特許 7555513 発電システム、監視装置、及び発電システムの監視方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-12

(45)【発行日】2024-09-24

(54)【発明の名称】発電システム、監視装置、及び発電システムの監視方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/38 20060101AFI20240913BHJP

   H02J 13/00 20060101ALI20240913BHJP

【ＦＩ】

H02J3/38 180

H02J13/00 301J

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2024098590

(22)【出願日】2024-06-19

【審査請求日】2024-06-27

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】306022513

【氏名又は名称】日鉄エンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100145012

【弁理士】

【氏名又は名称】石坂 泰紀

(74)【代理人】

【識別番号】100212026

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 真生

(72)【発明者】

【氏名】平川 晋也

【審査官】高野 誠治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０７８２４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１７６６８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０５２４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－０４７３５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０４３６４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ３／００ － ５／００

Ｈ０２Ｊ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力系統に連系し、並列運転する２以上の発電機と、
前記電力系統と前記２以上の発電機との間が接続された連系運転状態と、前記電力系統と前記２以上の発電機との間が遮断された自立運転状態と、を切り替える遮断器と、
前記連系運転状態において、第１軸と第２軸とを含むグラフをモニタに表示する表示制御部と、を備え、
前記第１軸は、前記２以上の発電機のいずれか１つの発電機である対象発電機の発電出力に係る物理量を表し、
前記第２軸は、前記自立運転状態で前記２以上の発電機から電力が供給される重要負荷の消費電力を表し、
前記表示制御部は、前記グラフの前記第２軸において、前記自立運転状態に切り替えられた後での前記２以上の発電機の運転に支障をきたさないと想定される範囲を表す運転許容範囲を表示する、発電システム。

【請求項2】

前記表示制御部は、前記２以上の発電機の少なくとも１つの運転状況に応じて、前記運転許容範囲が経時的に変化するように、前記グラフを前記モニタに表示する、請求項１に記載の発電システム。

【請求項3】

前記２以上の発電機のうちのいずれか１つの発電機を制御する発電制御部から、前記運転状況の少なくとも一部として、当該発電機における回転速度又は周波数を取得する運転状況取得部を更に備え、
前記表示制御部は、前記運転状況取得部が取得した回転速度又は周波数に応じて、前記運転許容範囲が経時的に変化するように、前記グラフを前記モニタに表示する、請求項２に記載の発電システム。

【請求項4】

前記表示制御部は、前記グラフ内において、前記重要負荷の消費電力の現在値と、前記物理量の現在値とを含む運転点を前記運転許容範囲と共に表示する、請求項１に記載の発電システム。

【請求項5】

前記運転点と前記運転許容範囲との比較結果に基づいて、ユーザへ警告を報知する警告報知部を更に備える、請求項４に記載の発電システム。

【請求項6】

前記運転許容範囲の一部は、前記２以上の発電機の少なくとも１つが、過負荷となるか否かの境界を表す第１境界ラインによって規定される、請求項１～５のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項7】

前記運転許容範囲の一部は、前記２以上の発電機の少なくとも１つが、軽負荷となるか否かの境界を表す第２境界ラインによって規定される、請求項１～５のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項8】

前記第１軸は、前記発電機の前記発電出力を表し、
前記運転許容範囲は、前記グラフの前記第１軸及び前記第２軸の双方において、前記自立運転状態に切り替えられた後での前記２以上の発電機の運転に支障をきたさないと想定される範囲を表し、
前記運転許容範囲のうち前記第１軸に関する範囲は、前記対象発電機が発電可能な最小の出力を表す第３境界ラインと、前記対象発電機が発電可能な最大の出力を表す第４境界ラインとの少なくとも一方によって規定される、請求項６に記載の発電システム。

【請求項9】

前記第１軸は、前記発電機の前記発電出力を表し、
前記運転許容範囲は、前記グラフの前記第１軸及び前記第２軸の双方において、前記自立運転状態に切り替えられた後での前記２以上の発電機の運転に支障をきたさないと想定される範囲を表し、
前記運転許容範囲のうち前記第１軸に関する範囲は、前記対象発電機が発電可能な最小の出力を表す第３境界ラインと、前記対象発電機が発電可能な最大の出力を表す第４境界ラインとの少なくとも一方によって規定される、請求項７に記載の発電システム。

【請求項10】

前記２以上の発電機は、第１発電機と、第２発電機と、を含み、
前記発電システムは、
前記自立運転状態において、アイソクロナス特性に従って、前記第１発電機を制御する第１発電制御部と、
前記自立運転状態において、ドループ特性に従って、前記第２発電機を制御する第２発電制御部と、を更に備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項11】

前記２以上の発電機は、第１発電機と、第２発電機と、を含み、
前記発電システムは、
前記自立運転状態において、ドループ特性に従って、前記第１発電機を制御する第１発電制御部と、
前記自立運転状態において、ドループ特性に従って、前記第２発電機を制御する第２発電制御部と、を更に備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の発電システム。

【請求項12】

電力系統に連系し、並列運転する２以上の発電機と、
前記電力系統と前記２以上の発電機との間が接続された連系運転状態と、前記電力系統と前記２以上の発電機との間が遮断された自立運転状態と、を切り替える遮断器と、
を備える発電システムに設けられる監視装置であって、
前記連系運転状態において、第１軸と第２軸とを含むグラフをモニタに表示する表示制御部を備え、
前記第１軸は、前記２以上の発電機のいずれか１つの発電機である対象発電機の発電出力に係る物理量を表し、
前記第２軸は、前記自立運転状態で前記２以上の発電機から電力が供給される重要負荷の消費電力を表し、
前記表示制御部は、前記グラフの前記第２軸において、前記自立運転状態に切り替えられた後での前記２以上の発電機の運転に支障をきたさないと想定される範囲を表す運転許容範囲を表示する、監視装置。

【請求項13】

電力系統に連系し、並列運転する２以上の発電機と、
前記電力系統と前記２以上の発電機との間が接続された連系運転状態と、前記電力系統と前記２以上の発電機との間が遮断された自立運転状態と、を切り替える遮断器と、
を備える発電システムの監視方法であって、
前記連系運転状態において、第１軸と第２軸とを含むグラフをモニタに表示する表示工程を含み、
前記第１軸は、前記２以上の発電機のいずれか１つの発電機である対象発電機の発電出力に係る物理量を表し、
前記第２軸は、前記自立運転状態で前記２以上の発電機から電力が供給される重要負荷の消費電力を表し、
前記表示工程では、前記グラフの前記第２軸において、前記自立運転状態に切り替えられた後での前記２以上の発電機の運転に支障をきたさないと想定される範囲を表す運転許容範囲を表示する、発電システムの監視方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、発電システム、監視装置、及び発電システムの監視方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、複数の発電機で系統連系又は自立運転を行う分散電源システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－８１９４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、自立運転時の安定運用を図ることが可能な発電システム、監視装置、及び発電システムの監視方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

［１］電力系統に連系し、並列運転する２以上の発電機と、前記電力系統と前記２以上の発電機との間が接続された連系運転状態と、前記電力系統と前記２以上の発電機との間が遮断された自立運転状態と、を切り替える遮断器と、前記連系運転状態において、第１軸と第２軸とを含むグラフをモニタに表示する表示制御部と、を備え、前記第１軸は、前記２以上の発電機のいずれか１つの発電機である対象発電機の発電出力に係る物理量を表し、前記第２軸は、前記自立運転状態で前記２以上の発電機から電力が供給される重要負荷の消費電力を表し、前記表示制御部は、前記グラフの前記第２軸において、前記自立運転状態に切り替えられた後での前記２以上の発電機の運転に支障をきたさないと想定される範囲を表す運転許容範囲を表示する、発電システム。

【0006】

［２］前記表示制御部は、前記２以上の発電機の少なくとも１つの運転状況に応じて、前記運転許容範囲が経時的に変化するように、前記グラフを前記モニタに表示する、上記［１］に記載の発電システム。

【0007】

［３］前記２以上の発電機のうちのいずれか１つの発電機を制御する発電制御部から、前記運転状況の少なくとも一部として、当該発電機における回転速度又は周波数を取得する運転状況取得部を更に備え、前記表示制御部は、前記運転状況取得部が取得した回転速度又は周波数に応じて、前記運転許容範囲が経時的に変化するように、前記グラフを前記モニタに表示する、上記［２］に記載の発電システム。

【0008】

［４］前記表示制御部は、前記グラフ内において、前記重要負荷の消費電力の現在値と、前記物理量の現在値とを含む運転点を前記運転許容範囲と共に表示する、上記［１］～［３］のいずれか１つに記載の発電システム。

【0009】

［５］前記運転点と前記運転許容範囲との比較結果に基づいて、ユーザへ警告を報知する警告報知部を更に備える、上記［４］に記載の発電システム。

【0010】

［６］前記運転許容範囲の一部は、前記２以上の発電機の少なくとも１つが、過負荷となるか否かの境界を表す第１境界ラインによって規定される、上記［１］～［５］のいずれか１つに記載の発電システム。

【0011】

［７］前記運転許容範囲の一部は、前記２以上の発電機の少なくとも１つが、軽負荷となるか否かの境界を表す第２境界ラインによって規定される、上記［１］～［５］のいずれか１つに記載の発電システム。

【0012】

［８］前記第１軸は、前記発電機の前記発電出力を表し、前記運転許容範囲は、前記グラフの前記第１軸及び前記第２軸の双方において、前記自立運転状態に切り替えられた後での前記２以上の発電機の運転に支障をきたさないと想定される範囲を表し、前記運転許容範囲のうち前記第１軸に関する範囲は、前記対象発電機が発電可能な最小の出力を表す第３境界ラインと、前記対象発電機が発電可能な最大の出力を表す第４境界ラインとの少なくとも一方によって規定される、上記［６］又は［７］に記載の発電システム。

【0013】

［９］前記２以上の発電機は、第１発電機と、第２発電機と、を含み、前記発電システムは、前記自立運転状態において、アイソクロナス特性に従って、前記第１発電機を制御する第１発電制御部と、前記自立運転状態において、ドループ特性に従って、前記第２発電機を制御する第２発電制御部と、を更に備える、上記［１］～［８］のいずれか１つに記載の発電システム。

【0014】

［１０］前記２以上の発電機は、第１発電機と、第２発電機と、を含み、前記発電システムは、前記自立運転状態において、ドループ特性に従って、前記第１発電機を制御する第１発電制御部と、前記自立運転状態において、ドループ特性に従って、前記第２発電機を制御する第２発電制御部と、を更に備える、上記［１］～［８］のいずれか１つに記載の発電システム。

【0015】

［１１］電力系統に連系し、並列運転する２以上の発電機と、前記電力系統と前記２以上の発電機との間が接続された連系運転状態と、前記電力系統と前記２以上の発電機との間が遮断された自立運転状態と、を切り替える遮断器と、を備える発電システムに設けられる監視装置であって、前記連系運転状態において、第１軸と第２軸とを含むグラフをモニタに表示する表示制御部を備え、前記第１軸は、前記２以上の発電機のいずれか１つの発電機である対象発電機の発電出力に係る物理量を表し、前記第２軸は、前記自立運転状態で前記２以上の発電機から電力が供給される重要負荷の消費電力を表し、前記表示制御部は、前記グラフの前記第２軸において、前記自立運転状態に切り替えられた後での前記２以上の発電機の運転に支障をきたさないと想定される範囲を表す運転許容範囲を表示する、監視装置。

