JP5550389B2

JP5550389B2 - 自家発電システム

Info

Publication number: JP5550389B2
Application number: JP2010055774A
Authority: JP
Inventors: 智猪坂
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2030-03-12
Also published as: JP2011193586A

Description

この発明は、自家発電システム、特に並列運転の複数台の自家発電装置で負荷分担制御を行う自家発電システムに関するものである。

並列運転の複数台の自家発電装置で負荷へ給電する自家発電システムは、特開昭６２−２３３０２８号公報（特許文献１）、特開２００４−０７２９２５号公報（特許文献２）、特開２０００−１１６１９５号公報（特許文献３）、特開２００７−０９７３１６号公報（特許文献４）等に開示されている。

特開昭６２−２３３０２８号公報（第１図及びその説明）特開２００４−０７２９２５号公報（図１及びその説明）特開２０００−１１６１９５号公報（図１及びその説明）特開２００７−０９７３１６号公報（図１及びその説明）

これら特許文献に開示されているような並列運転の複数台の自家発電装置で負荷へ給電する自家発電システムは、工場、大規模ビル、大規模病院、大規模データセンター等に設置される場合、自家発電装置の台数は数台から数十台となり、自家発電装置の自家発電装置コントローラの台数も自家発電装置の台数もしかりである。また、規模の拡大に応じて自家発電装置およびその自家発電装置コントローラは追加設置され、既設自家発電装置を稼動しながら追加設置の自家発電装置の試験運転を行う場合や、既設自家発電装置の点検、自家発電装置の異常、多数の負荷の中に無停電を要求される最重要負荷の存在、等、各種状態により、規模が大きくなればなるほど各自家発電装置は複雑な運転が必要となる。
並列運転の複数台の自家発電装置で負荷へ給電する自家発電システムにおける負荷分担制御も、全自家発電装置により全負荷を対象とした画一的な負荷分担制御を行うのでなく、グループ分けしてグループ毎に負荷分担制御を行えるように自由度を持った負荷分担制御が行えるようにすることが好ましい。

この発明は、前述のような実情に鑑みてなされたもので、並列運転の複数台の自家発電装置で負荷へ給電する自家発電システムにおける負荷分担制御を、グループ分けしてグループ毎に負荷分担制御を行え、しかも当該グループの変更も可能とすることを目的とするものである。

この発明に係る自家発電システムは、それぞれ発電機主回路が負荷母線に接続され並列運転されることによりそれぞれ前記負荷母線を介して複数の負荷に接続される複数台の自家発電装置、およびこれら自家発電装置の各々に対応して設けられ対応自家発電装置の前記発電機主回路の電圧および電流を検出信号を入力し対応自家発電装置に制御指令を出す自家発電装置コントローラを備えた自家発電システムであって、
前記負荷母線が複数の母線遮断器によってそれぞれ負荷を有する３区分以上に区分分けされ、
前記複数の母線遮断器が選択的に投入・遮断され、この選択的投入・遮断により、負荷分担制御が可能な負荷と前記自家発電装置との組み合わせのグループが変更され、
各自家発電装置コントローラが、前記複数の母線遮断器の投入・遮断の各状態に対応して前記負荷分担制御が可能な負荷と前記自家発電装置との組み合わせの前記グループを判別し、当該判別に基づいて前記グループ毎に自律的に負荷分担制御する
ものである。

この発明は、それぞれ発電機主回路が負荷母線に接続され並列運転されることによりそれぞれ前記負荷母線を介して複数の負荷に接続される複数台の自家発電装置、およびこれら自家発電装置の各々に対応して設けられ対応自家発電装置の前記発電機主回路の電圧および電流を検出信号を入力し対応自家発電装置に制御指令を出す自家発電装置コントローラを備えた自家発電システムであって、前記負荷母線が複数の母線遮断器によってそれぞれ負荷を有する３区分以上に区分分けされ、前記複数の母線遮断器が選択的に投入・遮断され、この選択的投入・遮断により、負荷分担制御が可能な負荷と前記自家発電装置との組み合わせのグループが変更され、各自家発電装置コントローラが、前記複数の母線遮断器の投入・遮断の各状態に対応して前記負荷分担制御が可能な負荷と前記自家発電装置との組み合わせの前記グループを判別し、当該判別に基づいて前記グループ毎に自律的に負荷分担制御するので、並列運転の複数台の自家発電装置で負荷へ給電する自家発電システムにおける負荷分担制御を、グループ分けしてグループ毎に負荷分担制御を行え、しかも当該グループの変更も可能であり、グループ変更後のグループでグループ毎に負荷分担制御を行える効果がある。

