专利名称：电源切换单元及利用此电源切换单元的电源管理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及具备由发动机驱动的发电机和设置于每个电力负载组的电源切换单元，并且各电源切换单元，根据电力负载组的变动，对于将该电力负载组的供电源从发电机和外部电源中选择一个进行切换而实施控制的电力系统。
背景技术：
历来，在具备由发动机驱动的发电机的发电系统所构成的电力系统中，公知的有具备电源切换器、可将电力负载组的电力源切换到外部电源和发电机中的任何一个而构成的系统。
在电源切换器中具备为每个电力负载组设置的电源切换单元。因为各电源切换单元，在输出侧设置有关于电力值的数据检测设备，所以可以检测出有关与其本身相连接的电力负载组的电力值的数据。于是，电源切换器内部的控制机构，通过检测出关于各电力负载组的电力值的数据，算出全部电力负载组的电力值，进行各切换单元的切换控制。
为了最大限度地有效运用发电机的发电电力，除了上述电源切换器中的控制，算出负载电力占据发电电力的比例，进行发电机的发电电压的控制是有效的。此时，如果为了检测出对各电力负载组的供电是由发电机还是由外部电源中的哪一个供电而在电力系统中新设置关于电力值的数据的检测设备来构成电源管理系统，则会成为系统整体大型化的原因，并且会导致造价增加。
另外，在对每个电力负载组具有多个电源切换单元的构成中，在多个电源切换单元的每一个中必须分别进行用来进行与发电电压控制的控制装置的配合以及对每个电源切换单元的供电源的切换以及各种参数设定。此外，在上述配合中，还要求在各个电源切换单元之间进行相互通信时形成最佳选择状况(选择供电源)。不过，在具备多个电源切换单元的构成中，用于上述的配合与通信的布线会变得复杂。
发明内容
本发明，因为在具有由外部电源及发动机驱动的发电机的发电系统所构成的电力系统的电源切换单元中，电源切换单元的构成中包含在时间序列上检测有关所选择的电源及供电的信息的设备，根据检测数据算出每个电源的供电量的设备，以及存储这些检测及计算数据的设备；利用该电源切换单元，可以检测出通过切换所选择的电源和从该电源发出的供电值(负载电力值)的电流值及电压值。
另外，因为在具有由外部电源及发动机驱动的发电机的发电系统所构成的电力系统的电源切换单元中，其构成为在每个电力负载组中具有上述的电源切换单元，利用该电源切换单元，可以检测出通过切换所选择的电源和从该电源发出的供电值(负载电力值)的电流值及电压值。利用这样的构成，就不需要设置处理费昂贵并且需要空间的对有关电力值数据进行检测的设备。另外，因为电源管理系统本身是利用电力系统的控制机构构成的，所以可以降低构筑电源管理系统的成本。另外，可以使装置整体小型化。
另外，因为在上述电源管理系统中，其构成为具有向发电系统的控制系统发送各电源切换单元的检测数据或计算数据的设备，所以可以将该检测数据、计算数据发送到该控制系统的输入输出设备。利用这样的构成，就可以从脱离该控制系统的位置进行上述各数据(有关电力的数据)的确认及发电系统的电力管理。
另外，因为在上述发电系统的控制系统中，其构成为具有从上述电源管理系统发送的数据的接收设备以及将接收数据图表化进行显示的图像显示设备，所以可以利用数据存储设备将上述各数据回收，即使是不能与发电系统进行连接通信的机器也可以使其读取数据。特别是，在进行与发电系统的控制系统及内置于图像显示设备中的处理程序不同的数据处理的场合等，可以通过使内置该处理程序的计算机经过数据存储设备读取数据而进行用于种种电力管理的数据处理。另外，通过使上述各数据记录于数据记录设备，用户可以在图像显示设备的配置位置确认供电及电量的变化的状态。特别是，在设置有打印机时，可以依赖打印机作为数据及图表化数据的主要确认设备，比如，可以实现具备液晶画面的图像显示设备小型化而降低图像显示设备的成本。
另外，因为在上述电源管理系统中，其构成为各电源切换单元具有与其他电源切换单元的通信设备，所以可以利用电源切换单元的指令，进行使发电机的输出为额定值的运行控制及通过使电源切换单元选择发电机电源而最大限度地有效运用发电机的输出的运行控制。另外，可以防止发电机的过载运行。
另外，因为在上述电源管理系统中，各电源切换单元，作为主机，其构成为用来了解对连接到电源切换单元本身及其他电源切换单元每一个的电力负载组的电源的选择状况及供电，并使发电系统的供电总和与额定值大致一致，所以发电机的几乎全部额定输出都消耗于电力负载组，并且因为发动机的运行是在每个输出的燃料消耗量最小的状态下运行，可以实现低燃料费运行。