【0016】

［１２］電力系統に連系し、並列運転する２以上の発電機と、前記電力系統と前記２以上の発電機との間が接続された連系運転状態と、前記電力系統と前記２以上の発電機との間が遮断された自立運転状態と、を切り替える遮断器と、を備える発電システムの監視方法であって、前記連系運転状態において、第１軸と第２軸とを含むグラフをモニタに表示する表示工程を含み、前記第１軸は、前記２以上の発電機のいずれか１つの発電機である対象発電機の発電出力に係る物理量を表し、前記第２軸は、前記自立運転状態で前記２以上の発電機から電力が供給される重要負荷の消費電力を表し、前記表示工程では、前記グラフの前記第２軸において、前記自立運転状態に切り替えられた後での前記２以上の発電機の運転に支障をきたさないと想定される範囲を表す運転許容範囲を表示する、発電システムの監視方法。

【発明の効果】

【0017】

本開示によれば、自立運転時の安定運用を図ることが可能な発電システム、監視装置、及び発電システムの監視方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、発電システムの一例を示す模式図である。

【図2】図２（ａ）は、系統連系時の電力の流れの一例を示す模式図である。図２（ｂ）は、自立運転時の電力の流れの一例を示す模式図である。

【図3】図３（ａ）は、ドループ特性を説明するためのグラフである。図３（ｂ）は、アイソクロナス特性を説明するためのグラフである。

【図4】図４は、自立運転時の２台の発電機からの出力を説明するための図である。

【図5】図５（ａ）は、系統連系時の２台の発電機からの出力の一例を示す図である。図５（ｂ）は、自立運転移行時に発生し得る問題を説明するための図である。

【図6】図６は、問題の回避方法の一例を説明するための図である。

【図7】図７は、上位制御装置の機能構成の一例を示す模式図である。

【図8】図８（ａ）及び図８（ｂ）は、表示制御部がモニタに表示するグラフの一例を示す図である。

【図9】図９は、上位制御装置のハードウェア構成の一例を示す模式図である。

【図10】図１０は、系統連系時において上位制御装置が実行する一連の処理の一例を示すフローチャートである。

【図11】図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、表示制御部がモニタに表示するグラフの一例を示す図である。

【図12】図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、表示制御部がモニタに表示するグラフの一例を示す図である。

【図13】図１３は、自立運転時の２台の発電機からの出力を説明するための図である。

【図14】図１４（ａ）は、系統連系時の２台の発電機からの出力の一例を示す図である。図１４（ｂ）は、自立運転移行時に発生し得る問題を説明するための図である。

【図15】図１５（ａ）は、表示制御部がモニタに表示するグラフの一例を示す図である。図１５（ｂ）は、運転許容範囲の境界部分の演算を説明するための図である。

【図16】図１６は、表示制御部がモニタに表示するグラフの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照して一実施形態について説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0020】

［発電システム］
図１には、一実施形態に係る発電システムが模式的に示されている。図１に示される発電システム１は、電力系統と連系して発電を行うシステムである。発電システム１は、例えば、工場等の需要家設備、又は発電所内に設置されている。発電システム１は、並列運転する２以上の発電機を備える。以下では、発電システム１が、並列運転する２つの発電機（２台の発電機）を備える場合を例に用いて、本開示の内容を説明する。また、以下の説明において、「発電機」は、原動機を含む設備（広義の発電機）を意味する。

【0021】

発電システム１は、２以上の発電機として、発電機１０Ａと、発電機１０Ｂと、を備える。発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂは、構内（例えば、工場等の設備内）に設置されている。発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂは、互いに並列に接続して発電を行うことができる。発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂは、電力系統２００と連系して発電を行い、電力を負荷１００に供給する。発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂのそれぞれは、例えば、ガスタービン及び蒸気タービンの一方、又は、ガスタービン及び蒸気タービンの双方に接続されている。発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂの間で、発電方式（すなわち、接続される原動機の種別）が異なっていてもよい。発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂの少なくとも一方の出力は、オペレータによって調節することが可能であってもよい。

【0022】

電力系統２００は、例えば、電力会社が提供する商用の電力系統である。一例では、電力系統２００は、需要家設備に対して、定格周波数が５０Ｈｚ又は６０Ｈｚである交流電力（交流電圧）を供給可能である。

【0023】

負荷１００は、発電システム１が設置される構内において電力を消費する。負荷１００は、２以上の負荷機器を含む。負荷機器の具体例としては、モータ、ヒータ、クーラ、及び照明等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。負荷１００は、重要負荷１１０と、一般負荷１２０とに分類されてもよい。例えば、発電システム１のオペレータが、負荷１００に含まれる負荷機器の接続先を切り替えることで、重要負荷１１０と一般負荷１２０とに分類されてもよい。もしくは、予め建設時に重要負荷１１０と一般負荷１２０とに分けて接続されていてもよい。重要負荷１１０及び一般負荷１２０のそれぞれは、１以上の負荷機器を含む。重要負荷１１０及び一般負荷１２０が必要とする電力（消費電力）は、これらの負荷に含まれる機器の使用状況に応じて変動する。なお、負荷１００は、一般負荷１２０を有さずに、重要負荷１１０のみから構成されてもよい。

【0024】

図２（ａ）には、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂが電力系統２００と連系して運転する際の電力の流れが模式的に示されている。図２（ｂ）には、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂが電力系統２００と連系せずに運転する際の電力の流れが模式的に示されている。本開示では、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂが電力系統２００と連系して運転する状態を「連系運転状態」と称し、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂが電力系統２００と連系せずに運転する状態を「自立運転状態」と称する。

【0025】

発電システム１は、遮断器２０を備える。遮断器２０は、電力系統２００と、２以上の発電機（発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂ）との間を接続又は遮断する機器である。すなわち、遮断器２０は、電力系統２００と発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂとの間が接続された状態（連系運転状態）と、電力系統２００と発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂとの間が遮断された状態（自立運転状態）と、を切り替える。例えば、遮断器２０がオン状態となることで、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂと、電力系統２００との間が接続され、遮断器２０がオフ状態となることで、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂと、電力系統２００との間が遮断される。

【0026】

連系運転状態では、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂは、電力系統２００に対して並列運転を行う。この場合、例えば、図２（ａ）に示されるように、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂは、重要負荷１１０及び一般負荷１２０に対して電力を供給する。発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂの発電出力が、重要負荷１１０及び一般負荷１２０が必要とする電力に満たない場合には、電力系統２００からも、重要負荷１１０及び一般負荷１２０に対して電力が供給される。すなわち、電力系統２００からの買電が行われる。発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂの発電出力が、重要負荷１１０及び一般負荷１２０が必要とする電力を超える場合には、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂの発電出力の余剰分が、電力系統２００に対して供給される。すなわち、電力系統２００への売電が行われる。

【0027】

自立運転状態においては、例えば、図２（ｂ）に示されるように、一般負荷１２０には発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂからの電力が供給されず、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂは、重要負荷１１０に対して電力を供給する。重要負荷１１０は、自立運転状態において、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂから電力が供給される負荷であるということができる。重要負荷１１０の消費電力（負荷電力）は、その重要負荷１１０に含まれる一部の負荷機器の停止、又は、負荷機器の動作状況の変更等によって、オペレータにより調節することが可能であってもよい。

【0028】

図１に戻り、発電システム１は、保護継電器２２を備える。保護継電器２２は、電力系統２００に異常が発生した際に、連系運転状態から自立運転状態に切り替わるように、電力系統２００と発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂとの間を遮断器２０により遮断させる機器である。保護継電器２２及び遮断器２０が設けられることで、電力系統２００において停電又は瞬時電圧低下等の異常が発生した際に、発電システム１が、連系運転状態から自立運転状態に移行（遷移）する。自立運転状態では、重要負荷１１０に対しての発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂからの電力供給が継続されるので、電力系統２００での事故が発生しても、重要負荷１１０は、動作を継続することができる。

【0029】

発電システム１は、制御装置１２Ａ、及び回転速度測定部１４Ａを備える。制御装置１２Ａ（第１発電制御部）は、発電機１０Ａ（第１発電機）に接続されており、発電機１０Ａを制御する装置である。回転速度測定部１４Ａは、発電機１０Ａの回転速度（単位時間あたりの回転数）を測定する機器であり、測定した回転速度を制御装置１２Ａに出力する。発電機１０Ａの回転速度と発電機１０Ａにより生成される電力の周波数は、基本的には（極端な系統事故、又は発電機の異常が発生しない限り）相互に比例する。以下、発電機１０Ａにより生成された電力の周波数を単に「発電機１０Ａにおける周波数」と称する。回転速度測定部１４Ａは、発電機１０Ａにおける回転速度を示す情報として、発電機１０Ａの周波数を測定してもよい。また、制御装置１２Ａは、回転速度測定部１４Ａから得られる回転速度を、発電機１０Ａにおける周波数に換算してもよい。

【0030】

発電システム１は、制御装置１２Ｂ、及び回転速度測定部１４Ｂを備える。制御装置１２Ｂ（第２発電制御部）は、発電機１０Ｂ（第２発電機）に接続されており、発電機１０Ｂを制御する装置である。回転速度測定部１４Ｂは、発電機１０Ｂの回転速度（単位時間あたりの回転数）を測定する機器であり、測定した回転速度を制御装置１２Ｂに出力する。発電機１０Ｂの回転速度と発電機１０Ｂにより生成される電力の周波数は、基本的には（極端な系統事故、又は発電機の異常が発生しない限り）相互に比例する。以下、発電機１０Ｂにより生成された電力の周波数を単に「発電機１０Ｂにおける周波数」と称する。回転速度測定部１４Ｂは、発電機１０Ｂにおける回転速度を示す情報として、発電機１０Ｂの周波数を測定してもよい。また、制御装置１２Ｂは、回転速度測定部１４Ｂから得られる回転速度を、発電機１０Ｂにおける周波数に換算してもよい。

【0031】

上述の制御装置１２Ａ及び制御装置１２Ｂのそれぞれは、「ガバナ」又は「調速機」とも称される。制御装置１２Ａ及び制御装置１２Ｂは、遮断器２０の接続状態を確認し、遮断器２０がオン状態である場合には、連系運転制御モードで発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂを制御し、遮断器２０がオフ状態である場合には、自立運転制御モードで発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂを制御する。

【0032】

連系運転制御モードにおいては、制御装置１２Ａは、ドループ特性に従って発電機１０Ａを制御し、制御装置１２Ｂは、ドループ特性に従って発電機１０Ｂを制御する。ドループ特性は、図３（ａ）に示される「ラインＬｄ」のように、発電出力に応じて周波数が定まる特性である。ドループ特性（ラインＬｄ）は、発電出力が大きくなるに従って、周波数が小さくなるように設定されている。ドループ特性では、周波数に代えて回転速度が用いられてもよい。また、制御装置１２Ａ及び制御装置１２Ｂは、内部で回転速度と周波数を換算することで発電機の制御を行ってもよい。連系運転制御モードでは、負荷１００に供給される電力の周波数は、電力系統２００により決定される。そのため、電力系統２００により決定される周波数に応じて、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂそれぞれの発電出力が決定される。電力系統２００から供給される電力の周波数は、定格周波数（例えば、６０Ｈｚ）の近傍範囲内において変動する。制御装置１２Ａ及び制御装置１２Ｂのそれぞれは、制御対象の発電機からの発電出力が、電力系統２００の周波数及びドループ特性により定まる発電出力の目標値となるように、制御対象の発電機の原動機への入力（例えば、燃料又は蒸気の投入量）を調節する。ドループ特性のドループ率（ラインＬｄの傾き）は、例えば、発電機の製造業者により予め定められている。オペレータは、ドループ特性における速度設定値Ｌ０（ドループ特性を表すグラフ上でのラインＬｄの上下の位置）を、変更可能であってもよい。

