JP4668737B2 - 発電機の並列運転監視方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、発電機の並列運転監視方法および装置に関し、さらに詳しくは、並列運転している複数の発電機の負荷分担状態を的確に監視して、安全で信頼性の高い並列運転を可能とする発電機の並列運転監視方法および装置に関するものである。

従来、複数の発電機を並列運転する場合は、発電機が制御装置によって所定割合の負荷分担になるように制御されて並列運転されている（例えば、特許文献１参照）。並列運転している際に、例えば、一つの発電機の出力が変化し、負荷分担割合が変化すると、負荷分担を所定の割合に修正する制御が行なわれて、この発電機は所定の出力となるように稼動される。しかしながら、この発電機の故障に起因して出力が変化した場合であっても、この修正制御によって故障している発電機が稼動され続けるため、故障が拡大するという問題があった。

また、従来の並列運転装置は、それぞれの発電機に対して、過電力および逆電力等の限界値を規定し、その限界値を超えた場合には異常として、警報等を発するようになっていることが多い。しかし、この限界値を超えない範囲内で上記のような発電機の故障等に起因する負荷分担の変化が生じた場合は、この警報等も機能することがなく、十分な監視ができないという問題があった。
特開平１−２８３０２４号公報

本発明の目的は、並列運転している複数の発電機の負荷分担状態を的確に監視して、異常の早期発見、早期対処により安全で信頼性の高い並列運転を可能とする発電機の並列運転監視方法および装置を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の発電機の並列運転監視方法は、負荷分担を所定割合に制御されて並列運転される複数の発電機の負荷分担を監視する発電機の並列運転監視方法であって、前記並列運転される複数の発電機が、地盤改良装置の攪拌翼を回転させる駆動モータに電力を供給するものであり、前記複数の発電機の負荷に基づく出力データを検出し、制御装置で前記複数の発電機における各２つの発電機間の前記出力データの差を算出し、該算出した出力データ差と、予め入力されている限界値とを比較し、所定のデータ取得周期における前記限界値を超えた前記出力データ差の発生割合に基づいて前記発電機の負荷分担を監視することを特徴とするものである。

本発明の発電機の並列運転監視装置は、負荷分担を所定割合に制御されて並列運転される複数の発電機の負荷分担を監視する発電機の並列運転監視装置であって、前記並列運転される複数の発電機が、地盤改良装置の攪拌翼を回転させる駆動モータに電力を供給するものであり、前記複数の発電機の負荷に基づく出力データを検出する検出部と、制御装置と、警報装置と、表示装置とを備え、前記制御装置が、前記検出部で検出した前記複数の発電機における各２つの発電機間の前記出力データの差を算出し、該算出した出力データ差と、予め入力されている限界値とを比較し、所定のデータ取得周期における前記限界値を超えた前記出力データ差の発生割合が、予め入力されている基準値を超えた際に異常と判定して異常が発生した発電機を特定し、前記警報装置で警報を発するとともに、前記表示装置に異常の発生と、異常が発生した発電機を特定する表示をすることを特徴とするものである。

本発明の発電機の並列運転監視方法によれば、並列運転される複数の発電機が、地盤改良装置の攪拌翼を回転させる駆動モータに電力を供給するものであり、複数の発電機の負荷に基づく出力データを検出し、制御装置で複数の発電機における各２つの発電機間の出力データの差を算出し、この算出した出力データ差と、予め入力されている限界値とを比較するので、各発電機の過電力および逆電力等の限界値とは無関係に負荷分担状態を監視することができる。

また、制御装置で、所定のデータ取得周期における限界値を超えた出力データ差の発生割合に基づいて発電機の負荷分担を監視するので、使用条件（施工現場等）に柔軟に対応した監視ができ、発電機の故障等の有無および故障等した発電機の特定が容易にできる。これによって、発電機の故障等を早期に検知して、故障等の拡大を抑えることができる。このように、複数の発電機の負荷分担状態を的確に監視して、安全で信頼性の高い並列運転が可能となる。