另外，因为在上述电源管理系统中，其构成包含各电源切换单元根据有关发电系统的额定值、上限输出、最低输出等预先设定的输出值的信息控制电源切换的设备，可以任意地进行低燃料费运行或防止发动机的过载运行的设定、使用发电电力比例的设定以及供电源的选择的设定。
图1为电力系统的概略构成图。
图2为每个小时的商用电量和发电量的比较表。
图3为每个月的商用电量和发电量及电费的比较表。
图4为比较每个小时的商用电量和发电量的曲线图。
图5为比较每个月的商用电量和发电量的曲线图。
图6为示出各电力系统的现在供给电力值的电力系统概念图。
图7为示出各电力系统的月间供给电量的电力系统概念图。
图8为本发明的实施例2的电力系统的概略构成图。
图9为示出电源切换单元的发电机电源/商用电源的选择状况的示图。
图10((1)、(2))为利用多个电源切换单元的联系的切换控制的流程图。
图11为利用电源切换单元的本身的判断的切换控制的流程图。
图12为示出供电量的发电量的细目的计算和显示的步骤的流程图。
图13为示出利用图5的步骤生成的显示内容的一例的示图。
图14为示出在进行各种参数设定时使用的设定画面的一例的示图。
图15为示出参数设定的步骤及其效果的流程图。
具体实施例方式
下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，只要是具备由发动机驱动的发电机和对每个电力负载组设置的电源切换单元、根据各电力负载组的变动进行控制将各电力负载组的供电源切换为发电机和外部电源中的任何一方的电力系统，就可能应用本发明，但并不限定于本实施例的电力系统1。比如，本发明也可应用于利用发电机的驱动源作为热源的热电联产系统。
此外，不仅是外部电源，也可以将利用发电系统发出的电力作为商用电供给外部，但是在下述的本实施例中，因为不认为发电系统发出的电力是作为商用电供给外部，所以采用商用电源40来称呼外部电源的一个形态。
下面利用图1对本发明的一实施例予以说明。
电力系统1，由包含发电机3的发电系统2、商用电源40以及在该发电系统2和商用电源40之间进行电源切换的电源切换器6构成。商用电源40是相对发电机3(发电系统2)的外部电源的一种形态。另外，发电系统2具有由发动机4驱动的发电机。就是说，电力系统1是由具有外部电源(商用电源40)及由发动机4驱动的发电机3的发电系统构成的。
在发电系统2中设置有发电机3，该发电机3是由发动机4驱动的。在发动机4中设置有启动器11，对该启动器11的供电是从作为外部电源之一的商用电源40经变压器12进行的。另外，也可以是启动器11由电池供电的构成。
另外，作为在发电系统2中设置的附属的耗电机器有对配置发动机4及辐射器7的室内进行冷却的换气扇15、对辐射器7的进行冷却的冷却扇以及将冷却水从发动机4向辐射器7送出的冷却泵16等。
在电力系统1中设置有用作发电系统2的控制系统的监控单元5，该监控单元5对设置于发电系统2中的各装置进行监控。
就是说，监控单元5对上述耗电机器、发动机4及发电机3进行运行控制。加之，利用在发电机3中的输出部中设置的检测器(未图示)，对发电机3的输出电流值及电压值进行计测。
另外，在监控单元5上连接有作为控制系统的输入输出设备的操作显示器28，在用户可利用操作显示器28向监控单元5发送控制信号对电力系统1进行运行控制的同时，可以将电力系统1保持(存储)的信息发送到操作显示器28。
在电源切换器6中，与每个电力负载组24相对应地设置有电源切换单元8。就是说，电力系统1具有针对每个电力负载组24的该电源切换单元8。另外，此处所谓的电力负载组指的是按照动力系统、照明系统等电力负载的系统区分的组。
在电源切换单元8中设置有切换机构10和进行该切换机构10的切换控制的切换用控制器9。于是，电源切换单元8，可以利用切换机构10的切换控制，将电力负载组24的供电源切换为商用电源40和发电机3中的任何一方。就是说，对于一个电力负载组24，不是从商用电源40及发电机3两方同时供电，而是只由其中的任何一方供电。
为了最大限度地有效运用发电机3可以发出的电力，在电力系统1中，进行如下的电力管理的控制。