【0033】

自立運転制御モードにおいては、２以上の発電機のうちのいずれか１つの発電機における制御方式が、ドループ特性を用いる方式（以下、「ドループ制御」という。）からアイソクロナス特性を用いる方式（以下、「アイソクロナス制御」という。）に切り替えられてもよい。一例では、自立運転制御モードにおいて、制御装置１２Ａが、アイソクロナス特性に従って発電機１０Ａを制御し、制御装置１２Ｂが、ドループ特性に従って発電機１０Ｂを制御してもよい。アイソクロナス特性は、図３（ｂ）に示される「ラインＬａ」のように、発電出力に関わらず周波数を一定とする特性（周波数一定特性）である。アイソクロナス特性では、周波数に代えて回転速度が用いられてもよい。また、制御装置１２Ａ及び制御装置１２Ｂは、内部で回転速度と周波数を換算することで発電機の制御を行ってもよい。アイソクロナス特性に従った制御が行われる場合、発電機からの発電出力は、当該発電機に接続されている負荷（負荷の消費電力）により決定される。アイソクロナス特性における周波数は、例えば、電力系統２００の定格周波数と同じ値に定められている。制御装置１２Ａは、発電機１０Ａにおける周波数が、アイソクロナス特性における周波数の設定値となるように、発電機１０Ａへの入力（例えば、燃料又は蒸気の投入量）を調節する。

【0034】

発電システム１は、図１に示されるように、電力測定部１６Ａ、電力測定部１６Ｂ、電力測定部４０、周波数測定部１８及び監視装置５０を備える。電力測定部１６Ａは、発電機１０Ａからの発電出力を測定する機器であり、測定した発電出力を制御装置１２Ａに出力する。電力測定部１６Ｂは、発電機１０Ｂからの発電出力を測定する機器であり、測定した発電出力を制御装置１２Ｂに出力する。電力測定部１６Ａ及び電力測定部１６Ｂは、測定した発電出力を監視装置５０に出力してもよい。また、制御装置１２Ａ及び制御装置１２Ｂは、受け取った発電出力を監視装置５０に出力してもよい。電力測定部４０は、重要負荷１１０に供給される電力を測定する機器である。電力測定部４０により測定される電力は、重要負荷１１０が消費している電力に相当する。電力測定部４０は、測定した電力を監視装置５０に出力する。周波数測定部１８は、電力系統２００の周波数、又は発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂから供給される電力の周波数を測定する機器である。

【0035】

監視装置５０は、制御装置１２Ａ及び制御装置１２Ｂの上位に設けられ、発電システム１における監視を行う装置である。監視装置５０は、例えば、発電システム１を含む発電設備全体を制御するプラント制御装置の一部であってもよい。制御装置１２Ａは、回転速度測定部１４Ａから得られる回転速度の測定結果、又は、その測定結果を周波数に換算した結果を監視装置５０に出力してもよい。制御装置１２Ｂは、回転速度測定部１４Ｂから得られる回転速度の測定結果、又は、その測定結果を周波数に換算した結果を監視装置５０に出力してもよい。周波数測定部１８は、周波数の測定結果を監視装置５０に出力する。監視装置５０の詳細については、後述する。

【0036】

ここで、本開示の内容の理解を容易にするために、図４～図６を参照しながら、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂに対する制御の内容について更に説明する。上述したように、自立運転状態（自立運転制御モード）においては、電力系統２００から切り離された状態で、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂが並列運転し、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂから重要負荷１１０に対して電力が供給されている。また、図４に示されるように、制御装置１２Ａは、アイソクロナス特性に従って発電機１０Ａを制御し、制御装置１２Ｂは、ドループ特性に従って発電機１０Ｂを制御する。以下、電力系統２００から切り離された状態で、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂが行う並列運転を「並列自立運転」と称する場合がある。

【0037】

発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂは電気的に並列接続されているので、発電機１０Ａと発電機１０Ｂとの間で、出力される電力の周波数は一致する。発電機１０Ａに対してはアイソクロナス制御が行われるので、並列自立運転で出力される電力の周波数は、発電機１０Ａが決定する。すなわち、並列自立運転で出力される電力の周波数は、発電機１０Ａに対するアイソクロナス制御での設定周波数ｆｓとなる。そして、発電機１０Ｂに対してはドループ制御が行われるので、発電機１０Ｂの発電出力は、設定周波数ｆｓ（発電機１０Ａにおける周波数）によって決定された出力となる。設定周波数ｆｓは、例えば、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ等に設定されるが、発電機１０Ａにおける実際の周波数は、誤差（長期的な経年での誤差変化）が含まれるため５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ等からずれた値となる。

【0038】

図４において、発電機１０Ａからの発電出力が「ｘ１」で示され、発電機１０Ｂからの発電出力が「ｘ２」で示されている。発電機１０Ｂでは周波数によって発電出力が定まり、その周波数は設定周波数ｆｓであるので、発電機１０Ｂからの発電出力ｘ２は実質的に固定（一定）である。一方、発電機１０Ａからの発電出力ｘ１は、周波数に依存しないので変動可能である。この場合、発電出力ｘ１と発電出力ｘ２との和が、重要負荷１１０における負荷電力に一致するので、重要負荷１１０における負荷電力の変動に応じて、発電出力ｘ２が一定に維持されたまま、発電出力ｘ１が変化する。

【0039】

発電機には、運転可能な発電出力の範囲（以下、「運転可能範囲」という。）が存在する。例えば、負荷が要求する電力（発電機からの出力）が大きくなり過ぎると、発電機が過負荷となり、トリップ、すなわち故障停止する可能性がある。発電機が停止しなくても、出力される電力が不安定となり、負荷に含まれる機器が停止してしまう可能性もある。反対に、負荷が要求する電力（発電機からの出力）が小さ過ぎても、発電機が軽負荷となり、発電機の制御に異常をきたし、発電機を動作させる装置において構造上熱的及び機械的な無理が生じて、トリップする可能性がある。例えば、蒸気タービン発電機の場合、軽負荷になると、蒸気タービンからの排気温度が上昇し、熱的な無理が生じ得る。なお、本開示において、「軽負荷」とは、発電機の運転に支障をきたす可能性がある程度に負荷が軽くなることを意味する。

【0040】

図４では、発電機が軽負荷となるような発電出力の領域（以下、「軽負荷領域」という。）が「Ｒ１」で示されており、発電機が過負荷となるような発電出力の領域（以下、「過負荷領域」という。）が「Ｒ２」で示されている。軽負荷領域Ｒ１と過負荷領域Ｒ２との間の領域が、運転可能範囲である。連系運転制御モードでは、電力系統２００から不足分の電力を供給することができるため、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂは、運転可能範囲内で運転するように、制御装置１２Ａ及び制御装置１２Ｂによって制御されるか、又は、オペレータによる調整が行われる。

【0041】

一方、連系運転制御モードから自立運転制御モードに移行すると、出力される電力の周波数を決定する要因が変化するために、当該周波数が変化し得る。周波数が変化すると、それに伴って、発電機からの出力が変化する。その結果、発電機の出力が、上記運転可能範囲から外れてしまう可能性がある。すなわち、発電機が軽負荷又は過負荷となる可能性がある。発電機からの出力の上記変化は、自立運転制御モードに移行してから瞬時又は短い時間で発生する。

【0042】

図５（ａ）には、連系運転制御モードでの各発電機の周波数と発電出力との関係が例示されている。図５（ａ）において、「ｆｃ」は、電力系統２００における周波数を表している。この周波数ｆｃは、電力会社により調整されているが、常時、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚといった定格周波数に対して変動している。発電機１０Ａは、ドループ特性を表すラインＬｄａに従って、周波数ｆｃに応じた発電出力ｗ１を出力する。発電機１０Ｂは、ドループ特性を表すラインＬｄｂに従って、周波数ｆｃに応じた発電出力ｗ２を出力する。

【0043】

図５（ｂ）には、図５（ａ）に示される運転状態から自立運転制御モードに移行した際の、各発電機の周波数と発電出力との関係が例示されている。自立運転制御モードに移行すると、各発電機の周波数は、発電機１０Ａの制御に用いるアイソクロナス特性を表すラインＬａａにおける設定周波数ｆｓに変化する。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示される例では、周波数ｆｃ（変動値）は、設定周波数ｆｓ（一定値）よりも小さい。この場合、自立運転制御モードへの移行に伴って、各発電機の周波数が上昇する。これに伴い、発電機１０Ｂからの発電出力が、発電出力ｗ２から発電出力ｘ２に減少する。

【0044】

発電出力ｗ１と発電出力ｗ２との合計が、重要負荷１１０における負荷電力と同程度であったと仮定すると、発電機１０Ｂでの発電出力の減少により、発電機１０Ａからの発電出力が発電出力ｗ１から発電出力ｘ１に増加し得る。そうすると、発電機１０Ａからの発電出力が運転可能範囲から逸脱し、発電機１０Ａが過負荷となる可能性がある。図５（ｂ）に示される例とは異なり、周波数ｆｃ、及び、重要負荷１１０における負荷電力によっては、自立運転制御モードに移行した際に発電機１０Ａが軽負荷となる可能性がある。

【0045】

連系運転制御モードでの系統連系中において、仮に現在の状態で自立運転制御モードに移行した際に、発電機１０Ａの発電出力が運転可能範囲から逸脱しないかを把握することができると、系統連系中に対策を行うことが可能となる。そのような対策の一例について、図６を用いて説明する。図６において、「変更前」は対策を行う前を意味し、「変更後」は対策を行った後を意味する。

【0046】

連系運転制御モード（変更前）において、発電機１０Ｂは、ラインＬｄｂ０で表されるドループ特性に従って制御されており、電力系統２００における周波数ｆｃに応じた発電出力で発電を行っている。この状態で、仮に自立運転制御モードに移行することを想定すると、周波数が設定周波数ｆｓとなり、発電機１０Ｂからの発電出力はｘ２０まで低下する。これに伴い、重要負荷１１０における現在の消費電力（負荷電力）によっては、発電機１０Ａからの発電出力ｘ１０が過負荷領域Ｒ２に入る可能性がある。

【0047】

そこで、上記対策として、系統連系中において、発電機１０Ｂに対するドループ制御でのドループ特性を表すラインを上方に移動させて、ラインＬｄｂ１に従って発電機１０Ｂを制御するように変更する対策が考えられる。この対策を行った場合、仮に自立運転制御モードに移行すると想定したときの発電機１０Ｂでの発電出力が、変更前ではｘ２０であったのに対して、ｘ２１まで増加する。そのため、仮に自立運転制御モードに移行すると想定したときの発電機１０Ａでの発電出力は、変更前ではｘ１０であったのに対して、ｘ１１まで減少し、運転可能範囲から逸脱しない。

【0048】

なお、上記対策として、発電機１０Ｂでの発電出力に代えて、又は加えて、重要負荷１１０の消費電力が調節されてもよい。例えば、重要負荷１１０の消費電力を減少させるために、重要負荷１１０に含まれる一部の機器を、自立運転制御モードで電力が供給される対象から外す処置が行われてもよく、発電システム１が生産設備に設置されている場合には、生産量を減少させる処置が行われてもよい。なお、本開示における重要負荷１１０は、自立運転で電力が供給される対象から外す対策が行われない場合に、自立運転状態において発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂから電力が供給される負荷である。