本発明の発電機の並列運転監視装置によれば、前記並列運転される複数の発電機が、地盤改良装置の攪拌翼を回転させる駆動モータに電力を供給するものであり、複数の発電機の負荷に基づく出力データを検出する検出部と、制御装置と、警報装置と、表示装置とを備え、制御装置が、検出部で検出した複数の発電機における各２つの発電機間の出力データの差を算出し、この算出した出力データ差と、予め入力されている限界値とを比較するので、各発電機の過電力および逆電力等の限界値とは無関係に負荷分担状態を監視することができる。

また、制御装置が、所定のデータ取得周期における限界値を超えた出力データ差の発生割合が、予め入力されている基準値を超えた際に異常と判定して異常が発生した発電機を特定し、警報装置で警報を発するとともに、表示装置に異常の発生と、異常の発生した発電機を特定する表示をするので、使用条件（施工現場等）に柔軟に対応した監視ができ、発電機の故障等の有無および故障等した発電機の特定が容易にできる。これによって、発電機の故障等を早期に検知して、故障等の拡大を抑えることができる。このように、複数の発電機の負荷分担状態を的確に監視して、安全で信頼性の高い並列運転が可能となる。

以下、本発明の発電機の並列運転監視方法および装置を実施形態に基づいて説明する。図１に全体概要を示すように、本発明の発電機の並列運転監視装置１は、所定割合の負荷分担で並列運転される複数の発電機Ｇ１〜Ｇ４の負荷分担状態を監視するように構成されている。

すべての発電機Ｇ１〜Ｇ４には、検出部２が備わり、それぞれに負荷分担を制御する発電機コントローラ３ａ〜３ｄが接続されている。これらの発電機コントローラ３ａ〜３ｄは、通信変換器４を介して制御装置５に接続され、相互間で情報を高速で伝達可能となっている。制御装置５には、警報装置６ａと表示装置６とが接続され、表示装置６には、制御装置５が受信したデータやこの受信データに基づいて処理したデータ等が表示される。

この発電機の並列運転監視装置１は、図３に示すような地盤の深層混合処理を行なう地盤改良装置７の駆動モータ８に電力供給する際に使用される。地盤改良装置７は、改良材を吐出して攪拌翼９を駆動モータ８で回転させながら地盤の中に貫入させる。そして、所定深度で先端処理した後に攪拌翼９を回転させながら地盤から引抜いて施工が完了する。

この深層混合処理施工では、深度によって地盤の堅さが異なるので、駆動モータ８にかかる負荷も変化し、これに伴って、電力を供給する発電機Ｇの負荷も変化する。このような外的要因に加えて、発電機Ｇの故障等の内的要因によっても発電機Ｇの負荷が変化する。したがって、安全で信頼性の高い並列運転を実現するために、各発電機Ｇ１〜Ｇ４の負荷分担状態を並列運転監視装置１によって的確に監視する必要がある。

ここでは、各発電機Ｇ１〜Ｇ４は同性能の同一機種であり、均等の負荷分担で並列運転されるものとして説明する。各施工現場では、事前に削孔試験を行なって、発電機Ｇにかかる負荷データを取得して、このデータを基にして並列運転監視装置１の各設定を行なうことが好ましい。

各発電機Ｇ１〜Ｇ４のエンジンを始動し、遮断器が同期投入されると、各発電機Ｇ１〜Ｇ４は発電機コントローラ３ａ〜３ｄによって所定割合の負荷分担（ここでは、２５％ずつ）となるように制御されて自動並列運転され、地盤改良装置７の駆動モータ８に電力が供給される。それぞれ各発電機Ｇ１〜Ｇ４に設けられた検出部２は、それぞれの発電機Ｇ１〜Ｇ４の負荷に基づく出力データを検出して、その検出した出力データは、各発電機コントローラ３ａ〜３ｄおよび通信変換部４を介して制御装置５に送信される。負荷に基づく出力データとしては、各発電機Ｇ１〜Ｇ４の電流値と電圧値と力率とを乗じて算出した電力値を用いることができる。