在发电机3发电之际，算出与电力系统1相连接的全部电力负载组24的负载电力值，最大限度地有效运用可以发出的电力。就是说，各电源切换单元8的每一个，通过决定是否切换到以发电机3作为电源而使发电电力对全部负载电力的比例改变。
电源切换单元8可检测出下面的两个数据。
首先，通过切换机构10的切换，可由电源切换单元8检测出作为对电力负载组24的供电源所选择的电源是否是发电机及外部电源中的任何一个。此检测，具体言之，可通过检测切换机构10的切换状态进行。这是第一个数据。
另外，在上述切换机构10的输出侧(电力负载组24侧)设置检测器(未图示)，可利用电源切换单元8检测出有关电力负载组24所消耗的负载电力值的数据(负载电流值及电压值)。这是第二个数据。
另外，因为电源切换单元8和电力负载组24是串联配置的构成，通过电源切换单元8的切换发自所选择的电源的供电值成为与电力负载组24中的负载电力值相同的数值。
在切换用控制器9中设置有作为数据的存储设备的存储器，可将上述两个检测数据存储于切换用控制器9中。
于是，电源切换单元8，在检测并存储对于与该电源切换单元8相连接的电力负载组24的供电的电源是否是发电机3和商用电源40中的任何一个的同时，可以检测及存储有关发自该电源的供电的电力值的数据(电流值及电压值)。
切换用控制器9，可从上述的检测数据的各电流值及电压值算出电力值及电量。电量是作为电力值的时间积分给出，可算出每个规定时间(在本实施例中是一小时)的电量。在切换用控制器9中设置有运算装置，可进行上述的计算。
于是，在各切换用控制器9中，通过属于自己的电源切换单元8，算出在上述规定时间内由电源向电力负载组24的供电量。
此处，在各电源切换单元8中，可存在发电机3及商用电源40两者作为在上述规定时间内向电力负载组24供电的电源。这是因为在规定时间内在上述切换机构10之中可就向供电源切换之故。
于是，可在各电源切换单元8的存储器之中将在规定时间内从发电机3通过自己的电源切换单元8对电力负载组24的供电量和从商用电源40的供电量予以存储。另外，当在某一电源切换单元8中在规定时间内不进行电源切换时，通过切换切断侧的电源对与电源切换单元8相连接的电力负载组24的供电量为零。
就是说，上述电力系统1的电源切换单元8具备如下各设备。第一是在时间序列上(在每个单位时间中)检测有关所选择的电源及供电的信息(电流和电压)的设备(设置于切换机构10的输出侧的上述检测器)。第二是根据检测数据算出每个电源的供电量的设备(切换用控制器9)。第三是存储这些检测及计算数据的设备(电源切换单元8的上述存储器)。
如上所述，利用作为电源切换设备的切换单元，可以检测出通过切换所选择的电源和从该电源发出的供电值(负载电力值)的电流值及电压值。
下面利用图1对电力系统1的电源管理系统予以说明。
以发电机3为主的发电系统2，由监控单元5进行控制。另外，设置于电源切换器6中的各切换单元8也直接或间接地接受监控单元5的控制。
如图1所示，监控单元5，经过通信线路与设置于发电系统2中的各装置相连接，对这些装置中的各个予以直接控制。
另外，电源切换器6的各电源切换单元8，在本实施例中，相互连接形成网络，一个电源切换单元8是主机，另一个电源切换单元8是子机。此处，作为主机的电源切换单元8与监控单元5相连接。于是，监控单元5，经过作为主机的电源切换单元8，间接控制各电源切换单元8。
另外，各电源切换单元8的相互连接的构成及各电源切换单元8和监控单元5的连接并不限定于本实施例的构成，也可以是其他的构成。比如，也可以是其构成不是在各电源切换单元8之间连接，而是监控单元5和电源切换单元8一对一地连接，由监控单元5对各电源切换单元8直接进行控制。
利用如上所述的以监控单元5为主的电力系统1的控制机构，构成电源管理系统。
电源管理系统，主要由包含发电机3、监控单元5、主机及子机的电源切换单元8组成。另外，电源管理系统，也具备在控制使发电机3的输出改变的发动机4、电力系统1的同时发送电力系统1内的数据的操作显示器28。
对监控单元5，从发电机3发送有关发电机3的发电值的数据(电流值及电压值)。发电机3，如前所述，利用设置于内部的检测器(未图示)可检测电流值及电压值。
另外，在监控单元5中设置有存储器作为数据存储设备，将发电机3的可供电最大值作为初始值输入到监控单元5予以存储。
于是，监控单元5，将发电机3的检测数据(有关发电值的数据)及可供电最大值发送到作为主机的电源切换单元8。
作为主机的电源切换单元8，根据接收到的有关发电值的数据及可供电最大值，对上述的发电机3的可发电力的最大限度地有效运用进行控制。