【0049】

上記対策では、系統連系中に常時変更（調整）を行う必要があり、且つ、変更前の運転状態から、どの程度の変更を行えばよいかを知る必要がある。図５（ｂ）に示される例では、発電機１０Ｂの発電出力が自立運転制御モードに移行した際に、どの程度になるかを少なくとも知る必要がある。また、重要負荷１１０に含まれる負荷機器の調整では、例えば、操作タイミングの調整、及び該当生産設備への連絡等、人手による対応を要する部分が多分にある。発電出力の調整を行う場合にも、例えば、使用済みの蒸気を生産設備等で用いる背圧タービンなどでは、生産設備への蒸気供給量を減らす処置が必要になる等、同様に人の判断によって調整を行う必要が出てくる場合がある。以上のことから、どのような調整がどの程度必要かを視覚的に表示するシステムが必要とされる。すなわち、連系運転制御モードでの系統連系中において、仮に現在の状態で自立運転制御モードに移行した際に、発電機１０Ａの発電出力が運転可能範囲から逸脱しないかを視覚的な情報から判断又は把握できれば、系統連系中に対策を行うことができる。上述した監視装置５０は、発電機１０Ａの発電出力が運転可能範囲から逸脱しないかを判断又は把握するための視覚的な情報をオペレータ等のユーザに提供するように構成されている。

【0050】

図１に戻り、発電システム１は、モニタ５２を備える。モニタ５２は、監視装置５０に接続されている。モニタ５２は、監視装置５０のユーザに対して情報を表示するための出力デバイスである。モニタ５２は、情報を表示できれば、どのようなものであってもよいが、例えば、液晶ディスプレイである。モニタ５２は、監視装置５０のユーザに対して情報を表示し、また、タッチパネル又はボタン等を備えてユーザからの入力を受け付ける入出力デバイスであってもよい。

【0051】

図７～図９を参照しながら、監視装置５０の詳細について説明する。監視装置５０は、連系運転状態（連系運転制御モード）において、発電機１０Ａの発電出力が運転可能範囲から逸脱しないかを把握するための情報として、グラフをモニタ５２に表示するように構成されている。

【0052】

図７には、監視装置５０の機能構成の一例が示されている。監視装置５０は、機能上の構成要素（以下、「機能ブロック」という。）として、運転状況取得部６２と、表示制御部６６と、警告報知部６８と、を有する。これらの機能ブロックが実行する処理は、監視装置５０が実行する処理に相当する。

【0053】

運転状況取得部６２は、発電システム１における各種の運転状況を取得する。発電システム１における運転状況には、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂの運転状況も含まれる。運転状況取得部６２は、所定周期で（所定周期ごとに）、各種の運転状況を取得することを繰り返してもよい。一例では、運転状況取得部６２は、電力測定部１６Ａ、電力測定部１６Ｂ、及び電力測定部４０のそれぞれから、電力の測定結果を取得する。

【0054】

運転状況取得部６２は、制御装置１２Ａから、発電機１０Ａの運転状況として、発電機１０Ａにおける回転速度又は周波数（例えば、回転速度測定部１４Ａで測定された回転速度）を取得してもよい。運転状況取得部６２は、制御装置１２Ｂから、発電機１０Ｂの運転状況として、発電機１０Ｂにおける回転速度又は周波数（例えば、回転速度測定部１４Ｂで測定された回転速度）を取得してもよい。運転状況取得部６２は、周波数測定部１８から周波数（例えば、電力系統２００の周波数）を取得してもよい。

【0055】

表示制御部６６は、連系運転状態において、第１軸と第２軸とを含むグラフ（以下、「グラフＧｒ」と表記する。）をモニタ５２に表示する。グラフＧｒは、第１軸及び第２軸から成る２次元のグラフであってもよい（図８（ａ）を参照）。第１軸は、発電システム１が備える２以上の発電機のいずれか１つの発電機である対象発電機の発電出力に係る物理量を表す。第２軸は、自立運転状態で上記２以上の発電機から電力が供給される重要負荷１１０の消費電力（以下、「重要負荷電力」と表記する。）を表す。

【0056】

図８（ａ）には、モニタ５２に表示されるグラフＧｒの一例が示されている。なお、グラフＧｒを示す図においては、モニタ５２は省略されている。グラフＧｒの第１軸は、例えば横軸（ｘ軸）であり、対象発電機の発電出力に係る物理量として、発電機１０Ｂの発電出力を表す。なお、発電出力に係る物理量には、発電出力自体も含まれる。グラフＧｒの第２軸は、例えば縦軸（ｙ軸）であり、重要負荷電力（重要負荷１１０が必要とする電力）を表す。

【0057】

表示制御部６６は、グラフＧｒにおいて運転許容範囲ＰＡを表示する。図８（ａ）に例示される運転許容範囲ＰＡは、発電機１０Ｂの発電出力の現在値と、重要負荷電力（重要負荷１１０の消費電力）の現在値とが、当該運転許容範囲ＰＡ内にある場合には、仮に現在の状態で自立運転状態に移行しても、発電機１０Ａの運転に支障をきたさないと想定される範囲を意味する。表示制御部６６は、少なくともグラフＧｒの第２軸において、自立運転状態に切り替えられた後での上記２以上の発電機の運転に支障をきたさないと想定される範囲を運転許容範囲ＰＡとして表示する。表示制御部６６は、例えば、グラフＧｒの縦軸において、自立運転状態に切り替えられた後に（自立運転制御モードに移行した際に）発電機１０Ａが支障なく運転すると想定される範囲を、運転許容範囲ＰＡとして表示する。図８（ａ）に示される例においては、多数のドットが付された領域が、運転許容範囲ＰＡである。

【0058】

表示制御部６６は、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂの少なくとも一方（例えば、発電機１０Ａ）の運転状況に応じて、運転許容範囲ＰＡが経時的に変化するように、グラフＧｒをモニタ５２に表示してもよい。表示制御部６６は、例えば、運転状況取得部６２が運転状況として発電機１０Ａの回転速度を制御装置１２Ａから取得した場合には、発電機１０Ａの回転速度に応じて運転許容範囲ＰＡが経時的に変化するように、グラフＧｒをモニタ５２に表示する。表示制御部６６は、運転状況取得部６２が運転状況として発電機１０Ａの周波数を制御装置１２Ａから取得した場合には、発電機１０Ａの周波数に応じて運転許容範囲ＰＡが経時的に変化するように、グラフＧｒをモニタ５２に表示する。

【0059】

図８（ａ）に示される例では、運転許容範囲ＰＡの一部は、自立運転制御モードに移行した際に、発電機１０Ａが過負荷となるか否かの境界を表す境界ラインｙ１（第１境界ライン）によって規定される。すなわち、運転許容範囲ＰＡの一部は、境界ラインｙ１によって区画される。境界ラインｙ１は、例えば、次の式（１）～式（３）で示される関数（ｘを変数とする関数）で演算される。式（１）～式（３）において、「ｘ」は、発電機１０Ｂの発電出力［ｋＷ］である。式（３）において、「ｍｉｎ［ｉ，ｊ］」は、ｉ及びｊのうち小さい方を出力する関数を意味する。

【数1】

【0060】

図８（ａ）に示される例では、運転許容範囲ＰＡの他の一部は、自立運転制御モードに移行した際に、発電機１０Ａが軽負荷となるか否かの境界を表す境界ラインｙ２（第２境界ライン）によって規定される。グラフＧｒにおいて、境界ラインｙ１は、境界ラインｙ２よりも上方に位置する。境界ラインｙ２は、例えば、次の式（４）で示される関数で演算される。式（４）におけるＰｂｉ（ｘ）は、式（２）によって示されている。

【数2】

【0061】

式（１）～式（４）において、各種の変数は、設定値と測定値とに分けて記載すると、下記のとおりである。
＜設定値＞
・Ｔａ：発電機１０Ａの定格出力［ｋＷ］
・Ｔａｃ：発電機１０Ａの最小出力［ｋＷ］
・Ｋａ：自立運転時の負荷変動に対応するための、定格出力に対する出力の尤度
・Ｔｂ：発電機１０Ｂの定格出力［ｋＷ］
・Ｎａｓ：発電機１０Ａの自立時の主軸の定格回転速度［％ｒｐｍ］、又は発電機１０Ａの自立時の周波数設定値［％Ｈｚ］
・Ｄｂ：発電機１０Ｂでのドループ制御におけるドループ率［％］
＜測定値＞
・Ｎａ：発電機１０Ａの主軸の現在の回転速度［％ｒｐｍ］、又は発電機１０Ａの現在の周波数［％Ｈｚ］

【0062】

図８（ａ）に示されるグラフＧｒにおいて、発電機１０Ｂの発電出力の現在値と、重要負荷電力の現在値との組み合わせからなる点（後述の運転点ＯＰ）が、境界ラインｙ１よりも上方に位置することは、自立運転制御モードに移行した際に発電機１０Ａが過負荷となることを意味する。また、発電機１０Ｂの発電出力の現在値と、重要負荷電力の現在値との組み合わせからなる点（後述の運転点ＯＰ）が、境界ラインｙ２よりも下方に位置することは、自立運転制御モードに移行した際に発電機１０Ａが軽負荷となることを意味する。

【0063】

式（１）～式（４）を用いて、運転許容範囲ＰＡ（運転許容範囲ＰＡの境界）を演算する場合、関数「Ｐｂｉ（ｔ）」には、測定値である「Ｎａ」が含まれる。そのため、運転許容範囲ＰＡは、上記Ｎａ（発電機１０Ａにおける現在の回転速度又は周波数）に応じて経時的に変化する。なお、ある期間において、Ｎａに変動がなければ、運転許容範囲ＰＡも変化しない。Ｎａは、制御装置１２Ａから得られる情報であってもよい。例えば、制御装置１２Ａが発電機１０Ａを制御する際に認識している周波数を用いて、運転許容範囲ＰＡが演算されてもよい。Ｎａは、制御装置１２Ａ以外から得られてもよく、例えば、周波数測定部１８から得られる周波数であってもよい。

【0064】

表示制御部６６は、グラフＧｒ内において、重要負荷電力（重要負荷１１０の消費電力）の現在値と、発電機１０Ｂの発電出力の現在値とを含む運転点ＯＰを運転許容範囲ＰＡと共に表示してもよい。運転点ＯＰは、重要負荷電力の現在値と、発電機１０Ｂの発電出力の現在値とからなる点であってもよい。グラフＧｒ上の座標を（ｘ座標，ｙ座標）のように表すと、運転点ＯＰは、ＯＰ＝（Ｐｂ，Ｐｉ）のように表すことができる。「Ｐｂ」及び「Ｐｉ」は、いずれも測定値であり、下記の意味である。
・Ｐｂ：発電機１０Ｂの現在の発電出力［ｋＷ］
・Ｐｉ：重要負荷１１０の現在の消費電力［ｋＷ］
「Ｐｉ」は、現在の状態のまま自立運転状態に移行した際に発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂが背負うことになる（電力を供給することとなる）負荷の消費電力ということができる。

【0065】

警告報知部６８は、運転点ＯＰと運転許容範囲ＰＡとの比較結果に基づいて、ユーザへ警告を報知する。警告報知部６８は、例えば、運転点ＯＰが運転許容範囲ＰＡから外れる場合に、ユーザへ警告を報知し、運転点ＯＰが運転許容範囲ＰＡ内にある場合に、ユーザへ警告を報知しない。警告報知部６８による警告の報知方法は、どのような方法であってもよいが、例えば、警告報知部６８は、モニタ５２に警告を示す情報を表示する。一例では、警告報知部６８は、図８（ｂ）に示されるように、モニタ５２に警告を示すメッセージ５８を表示する。