制御装置５は、この送信された出力データを用いて、４つの発電機Ｇ１〜Ｇ４における各２つの発電機Ｇ間の出力データ（電力値）の差を算出する。この実施形態では各発電機Ｇ間の組合せは、発電機Ｇ１とＧ２、Ｇ１とＧ３、Ｇ１とＧ４、Ｇ２とＧ３、Ｇ２とＧ４、Ｇ３とＧ４の６通りとなり、この６通りの２つの発電機Ｇ間の出力データの差が算出され、この算出した出力データ差と制御装置５に予め入力されている限界値（電力値）Ｃとが比較される。

この比較の方法を図２に基づいて説明する。図２の縦軸は出力データ差を示し、横軸は時間経過を示している。例えば、発電機Ｇ１とＧ２との時系列の出力データ差を演算して出力データ差曲線Ａを得ることができる。制御装置５には、両発電機Ｇ１、Ｇ２の負荷分担が所定割合の範囲内にあると判断する指標となる限界値Ｃが入力されている。即ち、出力データ差が限界値Ｃを超えると発電機Ｇ１、Ｇ２の負荷分担が所定の割合になっていないと判断される。

ここで、制御装置５には予め、所定のデータ取得周期Ｔが入力されている。このデータ取得周期Ｔは細分化されたデータ取得間隔ｔで構成され、データ取得間隔ｔ単位で出力データ差が限界値Ｃを超えたか否かが判断される。図２では１単位のデータ取得周期Ｔにおいて、ピークが２つあり、１つ目のピークではＤ１の範囲となる３つのデータ取得間隔ｔで出力データ差が限界値Ｃを超えている。２つ目のピークではＤ２の範囲となる６つのデータ取得間隔ｔで出力データ差が限界値Ｃを超えている。したがって、このデータ取得周期Ｔでは、限界値Ｃを超えたデータ取得間隔ｔの数は合計９つとなる。

制御装置５には、発電機Ｇが所定割合の負荷分担で並列運転されず、負荷分担状態に異常が生じていると判定する基準値Ｎが予め入力されている。この基準値Ｎは所定のデータ取得周期Ｔにおける限界値Ｃを超えた出力データ差の発生割合、即ち、所定のデータ取得周期Ｔにおいて出力データ差が限界値Ｃを超えた時間に基づいて設定されており、例えば、限界値Ｃを超えたデータ取得間隔ｔの数で規定される。ここで、基準値Ｎが１０と設定されていると、データ取得周期Ｔにおいて、限界値Ｃを超えたデータ取得間隔ｔの数が１０を超えた場合に、負荷分担に異常が生じていると判定されるので、図２に例示した出力データ差曲線Ａでは、異常がないと判定されることになる。この判定にはデータ取得間隔ｔの数の他に、直接、出力データ差が限界値Ｃを超えた時間を規定して、この時間を検知して判定するようにしてもよい。

いずれかの発電機、例えば、発電機Ｇ１が故障等した場合には、発電機Ｇ１とＧ２の出力データ差、発電機Ｇ１とＧ３の出力データ差、発電機Ｇ１とＧ４のデータ差が慢性的に限界値Ｃを超えることになる。これにより、限界値Ｃを超える出力データ差のすべての組合せに存在する発電機Ｇ１が、制御装置５によって異常が発生したと判定され、警報装置６ａが警報を発するとともに、表示装置６に異常の発生と、異常が発生したと判定された発電機Ｇ１を特定する表示がされる。異常の発生が表示された場合は、特定された発電機Ｇ１を確認し、故障等のおそれのある場合には発電機Ｇ１の運転を停止する。

尚、両発電機Ｇ１、Ｇ２が同時に故障等した場合には、他の発電機Ｇ３、Ｇ４との間のデータ差と限界値Ｃとの比較によって、この異常の発生の有無を判定できる。

データ取得周期Ｔ、データ取得間隔ｔ、限界値Ｃ、基準値Ｎは、発電機Ｇが使用される施工現場の状況等によって、適宜決定され、例えば、データ取得周期Ｔを２０秒以上６０秒以内とし、データ取得間隔ｔを０．５秒以上２．０秒以下とする。