在上述的本实施例的电源切换器6的构成中，由作为主机的电源切换单元8，利用各电源切换单元8之间的相互网络连接对各电源切换单元8进行控制。
作为主机的电源切换单元8接收各电源切换单元8(包含主机)检测出的有关负载电力值的数据(负载电流值及电压值)。根据该发送的数据，作为主机的电源切换单元8的切换用控制器9，算出各负载电力值并相加而算出电力负载组24的全负载电力值。
加之，主机的切换用控制器9，根据接收到的有关发电电力值的数据及上述可供电最大值和自己算出的全负载电力值，导出各电源切换单元8的切换的最佳状态。就是说，由主机的切换用控制器9决定是选择发电机3还是选择商用电源40作为各电源切换单元8中的每一个各自的电力负载组24的供电源。
如上所述，对发电机3的可发电电力的最大限度地有效运用的控制(电力管理)是由电源管理系统进行的。
由电源切换单元8进行的上述两个检测是利用作为电源切换设备的电源切换单元8本身具有的功能。
第一个检测，即在各电源切换单元8中检测通过切换选择的电源(切换到发电机3和商用电源40中的哪一个)，如前所述，可通过检测切换机构10的切换状态进行。
第二个检测，即检测有关通过由切换选择的电源的供电值(负载电力值)的数据(电流值及电压值)，如前所述，可借助在切换机构10的输出侧只设置检测器(未图示)的构成进行。
如上所述，电源管理系统的构成包括电源切换设备，即包含检测设备(上述检测器)的切换单元8，由其计测通过切换选择的电源和有关由该电源发出的供电值(负载电力值)的数据(电流值及电压值)并对该检测出的数据进行利用。
此外，电源管理系统本身是利用以监控单元5为主的电力系统1的控制机构构成的。
借助这样的构成就不需要设置昂贵并且要求安装空间的用来检测有关电力值数据的检测设备。另外，为了构筑电源管理系统也不需要设置新的装置。所以，可以降低构筑电源管理系统的成本。另外，可使装置整体小型化。
在本实施例中，在以上说明的电力管理中，是使电源切换器6一侧负担对各电源切换单元8的控制。借助这种构成，应该由监控单元5发送到电源切换器6(的作为主机的电源切换单元8)的数据可以是有关发电电力值的数据及发送给发电机3的切换许可信号及可供电最大值等。
另外，从电源切换器6一侧发送到监控单元5的数据是由作为主机的电源切换单元8算出的发自两个电源的全供电值、全负载电力值、这些电量的数据、各电力负载组24的电力值及电量的数据。
就是说，电源管理系统的构成具备将各电源切换单元8的检测和计算的数据发送到作为电力系统1的控制系统的监控单元5的设备。另外，数据的发送设备，更具体说，是设置于监控单元5中的调制解调器。由此，可在操作显示器28上显示各电源切换单元8的负载状态。加之，电力值及电量的计算处理后的计算数据，由电源切换器6发送到监控单元5。所以，可以降低包含监控单元5和电源切换器6之间的收发信的通信量。
也可以采用使监控单元5一侧负担各电源切换单元8的控制来代替本实施例的构成而实现以上所述的效果。
上述操作显示器28，是兼任用于向监控单元5发送控制指令的输入设备及用于接收从监控单元5发出的数据的输出设备的输入输出设备。特别是，操作显示器28，是构成电力系统1的一个要素，设置于电力系统1的内部。
在监控单元5中设置有数据通信用的端子，作为输入输出设备的操作显示器28，如图1所示，可经过有线的信号线与监控单元5连接进行通信。操作显示器28，设置于与监控单元5远离的位置，也可以是远距控制盘。
利用如上的构成，可从远离监控单元5的位置，确认有关电力的数据及进行电力系统的电力管理。
另外，也可以采用一般流行的通用个人计算机作为操作显示器28。
另外，为了使电力系统1的监控单元5和制造商一侧的远距监视系统(中央远距监视中心)的监控操作显示器29相连接，在电力系统1中设置有无线通信用的通信适配器31，在远距监视系统中也设置有通信适配器31。于是，利用监控单元5，可由电力系统1的设置地点经过通信适配器31和31与位于远处的监控操作显示器29进行双向通信。
监控操作显示器29，与设置于电力系统1内的操作显示器28不同，是设置于电力系统1的外部的操作显示器。
另外，监控单元5与监控操作显示器29之间的通信设备并不限定于是无线通信，也可以是利用电话线等通信线路的有线通信。
借助这样的构成，可将存储于监控单元5中的上述检测数据、计算数据等有关电力的数据经过监控单元5发送到操作显示器28和29。