【0066】

警告報知部６８は、警告を示すメッセージ５８に代えて、又は加えて、モニタ５２の画面上における運転点ＯＰ等の一部の領域において、警告を示す情報として、色を変化させてもよく、あるいは点滅させてもよい。警告報知部６８は、モニタ５２への表示に代えて、又は加えて、モニタ５２以外の他の報知手段（例えば、音）により、ユーザへ警告を報知してもよい。

【0067】

図９には、監視装置５０のハードウェア構成の一例が示されている。監視装置５０は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等のコンピュータによって構成される。監視装置５０は、例えば、回路８０を有する。回路８０は、プロセッサ８１と、メモリ８２と、ストレージ８３と、入出力ポート８４と、通信ポート８５と、タイマ８６と、を有する。ストレージ８３は、フラッシュメモリ、又はハードディスク等の１以上の不揮発性メモリデバイスにより構成されている。ストレージ８３は、上記グラフＧｒをモニタ５２に表示させることを監視装置５０に実行させるプログラムを記憶している。例えばストレージ８３は、上述した機能ブロックを監視装置５０に構成させるためのプログラムを記憶している。

【0068】

メモリ８２は、例えばランダムアクセスメモリ等の１以上の揮発性メモリデバイスにより構成されている。メモリ８２は、ストレージ８３からロードされたプログラムを一時的に記憶する。プロセッサ８１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等の１以上の演算デバイスにより構成されている。プロセッサ８１は、メモリ８２にロードされたプログラムを実行することで、上述した運転状況取得部６２等の各機能ブロックを監視装置５０に構成させる。プロセッサ８１による演算結果は一時的にメモリ８２に格納される。

【0069】

入出力ポート８４は、プロセッサ８１からの指令に従って、電力測定部１６Ａ，１６Ｂ，４０、保護継電器２２、及びモニタ５２等との間で電気信号の入出力を行う。通信ポート８５は、プロセッサ８１からの要求に応じ、制御装置１２Ａ及び制御装置１２Ｂとの間で、無線、有線、又はネットワーク回線を介して通信する。タイマ８６は、例えば一定周期の基準パルスをカウントすることで経過時間を計測する。なお、回路８０は、必ずしもプログラムにより上述した運転状況取得部６２等の各機能ブロックを構成するものに限られない。例えば回路８０は、論理回路を集積した集積回路により少なくとも一部の機能ブロックを構成してもよい。

【0070】

監視装置５０は、複数のコンピュータによって構成されてもよい。監視装置５０が、複数のコンピュータで構成される場合、各機能ブロックがそれぞれ、個別のコンピュータによって実現されていてもよい。あるいは、これらの各機能ブロックがそれぞれ、２つ以上のコンピュータの組み合わせによって実現されていてもよい。これらの場合、複数のコンピュータは、互いに通信可能に接続された状態で、発電システム１における監視を連携して実行してもよい。監視装置５０と、制御装置１２Ａ及び制御装置１２Ｂの少なくとも一方とが、１つのコンピュータ（１つの回路）により構成されてもよい。

【0071】

［発電システムの監視方法］
続いて、発電システム１の監視方法について説明する。この監視方法は、少なくとも、表示工程を含む。表示工程は、連系運転状態において、第１軸と第２軸とを含むグラフＧｒをモニタ５２に表示する工程である。

【0072】

発電システム１の監視方法では、監視装置５０が、表示工程に関連する一連の処理を実行する。図１０には、監視装置５０が実行する一連の処理が示されている。自立運転制御モードに移行した際に、発電機１０Ａがアイソクロナス特性に従って制御され、発電機１０Ｂに対する制御は、ドループ特性に従った制御に維持される場合を例に用いて、上記一連の処理について説明する。

【0073】

上記一連の処理では、遮断器２０がオン状態に維持され、連系運転制御モードで発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂが制御されている状態で、監視装置５０が、ステップＳ１１を実行する。ステップＳ１１では、例えば、監視装置５０の運転状況取得部６２が、遮断器２０の開閉状態がオン状態であるか否かを判断する。運転状況取得部６２は、遮断器２０から当該遮断器２０の状態を示す信号を取得してもよく、制御装置１２Ａ及び制御装置１２Ｂから現在の制御モードを示す情報を取得してもよい。

【0074】

ステップＳ１１において、遮断器２０がオン状態であると判断された場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、監視装置５０が実行する処理は、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、例えば、運転状況取得部６２が、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂの運転状況を示す情報を取得する。一例では、運転状況取得部６２は、運転状況を示す情報として、制御装置１２Ａから発電機１０Ａにおける周波数を取得する。運転状況取得部６２は、発電機１０Ａからの発電出力を電力測定部１６Ａから取得し、発電機１０Ｂからの発電出力を電力測定部１６Ｂから取得してもよい。運転状況取得部６２は、重要負荷１１０に供給されている電力（重要負荷電力）を電力測定部４０から取得してもよい。

【0075】

次に、監視装置５０は、ステップＳ１３を実行する。ステップＳ１３では、例えば、監視装置５０の表示制御部６６が、運転許容範囲ＰＡの演算を実行する。一例では、表示制御部６６は、上述した式（１）で示される境界ラインｙ１と、上述した式（４）で示される境界ラインｙ２とを演算する。この場合、表示制御部６６は、境界ラインｙ１及び境界ラインｙ２の演算において、ステップＳ１２で取得された発電機１０Ａの周波数を利用する。

【0076】

次に、監視装置５０は、ステップＳ１４を実行する。ステップＳ１４では、例えば、表示制御部６６が、ステップＳ１３で演算した結果を用いて、運転許容範囲ＰＡを含むグラフＧｒをモニタ５２に表示する。一例では、表示制御部６６は、横軸が発電機１０Ｂの発電出力であり、縦軸が重要負荷電力である２次元（２次元直交座標系）のグラフＧｒをモニタ５２に表示し、縦軸に関して運転許容範囲ＰＡを表示する。運転許容範囲ＰＡを含むグラフＧｒがモニタ５２に既に表示されている場合には、表示制御部６６は、モニタ５２上のグラフＧｒの描画を更新する。

【0077】

表示制御部６６は、グラフＧｒにおいて、ステップＳ１２で取得された情報を用いて、発電機１０Ｂの発電出力の現在値と、重要負荷電力の現在値とを表す運転点ＯＰを、運転許容範囲ＰＡと共に表示してもよい。

【0078】

次に、監視装置５０は、ステップＳ１５を実行する。ステップＳ１５では、例えば、監視装置５０の警告報知部６８が、ステップＳ１３で演算された運転許容範囲ＰＡと、ステップＳ１２で取得された情報の一部から得られる運転点ＯＰとを比較する。一例では、警告報知部６８は、運転点ＯＰが、境界ラインｙ１と境界ラインｙ２とによって規定される運転許容範囲ＰＡの外に位置するか否かを判定する。警告報知部６８は、運転点ＯＰが、グラフＧｒ上において、境界ラインｙ１よりも上方に位置するか、又は、境界ラインｙ２よりも下方に位置する場合に、運転許容範囲ＰＡの外に位置すると判定してもよい。

【0079】

ステップＳ１５において、運転点ＯＰが、運転許容範囲ＰＡの外に位置すると判定された場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、監視装置５０が実行する処理は、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、例えば、警告報知部６８が、運転点ＯＰが、運転許容範囲ＰＡの外に位置することを示す警告を、ユーザへ報知する。一例では、警告報知部６８は、運転点ＯＰが運転許容範囲ＰＡから逸脱していることを示す文字情報（メッセージ、又はガイダンス）をモニタ５２に表示する。

【0080】

ステップＳ１６の実行後、又は、ステップＳ１５において、運転点ＯＰが運転許容範囲ＰＡの外に位置しないと判定された場合（ステップＳ１５：ＮＯ）、監視装置５０が実行する処理は、ステップＳ１１に戻る。監視装置５０は、ステップＳ１１において、遮断器２０がオン状態であると判断される限り、ステップＳ１１～ステップＳ１５（又は、ステップＳ１６）の一連の処理を繰り返す。この場合、監視装置５０は、所定周期で（所定周期ごとに）、ステップＳ１２～ステップＳ１５の一連の処理を繰り返してもよい。これにより、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂの少なくとも一方（例えば、発電機１０Ａ）の運転状況に応じて、グラフＧｒが経時的に変化する。

【0081】

一方、ステップＳ１１において、遮断器２０がオン状態ではないと判断された場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、監視装置５０が実行する処理は、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、例えば、表示制御部６６が、発電システム１が自立運転状態に切り替わったことを示す情報をモニタ５２に表示する。ステップＳ１７の処理は、ステップＳ１１において、遮断器２０がオン状態であると判断されるまで継続される。監視装置５０による上記一連の処理は、発電システム１が稼働を停止するまでの間、継続して実行されてもよい。

【0082】

［変形例］
図１０に示される一連の処理は、一例であり、適宜変更可能である。上記一連の処理において、監視装置５０は、１つのステップと次のステップとを並列に実行してもよく、上述した例とは異なる順序で各ステップを実行してもよい。監視装置５０は、上述した例とは異なる内容のステップを実行してもよい。ステップの実行に代えて、監視装置５０による上記一連の処理の全てが、論理回路又はアナログ回路に展開されてもよく、割り込みにより実行されてもよい。

【0083】

表示制御部６６は、図８（ａ）に示されるように、運転許容範囲ＰＡ内において、上側に位置する境界ラインｙ１に加えて、境界ラインｙ３を表示してもよい。境界ラインｙ３は、そのラインよりも上方に運転点ＯＰがある場合、自立運転に移行した際に、発電機１０Ａにおける許容量を上回る急激な負荷投入によりトリップする可能性があるか、もしくは、発電機１０Ａが過負荷となるラインを意味する。境界ラインｙ３は、自立運転に移行して発電機１０Ａの負荷が増加した場合に安定して移行できる容量を考慮した制限値（制限ライン）ということもできる。

【0084】

境界ラインｙ３は、例えば、次の式（５）で示される関数（ｘを変数とする関数）で演算される。

【数3】

式（５）において、Ｋｇｍ及びＰｇは、下記を意味する。なお、他の変数及び関数は、式（１）～式（４）と同様の意味である。以下、本開示において、運転許容範囲ＰＡを定める種々の境界ラインの演算式を例示するが、共通した式番号、変数、及び関数は、同じ意味を有する。
・Ｋａｍ：発電機１０Ａにおける瞬時負荷投入耐量［ｋＷ］
・Ｐａ：発電機１０Ａにおける現在の発電出力［ｋＷ］
境界ラインｙ３は、式（５）に代えて、次の式（６）で示される関数で演算されてもよい。式（６）で示される境界ラインｙ３は、そのラインよりも上方に運転点ＯＰがある場合、自立運転に移行した際に、発電機１０Ａにおける許容量を上回る急激な負荷投入によりトリップする可能性があるラインを意味する。

【数4】

【0085】

警告報知部６８は、グラフＧｒ上において、運転点ＯＰが、境界ラインｙ３よりも上方に位置する場合に、ユーザへ警告を報知してもよい。警告報知部６８は、運転点ＯＰが、境界ラインｙ３よりも上方で、且つ境界ラインｙ１よりも下方にある場合と、境界ラインｙ１よりも上方にある場合とで、警告の報知方法を異ならせてもよい。

【0086】

図には示されないが、表示制御部６６は、境界ラインｙ１に代えて、式（５）又は式（６）のいずれかで示される境界ラインｙ３によって規定される運転許容範囲ＰＡを表示してもよい。この場合、グラフＧｒ上において、運転許容範囲ＰＡの上限が、境界ラインｙ３によって定められる。警告報知部６８は、運転点ＯＰが、境界ラインｙ３よりも上方に位置する場合に、警告を報知してもよい。