異常発生の判定により、運転が停止された発電機（ここではＧ１またはＧ２）は点検されて、異常がなければ再始動される。

施工の当初は、限界値Ｃを小さめに設定しておき、より安全な条件で並列運転することが好ましい。上記した異常発生、発電機Ｇの運転停止、点検を繰返す過程で、施工現場の条件に応じて徐々に限界値Ｃを大きく設定すると、発電機Ｇの運転停止を減らしつつ、安全でより効率的に並列運転を行うことができる。

上記のような異常の有無の判定によれば、使用条件が異なる施工現場毎に柔軟に適応した監視が可能となり、発電機Ｇの故障等の有無および故障等した発電機Ｇの特定が容易にできる。したがって、発電機Ｇの故障等を表示装置６を介して早期に発見して、早期に対処することができ、故障等の拡大を抑えて、損害を最小限にすることができる。

また、各発電機Ｇ間の出力データ差と、予め入力されている限界値Ｃとを比較するので、発電機Ｇの過電力および逆電力等の限界値とは無関係に負荷分担状態を監視することができる。このように、複数の発電機Ｇの負荷分担状態を的確に監視して、安全で信頼性を向上させた並列運転が可能となる。

各発電機Ｇ１〜Ｇ４の負荷分担割合は、実施形態のように均等負担だけでなく、任意に変えた所定割合とすることができる。また、各発電機Ｇ１〜Ｇ４は性能（出力等）が異なるものでもよく、発電機Ｇの数も実施形態に示したものに限定されない。

本発明の発電機の並列運転監視装置の概要を例示する全体図である。 本発明の発電機の並列運転監視方法において比較される出力データ差と限界値とを例示するグラフ図である。 本発明の発電機の並列運転監視装置を用いた深層混合処理の施工例を示す説明図である。

符号の説明

１ 並列運転監視装置
２ 検出部
３ａ〜３ｄ 発電機コントローラ
４ 通信変換器
５ 制御装置
６ 表示装置 ６ａ 警報装置
７ 地盤改良装置 ８ 駆動モータ ９ 攪拌翼
Ｇ、Ｇ１〜Ｇ４ 発電機

Claims (3)

1. 負荷分担を所定割合に制御されて並列運転される複数の発電機の負荷分担を監視する発電機の並列運転監視方法であって、前記並列運転される複数の発電機が、地盤改良装置の攪拌翼を回転させる駆動モータに電力を供給するものであり、前記複数の発電機の負荷に基づく出力データを検出し、制御装置で前記複数の発電機における各２つの発電機間の前記出力データの差を算出し、該算出した出力データ差と、予め入力されている限界値とを比較し、所定のデータ取得周期における前記限界値を超えた前記出力データ差の発生割合に基づいて前記発電機の負荷分担を監視する発電機の並列運転監視方法。
2. 前記限界値は、施工の当初は小さめに設定しておき、施工現場の条件に応じて徐々に大きく設定する請求項１に記載の発電機の並列運転監視方法。
3. 負荷分担を所定割合に制御されて並列運転される複数の発電機の負荷分担を監視する発電機の並列運転監視装置であって、前記並列運転される複数の発電機が、地盤改良装置の攪拌翼を回転させる駆動モータに電力を供給するものであり、前記複数の発電機の負荷に基づく出力データを検出する検出部と、制御装置と、警報装置と、表示装置とを備え、前記制御装置が、前記検出部で検出した前記複数の発電機における各２つの発電機間の出力データの差を算出し、該算出した出力データ差と、予め入力されている限界値とを比較し、所定のデータ取得周期における前記限界値を超えた前記出力データ差の発生割合が、予め入力されている基準値を超えた際に異常と判定して、異常が発生した発電機を特定し、前記警報装置で警報を発するとともに、前記表示装置に異常の発生と、異常が発生した発電機を特定する表示をする発電機の並列運転監視装置。

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