この発明の実施の形態１を示す図で、自家発電システムのシステム構成の一事例を示す図である。この発明の実施の形態１を示す図で、８台の自家発電装置の場合を事例として図１を模式化して例示する図である。この発明の実施の形態１を示す図で、３台の母線遮断器が全て投入状態にある場合を例示する図である。この発明の実施の形態１を示す図で、３台の母線遮断器のうち２台が投入状態、１台が遮断状態にある場合を例示する図である。この発明の実施の形態１を示す図で、３台の母線遮断器のうち１台が投入状態、２台が遮断状態にある場合を例示する図である。この発明の実施の形態１を示す図で、３台の母線遮断器が全て遮断状態にある場合を例示する図である。この発明の実施の形態１を示す図で、母線遮断器の投入・遮断の状態を判別する回路の事例を示す図である。

実施の形態１．
以下この発明の実施の形態１を図１〜図７により説明する。なお、各図中、同一符合は同一部分を示す。

図１において、自家発電システムは、母線遮断器５２ＧＢ１により区分分けされ区分毎に負荷Ｌ１，Ｌ２が接続された負荷母線ＢＬ１，ＢＬ２と、負荷母線ＢＬ，ＢＬ２に発電機主回路Ｍｃ１，Ｍｃ２，Ｍｃ３，Ｍｃ４および発電機遮断器５２Ｇ１，５２Ｇ２，５２Ｇ３，５２Ｇ４を介して接続された複数台の自家発電装置No.1，No.2，No.3，No.4，（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４）と、各自家発電装置Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４に個別に対応して設けられ対応する監視制御対象の自家発電装置の出力状態情報を変流器ＣＴおよび計器用変圧器ＶＴを入力し監視制御対象の自家発電装置に各種制御指令Ｃｉ１，Ｃｉ２，Ｃｉ３，Ｃｉ４を出す自家発電装置コントローラNo．1，No.2，No.3，No.4，（Ｃｒｌ１，Ｃｒｌ
２，Ｃｒｌ３，Ｃｒｌ４）とで構成されている。

自家発電装置コントローラNo．1，No.2，No.3，No.4，（Ｃｒｌ１，Ｃｒｌ２，Ｃｒｌ
３，Ｃｒｌ４）は、何れも複数の入力端子D/I-1，D/I-2を有しており、それぞれこれら入力端子D/I-1，D/I-2の入力パターンを判別することにより、負荷分担制御が可能な負荷と自家発電装置との組み合わせのグループを判別し、当該判別に基づいて前記グループ毎に負荷分担制御を行う。

図２は、図１を模式化し、自家発電装置台数を８台（Ｇ１〜Ｇ８）とした事例である。発電機遮断器も８台（５２Ｇ１〜５２Ｇ８）あり、発電機主回路Ｍｃ１〜Ｍｃ８に設けられている。母線遮断器は３台（５２ＧＢ１〜５２ＧＢ３）設けられ、負荷母線は４区分に区分分けされ、４区分の負荷母線ＢＬ１〜ＢＬ４となっている。負荷母線ＢＬ１〜ＢＬ４には個別に負荷Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４が接続されている。
なお、図２では自家発電装置毎に設けられる自家発電装置コントローラNo．1〜No.8，
（Ｃｒｌ１〜Ｃｒｌ８）は図示省略してある。

図３は、システム模式図(図２)において、全ての母線遮断器５２ＧＢ１〜５２ＧＢ３が投入された状態であり、自家発電装置８台が並列接続している状態である。全号機（全自家発電装置）をグループＡ(D/I-1 OFF,D/I-2 OFF)とし、８台の自家発電装置Ｇ１〜Ｇ８
の各自家発電装置コントローラの入力端子D/I-1,D/I-2の入力は何れもD/I-1：OFF,D/I-2
：OFFとなり、自家発電装置Ｇ１〜Ｇ８接続される負荷１〜４（Ｌ１〜Ｌ４）対して８台
の自家発電装置Ｇ１〜Ｇ８の自家発電装置コントローラにより負荷分担制御し、８台の自家発電装置Ｇ１〜Ｇ８で負荷分担する。