【0087】

運転許容範囲ＰＡは、図１１（ａ）に示されるように、境界ラインｙ１と第１軸（例えば、横軸）の軸線とによって規定されてもよい。この場合、グラフＧｒにおいて、運転許容範囲ＰＡの下限は、第１軸の軸線によって規定される。警告報知部６８は、運転点ＯＰが、境界ラインｙ１を超えるか否かの判定のみによって、運転点ＯＰが、運転許容範囲ＰＡ内に位置するか否かを判定してもよい。

【0088】

運転許容範囲ＰＡは、経時的に変化せずに、時間の経過と共に変化しない固定された範囲であってもよい。図１１（ｂ）には、自立運転制御モードへ移行した際の周波数の最大変化幅の予測値（変化幅の最悪値）を用いて演算された運転許容範囲ＰＡが示されている。表示制御部６６は、次の式（７）～式（９）で示される関数（ｘを変数とする関数）を用いて、境界ラインｙ１を演算してもよい。

【数5】

【0089】

式（９）において、「Ｆｓ」は、電力系統２００における定格周波数［Ｈｚ］を意味する。また、ΔＦ１は、系統周波数から、自立運転時の発電機１０Ａの周波数を減算して得られる値の最小値の予測値、又は、系統周波数における変動幅の減少方向（マイナス側）での最悪値の予測値である。ただし、ΔＦ１の演算においては、系統周波数が、自立運転時の発電機１０Ａの周波数よりも小さいと仮定している。

【0090】

表示制御部６６は、次の式（１０）で示される関数を用いて、境界ラインｙ３を演算してもよい。

【数6】

表示制御部６６は、式（１０）に代えて、次の式（１１）で示される関数を用いて、境界ラインｙ３を演算してもよい。

【数7】

【0091】

表示制御部６６は、次の式（１２）～式（１４）で示される関数を用いて、境界ラインｙ２を演算してもよい。

【数8】

【0092】

式（１４）において、ΔＦ２は、系統周波数から、自立運転時の発電機１０Ａの周波数を減算して得られる値の最大値の予測値、又は、系統周波数における変動幅の増加方向（プラス側）での最悪値の予測値である。ただし、ΔＦ２の演算においては、系統周波数が、自立運転時の発電機１０Ａの周波数よりも大きいと仮定している。ΔＦ１及びΔＦ２は、電力系統２００における周波数（系統周波数）の管理範囲によって定められてもよい。

【0093】

運転許容範囲ＰＡは、図１２（ａ）に示されるように、第２軸に関して、境界ラインｙ１を用いずに境界ラインｙ２によって規定されてもよい。図１２（ａ）に示される例においては、グラフＧｒ上において、境界ラインｙ２よりも上方の領域が、運転許容範囲ＰＡである。警告報知部６８は、運転点ＯＰが、境界ラインｙ２を下回るか否かの判定のみによって、運転点ＯＰが、運転許容範囲ＰＡ内に位置するか否かを判定してもよい。

【0094】

上述した各種例での運転許容範囲ＰＡは、第２軸（例えば、縦軸）に関して範囲を示している。これに代えて、運転許容範囲ＰＡは、グラフＧｒの第１軸及び第２軸の双方において、自立運転状態に切り替えられた後での発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂの運転に支障をきたさないと想定される範囲を表してもよい。図１２（ｂ）に示されるように、グラフＧｒにおいて、境界ラインｙ１及び境界ラインｙ２に加えて、縦軸に沿って延びる２つの縦線によっても、運転許容範囲ＰＡが規定（区画）されてもよい。

【0095】

図１２（ｂ）に示される例において、境界ラインｘ５（第３境界ライン）は、発電機１０Ｂが発電可能な最小の発電出力を表すラインである。例えば、発電機１０Ｂに蒸気タービンが接続されている場合、ｘ５は、蒸気タービンへ導入される蒸気の流量が最小であるときの発電機１０Ｂの発電出力を意味する。また、発電機１０Ｂが自立運転時にドループ制御で制御される場合、式（３）又は式（９）で表される、自立運転移行時の周波数変化による発電機１０Ｂの出力変化が加味されてもよい。

【0096】

境界ラインｘ６（第４境界ライン）は、発電機１０Ｂが発電可能な最大の出力を表すラインである。例えば、発電機１０Ｂに蒸気タービンが接続されている場合、ｘ６は、蒸気タービンへ導入される蒸気の流量が最大（導入可能な最大流量）であるときの発電機１０Ｂの発電出力を意味する。あるいは、発電機１０Ｂを含む発電装置の方式が、コンバインドサイクル方式である場合、ｘ６は、自立運転時にガスタービンから導入される蒸気の流量の制限により規定される、発電機１０Ｂの最大発電出力を意味してもよい。この場合、自立運転制御モードへの移行に伴うガスタービンの負荷変動による蒸気発生量の変動が加味されてもよい。また、発電機１０Ｂが自立運転時にドループ制御で制御される場合、式（３）又は式（１４）で表される、自立運転移行時の周波数変化による発電機１０Ｂの出力変化が加味されてもよい。

【0097】

図１２（ｂ）に示される例においては、境界ラインｙ１、境界ラインｙ２、境界ラインｘ５、及び境界ラインｘ６によって、運転許容範囲ＰＡが規定される。すなわち、運転許容範囲ＰＡは、境界ラインｙ１、境界ラインｙ２、境界ラインｘ５、及び境界ラインｘ６に囲まれた（閉じられた）範囲であってもよい。警告報知部６８は、運転点ＯＰが、境界ラインｘ５よりも左側にある場合、あるいは、境界ラインｘ６よりも右側にある場合にも、警告を報知してもよい。

【0098】

図１２（ｂ）に示される例とは異なり、境界ラインｙ１及び境界ラインｙ２の少なくとも一方と境界ラインｘ５とによって、運転許容範囲ＰＡが規定されてもよい。もしくは、境界ラインｙ１及び境界ラインｙ２の少なくとも一方と境界ラインｘ６とによって、運転許容範囲ＰＡが規定されてもよい。以上のように、運転許容範囲ＰＡのうち第１軸（横軸）に関する範囲は、境界ラインｘ５及び境界ラインｘ６の双方、境界ラインｘ５のみ、又は、境界ラインｘ６のみ（すなわち、境界ラインｘ５及び境界ラインｘ６の少なくとも一方）によって規定されてもよい。

【0099】

表示制御部６６は、グラフＧｒの横軸に関して、自立運転時にドループ制御で制御される発電機１０Ｂに代えて、自立運転時にアイソクロナス制御で制御される発電機１０Ａにおける発電出力を用いてもよい。

【0100】

自立運転状態（自立運転制御モード）において、図１３に示されるように、制御装置１２Ａが、ドループ特性に従って発電機１０Ａを制御し、制御装置１２Ｂが、ドループ特性に従って発電機１０Ｂを制御してもよい。すなわち、連系運転制御モード及び自立運転制御モードの双方において、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂのそれぞれに対してドループ制御が行われてもよい。

【0101】

自立運転状態に移行した際に、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂの双方の制御方式がドループ制御に維持される場合でも、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂは電気的に並列接続しているので、発電機１０Ａと発電機１０Ｂとの間で、出力される電力の周波数は一致する。この場合、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂから出力される電力が、重要負荷１１０が要求する電力を満たすように、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂからの出力がバランスする。そして、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂからの出力の合計（ｘ１＋ｘ２）が重要負荷１１０が要求する電力と一致するように、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂの周波数が決定される。図１３に示される例では、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂの周波数が「ｆｘ」において、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂからの出力がバランスしている。

【0102】

自立運転制御モードにおいて、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂそれぞれに対してドループ制御が行われる場合でも同様に、出力される電力の周波数を決定する要因の変化に伴い、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂの少なくとも一方の出力が、上記運転可能範囲から外れてしまう可能性がある。すなわち、連系運転制御モードから自立運転制御モードに移行した際に、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂの少なくとも一方が、軽負荷又は過負荷となる可能性がある。

【0103】

図１４（ａ）には、連系運転制御モードでの各発電機の周波数と発電出力との関係が例示されている。図１４（ａ）に示される運転状態は、図５（ａ）に示される運転状態と同様である。図１４（ｂ）には、図１４（ａ）に示される運転状態から自立運転制御モードに移行した際の、各発電機の周波数と発電出力との関係が例示されている。自立運転制御モードに移行すると、各発電機の周波数は、重要負荷１１０が要求する電力に応じて出力がバランスするような周波数ｆｘに変化する。

【0104】

図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示される例では、電力系統２００によって規定される周波数ｆｃ（変動値）は、周波数ｆｘ（変動値）よりも大きい。すなわち、自立運転制御モードへの移行に伴って、各発電機の周波数が低下する。これに伴い、重要負荷１１０の要求電力によっては、発電機１０Ａからの発電出力が、発電出力ｗ１から発電出力ｘ１に増加し、発電機１０Ｂからの発電出力が、発電出力ｗ２から発電機１０Ｂからの発電出力が、発電出力ｗ２から発電出力ｘ２に増加する。この場合、図１４（ｂ）に示されるように、発電機１０Ｂからの発電出力が運転可能範囲から逸脱し、発電機１０Ｂが過負荷となる可能性がある。

【0105】

周波数ｆｃ及び重要負荷１１０が要求する電力によっては、発電機１０Ｂに代えて、又は加えて、発電機１０Ａが過負荷となる可能性がある。あるいは、周波数ｆｃ及び重要負荷１１０の要求電力によって、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂの一方、又は、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂの双方が軽負荷となる可能性がある。以上のように、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂの双方でドループ制御が自立運転中も継続される場合には、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂのそれぞれについて、各発電機の出力が運転可能範囲に収まるか否かが問題となる。

【0106】

連系運転制御モードでの系統連系中において、仮に現在の状態で自立運転制御モードに移行した際に、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂのそれぞれに関して、発電出力が運転可能範囲から逸脱しないかを把握することができると、系統連系中に対策を行うことが可能となる。上記対策の例として、ドループ特性を表すラインを上下に移動させる（速度設定値Ｌ０を増減させる）こと、又は／及び、重要負荷１１０における消費電力を調節することが挙げられる。監視装置５０は、系統連系中に対策を行うことを可能にする情報として、グラフＧｒをモニタ５２に表示する。上記対策において、オペレータは、発電機１０Ｂの発電出力を調節可能であり、発電機１０Ａの発電出力を調節できなくてもよい。

【0107】

表示制御部６６は、図１５（ａ）に示されるような境界ラインｙ１及び境界ラインｙ２を演算して、運転許容範囲ＰＡを含むグラフＧｒをモニタ５２に表示してもよい。境界ラインｙ１は、下記の式（２１）～式（２７）に示される関数によって演算されてもよい。

【数9】

【0108】

式（２１）に示されるＰｂａｍａｘ（ｘ）は、自立運転制御モードでの発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂの最大出力を表す。式（２５）に示されるＦｂａｍｉｎ（ｘ）は、自立運転制御モードでの発電機１０Ａ又は発電機１０Ｂのいずれかが最大出力になる周波数を示す。式（２６）に示されるＦｂｍｉｎ（ｘ）は、並列自立運転を考慮せず、発電機１０Ｂを単独で最大出力としたときの周波数を意味し、式（２７）に示されるＦａｍｉｎは、並列自立運転を考慮せず、発電機１０Ａを単独で最大出力としたときの周波数を意味する。Ｆｐは、測定値であり、現在の周波数（電力系統２００からの電力により決定される周波数）である。ただし、Ｆｐに代えて、定格周波数Ｆｓ（一定値）を用いて演算が行われてもよい。Ｄａは、発電機１０Ａに対するドループ制御におけるドループ率［％］である。式（２５）等において、ｍａｘ［ｉ，ｊ］は、ｉ及びｊのうちの大きい値を出力する関数を意味する。

