置から前記系統連系用インバータ及び前記系統連系用配電線を介して前記商業用配電線に送給される電力を制御するためのシステム制御手段とが設けられているコージェネレーションシステムの診断装置であって、
前記システム制御手段が、前記コージェネレーションシステムの電動式の補機の消費電力を変動させて前記商業用配電線から給電される電力を変動させたときの前記電流検出器の検出電流に基づいて、前記電流検出器と前記システム制御手段との接続状態を診断するように構成されているコージェネレーションシステムの診断装置。
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-
2005
- 2005-03-25 JP JP2005089806A patent/JP2006266243A/ja active Pending
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