図４は、図３の状態から母線遮断器５２ＧＢ１が開放された状態を示す。このとき自家発電装置Ｇ１，Ｇ２をグループＡ、それ以外をグループＤに設定することで、負荷１（Ｌ１）を自家発電装置Ｇ１，Ｇ２の２台で負荷分担、負荷２〜４（Ｌ２〜Ｌ４）を自家発電装置Ｇ３〜Ｇ８の６台で負荷分担することを可能とする。
自家発電装置Ｇ１，Ｇ２の対応自家発電装置コントローラは、それらの入力端子D/I-1,D/I-2の入力が何れもD/I-1：OFF,D/I-2：OFFとなり、対応自家発電装置Ｇ１，Ｇ２がグループＡであることを判別して認識することで、自律的に負荷分担制御し自家発電装置Ｇ１，Ｇ２の２台で負荷分担する。
自家発電装置Ｇ３〜Ｇ８の対応自家発電装置コントローラは、それらの入力端子D/I-1,D/I-2の入力が何れもD/I-1：ON,D/I-2：ONとなり、対応自家発電装置Ｇ３〜Ｇ８がグループＤであることを判別して認識することで、自律的に負荷分担制御し自家発電装置Ｇ３〜Ｇ８の６台で負荷分担する。

同様に、図５は、図４からさらに母線遮断器５２ＧＢ２が開放された状態を示す。このとき自家発電装置Ｇ１，Ｇ２をグループＡ、Ｇ３，Ｇ４をグループＢ、Ｇ５〜Ｇ８をグループＤに設定することで、負荷１（Ｌ１）を自家発電装置Ｇ１，Ｇ２の２台で負荷分担、負荷２（Ｌ２）を自家発電装置Ｇ３，Ｇ４の２台で負荷分担、負荷３，４（Ｌ３，Ｌ４）を自家発電装置Ｇ５〜Ｇ８の４台で負荷分担することが可能である。

同様に、図６は、図５からさらに母線遮断器５２ＧＢ３が開放された状態を示す。このとき自家発電装置Ｇ１，Ｇ２をグループＡ、自家発電装置Ｇ３，Ｇ４をグループＢ、自家発電装置Ｇ５，Ｇ６をグループＣ、自家発電装置Ｇ７，Ｇ８をグループＤに設定することで、負荷１〜４（Ｌ１〜Ｌ４）の各々を、２台の自家発電装置で負荷分担することが可能である。

図６までの例でD/I-1，D/I-2は母線遮断器の状態でon，offが決まり、そのon，off条件の構築例を図７に示す。
（１）自家発電装置Ｇ１，Ｇ２の対応自家発電装置コントローラのD/I-1，DI-2は共に常
時offである。
（２）自家発電装置Ｇ３，Ｇ４、Ｇ５，Ｇ６、Ｇ７，Ｇ８の対応自家発電装置コントロー
ラのD/I-1，D/I-2の入力は、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）に例示の回路で形成される。
ａ接点，ｂ接点は各母線遮断器の補助接点であり、対応母線遮断器のon時にａ接点
はon、ｂ接点はoffとなり、対応母線遮断器のoff時にａ接点はoff、ｂ接点はonと
なる。
なお、各補助リレーaRyがONとなる条件で、各自家発電装置コントローラのD/I-1,D/I-2がonとなり、各補助リレーaRyがOFFとなる条件で、各自家発電装置コントローラのD/I-1,D/I-2がoffとなる。