【0109】

境界ラインｙ２は、下記の式（３１）～式（３７）に示される関数によって演算されてもよい。

【数10】

【0110】

式（３１）に示されるＰｂａｍｉｎ（ｘ）は、自立運転制御モードでの発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂの最小出力（最低出力）を表す。式（３５）に示されるＦｂａｍａｘ（ｘ）は、自立運転制御モードでの発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂの最小出力時の周波数を表す。式（３６）に示されるＦｂｍａｘ（ｘ）は、並列自立運転を考慮せず、発電機１０Ｂを単独で最低出力としたときの周波数を意味し、式（３７）に示されるＦａｍａｘは、並列自立運転を考慮せず、発電機１０Ａを単独で最低出力としたときの周波数を意味する。式（３６）において、Ｔｂｍｉｎは、発電機１０Ｂにおける許容最小出力［ｋＷ］であり、式（３７）において、Ｔａｍｉｎは、発電機１０Ａにおける許容最小出力［ｋＷ］である。

【0111】

図１５（ａ）に示される境界ラインｙ１は、図１５（ｂ）に示されるラインｙ１１とラインｙ１２とに分解することができる。反対に、図１５（ｂ）をもとに図１５（ａ）を説明すると、境界ラインｙ１は、ラインｙ１１とラインｙ１２とよって規定されるラインと捉えることもできる。具体的には、境界ラインｙ１は、グラフＧｒ上において、横軸の値を変化させながら観察した際にラインｙ１１及びラインｙ１２のうちの下方に位置する部分（縦軸の値が小さい方）によって規定される。また、図１５（ａ）に示される境界ラインｙ２は、境界ラインｙ１と同様に、図１５（ｂ）に示されるラインｙ２１とラインｙ２２とによって規定されるラインと捉えることもできる。具体的には、境界ラインｙ２は、グラフＧｒ上において、横軸の値を変化させながら観察した際にラインｙ２１及びラインｙ２２のうちの上方に位置する部分（縦軸の値が大きい方）によって規定される。

【0112】

ラインｙ１１は、次の式（４１）～式（４３）によって演算される。

【数11】

ラインｙ１２は、次の式（４４）～式（４６）によって演算される。

【数12】

【0113】

ラインｙ２１は、次の式（４７）～式（４９）によって演算される。

【数13】

ラインｙ２２は、次の式（５０）～式（５２）によって演算される。

【数14】

【0114】

ラインｙ１１は、自立運転制御モードに移行した際に、発電機１０Ａが過負荷となるか否かの境界を表す。すなわち、グラフＧｒ上において、運転点ＯＰが、ラインｙ１１よりも上方に位置する場合、その状態で自立運転制御モードに移行した際には、発電機１０Ａが過負荷となる。ラインｙ１２は、自立運転制御モードに移行した際に、発電機１０Ｂが過負荷となるか否かの境界を表す。すなわち、グラフＧｒ上において、運転点ＯＰが、ラインｙ１２よりも上方に位置する場合、その状態で自立運転制御モードに移行した際には、発電機１０Ｂが過負荷となる。グラフＧｒ上において、運転点ＯＰが、ラインｙ１１及びラインｙ１２の双方よりも上方に位置する場合、その状態で自立運転制御モードに移行した際には、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂの双方が過負荷となる。以上のことから、ラインｙ１１及びラインｙ１２で規定される境界ラインｙ１は、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂの少なくとも一方が過負荷となるか否かの境界を表す。

【0115】

ラインｙ２１は、自立運転制御モードに移行した際に、発電機１０Ａが軽負荷となるか否かの境界を表す。すなわち、グラフＧｒ上において、運転点ＯＰが、ラインｙ２１よりも下方に位置する場合、その状態で自立運転制御モードに移行した際には、発電機１０Ａが軽負荷となる。ラインｙ２２は、自立運転制御モードに移行した際に、発電機１０Ｂが軽負荷となるか否かの境界を表す。すなわち、グラフＧｒ上において、運転点ＯＰが、ラインｙ２２よりも下方に位置する場合、その状態で自立運転制御モードに移行した際には、発電機１０Ｂが軽負荷となる。グラフＧｒ上において、運転点ＯＰが、ラインｙ２１及びラインｙ２２の双方よりも下方に位置する場合、その状態で自立運転制御モードに移行した際には、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂの双方が軽負荷となる。以上のことから、ラインｙ２１及びラインｙ２２で規定される境界ラインｙ２は、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂの少なくとも一方が軽負荷となるか否かの境界を表す。

【0116】

表示制御部６６は、図１５（ａ）に示されるように、境界ラインｙ１及び境界ラインｙ２を表示したうえで、運転許容範囲ＰＡを表示してもよい。表示制御部６６は、図１５（ｂ）に示されるように、境界ラインｙ１及び境界ラインｙ２を表示せずに、ラインｙ１１、ラインｙ１２、ラインｙ２１、及びラインｙ２２を表示したうえで、運転許容範囲ＰＡを表示してもよい。

【0117】

図１６には、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂの双方に対して自立運転時にドループ制御が行われる場合に表示されるグラフＧｒの別の例が示されている。表示制御部６６は、図１２に示される例と同様に、境界ラインｙ１、境界ラインｙ２、境界ラインｘ５、及び境界ラインｘ６によって規定される運転許容範囲ＰＡを表示してもよい。

【0118】

表示制御部６６は、図１５（ａ）、図１５（ｂ）、又は図１６に示されるグラフＧｒにおいて、横軸に関して、発電機１０Ｂの発電出力に代えて、発電機１０Ａの発電出力を用いて、運転許容範囲ＰＡを表示してもよい。

【0119】

表示制御部６６は、運転点ＯＰを、グラフＧｒに表示しなくてもよい。この場合、オペレータは、発電機１０Ｂの発電出力の現在値、及び重要負荷電力の現在値を把握したうえで、グラフＧｒ上の運転許容範囲ＰＡから得られる情報と比較することで、上述した対策が必要か否かを判断してもよい。表示制御部６６は、上述した各種の例とは異なる演算方法によって、運転許容範囲ＰＡを規定する境界ラインを演算してもよい。

【0120】

表示制御部６６は、上記第１軸及び第２軸に加えて、発電機１０Ａからの発電出力に係る物理量（例えば、発電機１０Ａの発電出力自体）を表す第３軸を含む３次元のグラフを演算してもよい。この場合、表示制御部６６は、モニタ５２上において、発電機１０Ｂの発電出力と重要負荷電力とからなる２次元グラフの表示と、発電機１０Ａの発電出力と重要負荷電力とからなる２次元グラフの表示と、を切り替え可能であってもよい。例えば、ユーザによって、表示の切り替えの指示を示すユーザ指示が監視装置５０に入力されてもよい。それぞれの２次元グラフにおいて、対応する運転許容範囲ＰＡが表示されてもよい。

【0121】

軸の切り替えに代えて、表示制御部６６は、第３軸の複数段階の値（例えば、１０００、２０００、及び３０００といった値）のそれぞれについて、第１軸及び第２軸からなる２次元グラフをモニタ５２に表示可能であってもよい。表示制御部６６は、モニタ５２上に、第３軸の複数段階の値それぞれについての２次元グラフを一緒に表示してもよく、ユーザ入力に応じて、表示する２次元グラフを切り替え可能であってもよい。

【0122】

第１軸等を表す発電出力に係る物理量として、発電機の発電出力自体に代えて、発電出力との間に比例関係等の一定の対応関係を有する物理量が用いられてもよい。そのような発電出力に相関する物理量として、発電機に接続された原動機へ導入される燃料又は作動流体（例えば、蒸気等）の流路に設けられたバルブの開度が用いられてもよく、燃料の導入量、又は作動流体の流量が用いられてもよい。背圧タービンにおいては、排気蒸気量を用いてもよい。ドループ制御で用いられるドループ特性においても、発電出力に代えて、以上に例示した物理量が用いられてもよい。

【0123】

運転許容範囲ＰＡを演算する際に、発電機１０Ｂ（又は／及び発電機１０Ａ）における周波数を用いる場合において、制御装置１２Ｂ以外の別の測定手段から、当該周波数が監視装置５０に出力されてもよい。

【0124】

警告報知部６８は、運転点ＯＰが運転許容範囲ＰＡから逸脱した場合に加えて、運転点ＯＰが、運転許容範囲ＰＡ内に位置し、且つ、運転許容範囲ＰＡを規定（区画）する各種境界ラインに所定量だけ近づいた場合にも、警告を報知してもよい。

【0125】

保護継電器２２に代えて、監視装置５０が、遮断器２０に対してオン状態及びオフ状態の切り替えを指示する信号を出力可能であってもよい。発電システム１が、連系運転状態から自立運転状態に切り替わるように、遮断器２０により電力系統２００と２以上の発電機（例えば、発電機１０Ａ及び発電機１０Ｂ）との間を遮断させることが可能であれば、どの部材が遮断器２０の状態の切替を実行してもよい。

【0126】

以上に説明した種々の例のうちの１つの例において、他の例において説明した事項の少なくとも一部が組み合われてもよい。

【0127】

［本開示のまとめ］
以上に説明した発電システム（１）は、電力系統（２００）に連系し、並列運転する２以上の発電機（１０Ａ，１０Ｂ）と、電力系統（２００）と２以上の発電機（１０Ａ，１０Ｂ）との間が接続された連系運転状態と、電力系統（２００）と２以上の発電機（１０Ａ，１０Ｂ）との間が遮断された自立運転状態と、を切り替える遮断器（２０）と、連系運転状態において、第１軸と第２軸とを含むグラフ（Ｇｒ）をモニタ（５２）に表示する表示制御部（６６）と、を備える。上記第１軸は、２以上の発電機（１０Ａ，１０Ｂ）のいずれか１つの発電機である対象発電機（１０Ｂ）の発電出力に係る物理量を表し、上記第２軸は、自立運転状態で２以上の発電機（１０Ａ，１０Ｂ）から電力が供給される重要負荷（１１０）の消費電力を表す。表示制御部（６６）は、グラフ（Ｇｒ）の上記第２軸において、自立運転状態に切り替えられた後での２以上の発電機（１０Ａ，１０Ｂ）の運転に支障をきたさないと想定される範囲を表す運転許容範囲（ＰＡ）を表示する。

【0128】

上述したように、連系運転状態から自立運転状態に移行すると、出力される電力の周波数を決定する要因が変化するために、当該周波数が変化し得る。周波数が変化すると、それに伴って、少なくとも１つの発電機からの出力が変化する。その結果、少なくとも１つの発電機の出力が、上記運転可能範囲から外れてしまう可能性がある。この可能性を減らすために、経験則による発電出力の調整、又は／及び負荷電力調整を行ったり、あるいは、尤度を有する運転状態を作ることが考えられる。しかしながら、この場合、不経済に大きな発電設備容量が必要になったり、不経済な運転状況になる可能性がある。また、別の方法として、自立運転状態に移行した後に重要度の低い負荷を瞬時負荷遮断する方法もあるが、予期しない設備停止による損害が発生する上、そもそも単なる瞬低を起因とした自立運転への移行が発生した場合は、瞬時負荷遮断された負荷機器は瞬低ではなく停電となり、被害を拡大させてしまうことになる。さらには、自立運転状態に移行した後では、重要負荷には電力の供給が継続されるために、対策を講じても間に合わない場合がある。

【0129】

これに対して、上記発電システム（１）では、連系運転状態、すなわち、自立運転状態に切り替えられる前において、自立運転状態に切り替えられた後での２以上の発電機（１０Ａ，１０Ｂ）の運転に支障をきたさないと想定される範囲を表す運転許容範囲（ＰＡ）が、モニタ（５２）に表示される。そのため、オペレータ等は、モニタ（５２）に表示された運転許容範囲（ＰＡ）から、今の状態で自立運転状態に移行すると、発電機の運転に問題が生じるか否かを判断又は把握することができる。そして、オペレータ等は、発電機の運転に問題が生じそうな場合には、自立運転状態に移行する前の段階で、その対策（例えば、ドループ特性の調節、又は／及び、重要負荷電力の調節）を行うことができる。従って、上記発電システム（１）は、自立運転時の安定運用を図ることが可能である。

【0130】

発電システム（１）によって得られる有用性について、より詳細な具体例を用いて説明すると下記のようなものが挙げられる。
・上記グラフ（Ｇｒ）により現在の運転状態と、運転許容範囲ＰＡとの関係が分かることで、オペレータは、発電機の出力変更か、重要負荷電力の調整かの対応を選択することができる。
・運転許容範囲ＰＡが明確化されることで、設備運用としては人の判断（負荷設備の状況に応じた調整）が介在しつつも、経験及び尤度に頼らずに発電設備容量を最大限活用することができる。
・自立運転状態に移行した後に、発電機（発電機を含む発電装置）が過負荷となる可能性を減らすことができる。
・発電設備を新設する場合に、上記発電システム（１）を採用することを織り込むことで、設備容量の尤度を削減し、経済的な容量を有する設備を新設することができる。
・再生可能エネルギーの導入により、系統周波数が不安定になってきている昨今、系統周波数と自立運転時の周波数との差が大きくなってしまう可能性がある。この場合、自立運転時にドループ制御が行われる発電機（１０Ｂ）の発電出力が大きく変動してしまうが、上記発電システム（１）で出力を予測することで、このような変動が起きる場合でも、安定して自立運転を行うことができる。

【0131】

表示制御部（６６）は、２以上の発電機（１０Ａ，１０Ｂ）の少なくとも１つの運転状況に応じて、運転許容範囲（ＰＡ）が経時的に変化するように、グラフ（Ｇｒ）をモニタ（５２）に表示してもよい。この場合、オペレータは、２以上の発電機を含むシステムの実際の状況に応じた運転許容範囲ＰＡを把握できる。

【0132】

発電システム（１）は、２以上の発電機（１０Ａ，１０Ｂ）のうちのいずれかの１つの発電機（１０Ａ）を制御する発電制御部（１２Ａ）から、上記運転状況の少なくとも一部として、当該発電機（１０Ａ）における回転速度又は周波数を取得する運転状況取得部（６２）を更に備えてもよい。表示制御部（６６）は、運転状況取得部（６２）が取得した回転速度又は周波数に応じて、運転許容範囲（ＰＡ）が経時的に変化するように、グラフ（Ｇｒ）をモニタ（５２）に表示してもよい。この場合、発電制御部（１２Ａ）が認識している回転速度又は周波数が運転許容範囲ＰＡに反映されるので（例えば、制御装置１２Ａが認識している定格周波数との差が運転許容範囲ＰＡに反映されるので）、運転許容範囲ＰＡを精度良く演算することができる。

【0133】

表示制御部（６６）は、グラフ（Ｇｒ）内において、重要負荷（１１０）の消費電力の現在値と、上記物理量の現在値とを含む運転点（ＯＰ）を運転許容範囲（ＰＡ）と共に表示してもよい。この場合、運転許容範囲ＰＡと運転点ＯＰとが共に表示されることで、オペレータ等は、その表示内容から、容易に対策が必要か否かを判断することができる。

【0134】

発電システム（１）は、運転点（ＯＰ）と運転許容範囲（ＰＡ）との比較結果に基づいて、ユーザへ警告を報知する警告報知部（６８）を更に備えてもよい。この場合、ユーザとしてのオペレータ等に警告が報知されるので、より確実に、対策が必要なことをオペレータに認識させることができる。

【0135】

運転許容範囲（ＰＡ）の一部は、２以上の発電機（１０Ａ，１０Ｂ）の少なくとも１つが、過負荷となるか否かの境界を表す第１境界ライン（ｙ１）によって規定されてもよい。この場合、運転許容範囲ＰＡと、第１軸及び第２軸の現在値との関係を把握して、事前に対策を行うことで、自立運転モードへ移行した際に発電機が過負荷となる可能性を低減できる。

【0136】

運転許容範囲（ＰＡ）の一部は、２以上の発電機（１０Ａ，１０Ｂ）の少なくとも１つが、軽負荷となるか否かの境界を表す第２境界ライン（ｙ２）によって規定されてもよい。この場合、運転許容範囲ＰＡと、第１軸及び第２軸の現在値との関係を把握して、事前に対策を行うことで、自立運転モードへ移行した際に発電機が軽負荷となる可能性を低減できる。

【0137】

上記第１軸は、発電機（１０Ｂ）の発電出力を表してもよい。運転許容範囲（ＰＡ）は、グラフ（Ｇｒ）の上記第１軸及び上記第２軸の双方において、自立運転状態に切り替えられた後での２以上の発電機（１０Ａ，１０Ｂ）の運転に支障をきたさないと想定される範囲を表してもよい。運転許容範囲（ＰＡ）のうち上記第１軸に関する範囲は、対象発電機（１０Ｂ）が発電可能な最小の出力を表す第３境界ライン（ｘ５）と、対象発電機（１０Ｂ）が発電可能な最大の出力を表す第４境界ライン（ｘ６）との少なくとも一方によって規定されてもよい。この場合、オペレータ等は、運転許容範囲ＰＡと、対象発電機（１０Ｂ）の発電出力の現在値とから、対象発電機（１０Ｂ）の発電出力の現在値と、発電可能な最小出力及び最大出力の少なくとも一方との関係を容易に把握することができる。

【0138】

２以上の発電機（１０Ａ，１０Ｂ）は、第１発電機（１０Ａ）と、第２発電機（１０Ｂ）と、を含んでもよい。発電システム（１）は、自立運転状態において、アイソクロナス特性に従って、第１発電機（１０Ａ）を制御する第１発電制御部（１２Ａ）と、自立運転状態において、ドループ特性に従って、第２発電機（１０Ｂ）を制御する第２発電制御部（１２Ｂ）と、を更に備えてもよい。この場合、上述したように、自立運転状態に移行した際に、発電機（１０Ａ）が過負荷又は軽負荷となる可能性があるが、運転許容範囲（ＰＡ）を表示することで、そのような可能性を回避することをオペレータ等に促すことができる。

【0139】

２以上の発電機（１０Ａ，１０Ｂ）は、第１発電機（１０Ａ）と、第２発電機（１０Ｂ）と、を含んでもよい。発電システム（１）は、自立運転状態において、ドループ特性に従って、第１発電機（１０Ａ）を制御する第１発電制御部（１２Ａ）と、自立運転状態において、ドループ特性に従って、第２発電機（１０Ｂ）を制御する第２発電制御部（１２Ｂ）と、を更に備えてもよい。この場合、上述したように、自立運転状態に移行した際に、２以上の発電機の少なくとも１つが過負荷又は軽負荷となる可能性があるが、運転許容範囲（ＰＡ）を表示することで、そのような可能性を回避することをオペレータ等に促すことができる。

【0140】

以上に説明した監視装置（５０）は、電力系統（２００）に連系し、並列運転する２以上の発電機（１０Ａ，１０Ｂ）と、電力系統（２００）と２以上の発電機（１０Ａ，１０Ｂ）との間が接続された連系運転状態と、電力系統（２００）と２以上の発電機（１０Ａ，１０Ｂ）との間が遮断された自立運転状態と、を切り替える遮断器（２０）と、を備える発電システム（１）に設けられる装置である。監視装置（５０）は、連系運転状態において、第１軸と第２軸とを含むグラフ（Ｇｒ）をモニタ（５２）に表示する表示制御部（６６）を備える。上記第１軸は、２以上の発電機（１０Ａ，１０Ｂ）のいずれか１つの発電機である対象発電機（１０Ｂ）の発電出力に係る物理量を表し、上記第２軸は、自立運転状態で２以上の発電機（１０Ａ，１０Ｂ）から電力が供給される重要負荷（１１０）の消費電力を表す。表示制御部（６６）は、グラフ（Ｇｒ）の上記第２軸において、自立運転状態に切り替えられた後での２以上の発電機（１０Ａ，１０Ｂ）の運転に支障をきたさないと想定される範囲を表す運転許容範囲（ＰＡ）を表示する。この発電装置（５０）は、上記発電システム（１）と同様に運転許容範囲（ＰＡ）が表示されるので、自立運転時の安定運用を図ることが可能である。

【0141】

以上に説明した監視方法は、電力系統（２００）に連系し、並列運転する２以上の発電機（１０Ａ，１０Ｂ）と、電力系統（２００）と２以上の発電機（１０Ａ，１０Ｂ）との間が接続された連系運転状態と、電力系統（２００）と２以上の発電機（１０Ａ，１０Ｂ）との間が遮断された自立運転状態と、を切り替える遮断器（２０）と、を備える発電システム（１）の監視方法である。この監視方法は、連系運転状態において、第１軸と第２軸とを含むグラフ（Ｇｒ）をモニタ（５２）に表示する表示工程を含む。上記第１軸は、２以上の発電機（１０Ａ，１０Ｂ）のいずれか１つの発電機である対象発電機（１０Ｂ）の発電出力に係る物理量を表し、上記第２軸は、自立運転状態で２以上の発電機（１０Ａ，１０Ｂ）から電力が供給される重要負荷（１１０）の消費電力を表す。上記表示工程では、グラフ（Ｇｒ）の上記第２軸において、自立運転状態に切り替えられた後での２以上の発電機（１０Ａ，１０Ｂ）の運転に支障をきたさないと想定される範囲を表す運転許容範囲（ＰＡ）を表示する。この監視方法は、上記発電システム（１）と同様に運転許容範囲（ＰＡ）が表示されるので、自立運転時の安定運用を図ることが可能である。

【符号の説明】

【0142】

１…発電システム、１０Ａ，１０Ｂ…発電機、１２Ａ，１２Ｂ…制御装置、２０…遮断器、２２…保護継電器、５０…監視装置、５２…モニタ、６２…運転状況取得部、６６…表示制御部、６８…警告報知部、Ｇｒ…グラフ、ＰＡ…運転許容範囲、ＯＰ…運転点、ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｘ５，ｘ６…境界ライン、１１０…重要負荷、２００…電力系統。

【要約】

【課題】自立運転時の安定運用を図る。
【解決手段】電力系統に連系し、連系運転状態と自立運転状態とを切り替える遮断器と、前記連系運転状態において、第１軸と第２軸とを含むグラフをモニタに表示する表示制御部と、を備え、前記第１軸は、前記２以上の発電機のいずれか１つの発電機の発電出力に係る物理量を表し、前記第２軸は、前記自立運転状態で前記２以上の発電機から電力が供給される重要負荷の消費電力を表し、前記表示制御部は、前記グラフの前記第２軸において、前記自立運転状態に切り替えられた後での前記２以上の発電機の運転に支障をきたさないと想定される範囲を表す運転許容範囲を表示する、発電システム。
【選択図】図８

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】