なお、負荷分担制御とは有効電力分担制御、無効電力分担制御のことを指し、その際に必要な母線周波数一定制御や電圧一定制御も含む総称である。

また、前述のように、例えば母線遮断器で区分された負荷母線が４負荷母線の場合は、自家発電装置コントローラの入力端であるデジタルインプット(D/I)を２つ(D/I-1，D/I-2)準備し、下記組合せでグループ分けが可能である。母線遮断器で区分された負荷母線の
数が増えればD/I点数を増やすことで対応が可能である。
・グループＡ（Ａ母線）：D/I-1 off，D/I-2 off
・グループＢ（Ｂ母線）：D/I-1 on， D/I-2 off
・グループＣ（Ｃ母線）：D/I-1 off，D/I-2 on
・グループＤ（Ｄ母線）：D/I-1 on， D/I-2 on
この信号を各自家発電装置コントローラに入力することにより負荷分担を行う相手を指示する。

前述のように、本実施の形態１の自家発電システムは、それぞれ発電機主回路が負荷母線に接続され並列運転されることによりそれぞれ前記負荷母線を介して複数の負荷に接続される複数台の自家発電装置、およびこれら自家発電装置の各々に対応して設けられ対応自家発電装置の前記発電機主回路の電圧および電流を検出信号を入力する自家発電装置コントローラを備えた自家発電システムであって、前記負荷母線が複数の母線遮断器によってそれぞれ負荷を有する３区分以上に区分分けされ、各自家発電装置コントローラが前記複数の母線遮断器の投入・遮断の各状態に対応して負荷分担制御が可能な負荷と自家発電装置との組み合わせのグループを判別し、当該判別に基づいて前記グループ毎に負荷分担制御が行われる自家発電システムである。
また、前記複数の母線遮断器が選択的に投入・遮断され、この選択的投入・遮断により前記グループが変更される自家発電システムである。
また、前記複数の母線遮断器の補助接点のＯＮ・ＯＦＦの各状態に対応して負荷分担制御が可能な負荷と自家発電装置との組み合わせのグループを判別する自家発電システムである。
また、前記補助接点のａ接点とｂ接点のＯＮ・ＯＦＦの各状態に対応して負荷分担制御が可能な負荷と自家発電装置との組み合わせのグループを判別する自家発電システムである。

Ｇ１〜Ｇ８自家発電装置、
ＣＴ変流器、
ＶＴ計器用変圧器、
Ｃｉ１〜Ｃｉ４制御指令、
Ｃｒｌ１〜Ｃｒｌ４自家発電装置コントローラ、
Ｍｃ１〜Ｍｃ４発電機主回路、
ＢＬ１〜ＢＬ４負荷母線、
Ｌ１〜Ｌ４負荷、
５２Ｇ１〜５２Ｇ８発電機遮断器、
５２ＧＢ１〜５２ＧＢ８母線遮断器、
D/I-1，D/I-2 自家発電装置コントローラの入力。

Claims

それぞれ発電機主回路が負荷母線に接続され並列運転されることによりそれぞれ前記負荷母線を介して複数の負荷に接続される複数台の自家発電装置、およびこれら自家発電装置の各々に対応して設けられ対応自家発電装置の前記発電機主回路の電圧および電流を検出信号を入力し対応自家発電装置に制御指令を出す自家発電装置コントローラを備えた自家発電システムであって、
前記負荷母線が複数の母線遮断器によってそれぞれ負荷を有する３区分以上に区分分けされ、
前記複数の母線遮断器が選択的に投入・遮断され、この選択的投入・遮断により、負荷分担制御が可能な負荷と前記自家発電装置との組み合わせのグループが変更され、
各自家発電装置コントローラが、前記複数の母線遮断器の投入・遮断の各状態に対応して前記負荷分担制御が可能な負荷と前記自家発電装置との組み合わせの前記グループを判別し、当該判別に基づいて前記グループ毎に自律的に負荷分担制御する
自家発電システム。
請求項１に記載の自家発電システムにおいて、
前記複数の母線遮断器の補助接点のＯＮ・ＯＦＦの各状態に対応して負荷分担制御が可能な負荷と自家発電装置との組み合わせのグループを判別する
ことを特徴とする自家発電システム。
請求項２に記載の自家発電システムにおいて、
前記補助接点のａ接点とｂ接点のＯＮ・ＯＦＦの各状態に対応して負荷分担制御が可能
な負荷と自家発電装置との組み合わせのグループを判別する
ことを特徴とする自家発電システム。