另外，操作显示器28，可以是在远离监控单元5设置的远距控制盘或远离监视系统的监测操作显示器29。因此，可从远离监控单元5的位置，确认有关上述各数据(有关电力的数据)及进行电力系统1的电力管理。
另外，在本实施例中，其构成是从具备各电源切换单元8的电源切换器6经过监控单元5向操作显示器28和29进行数据发送。不过，本发明的实施方式并不限定于是这种构成，也可以是电源切换器6和操作显示器28不是经过监控单元5相连接的构成。
另外，在本实施例中，其构成为可以从监控单元5向操作显示器28和29两方发送数据，但也可以是只向任何一方发送数据。
下面利用图2至图7对显示于设置在操作显示器28中的图像显示装置32的图表予以说明。
下面将利用商用电源40的供电系统称为商用电力系统，而将利用发电机3的供电系统发电电力系统。
另外，以下的构成对于监测操作显示器29也是一样。
在作为输入输出设备的操作显示器28中设置有图像显示装置32，可根据内置于操作显示器28中的处理程序，将上述各数据图表化并在图像显示装置32进行显示。
首先，对如图2所示的每个小时的商用电量和发电量的比较表予以说明。
借助上述处理程序的作用，可以将作为上述计算数据的商用电量、发电量及负载电量在上述图像显示装置32上以每小时并列的一览表形式进行显示。上述各电量，如前所述，因为在本实施例中，是对每一小时算出的电量，所以也在上述一览表中对每一小时并列配置。
借助于这样的构成，电力系统1的用户，可了解由发电机3产生的发电量，可确实感觉到作为购入的商品的电力系统1的效果，提高消费者的满意程度。
下面对图3所示的一个月间的商用电量和发电量及电费的比较表予以说明。
借助上述处理程序的作用，可将作为上述计算数据的每个小时的商用电量、发电量及负载电量合计得出月间值，算出各月间电量，将月间各电量和电费的对应关系作成一览表，使其可以在图像显示装置32上进行显示。
示于图3中的商用电力的每一kWh的单价(购买电力成本)是从商用供电侧(电力公司)接受信息提供并预先存储于操作显示器28中。另外，发电电力的每一kWh的单价是由驱动发动机4所需要的燃料的成本等算出，根据燃料消费量的增减，由监控单元5算出。
另外，发电电力的每一kWh的单价及电费指的是电力系统1的运行成本。
借助这种构成，用户可进行商用电量和发电量的月间比较。此外，可进行商用电力和发电电力的电费比较。所以，因为可以对发电电力的运行成本和商用电力的购入成本进行比较检讨，用户可以确认电力系统1的运行标准。
另外，在图3的示例中示出的是月间比较的场合，但也可以进行日单位比较及年单位比较。
另外，用户可以了解到，从电力系统1的运行标准(购买电力成本-运行成本)利用操作显示器28可以算出电力系统1的设备投资费用(初始成本)在什么期间可以回收等等。
下面对图4所示的比较每一小时的商用电量和发电量的曲线予以说明。
图4的曲线是将图2所示的比较表曲线化的示图。横轴表示在一个小时单位的时间的变化，纵轴表示各电量的变化。
借助这种构成，用户可以在一个小时单位中进行各电力系统的供电量的比较。可以了解到在一日之内在哪一个时间带负载电力发生增减，根据与电力公司的合同内容，可以了解到更进一步降低成本的发电模式等。所以，用户可以认识电力系统1的设备投资效果。
下面对图5所示的比较每一个月的商用电量和发电量的曲线予以说明。
图5的曲线示出每一个月的商用电量和发电量的比较及负载电量的增减。横轴表示在一个月单位的时间的变化，纵轴表示各电量的变化。
借助这种构成，用户可以在一个月单位中进行各电力系统的供电量的比较。可以了解到在一年之内在哪一个月负载电力发生增减，根据与电力公司的合同内容，可以了解到更进一步降低成本的发电模式等。所以，用户可以认识电力系统1的设备投资效果。
下面对图6所示的表示各电力系统的现在供电值的电力系统概念图予以说明。
借助上述处理程序的作用，可以在图像显示装置32上显示各电力系统的概念图的同时，在该概念图上与每个电力系统相对应地显示出各个电力系统供给的电力值。在图像显示装置32上显示的各电力值，使上述计算数据得到显示，在利用电源切换单元8检测到的有关负载电力值的数据(电流值及电压值)的定时进行更新。就是说，在图像显示装置32上实时地示出各电力值的变化。
借助这种构成，用户自己可以确认时刻变化的各电力系统的供给电力的变化，可以提高消费者满意程度。另外，因为供给的电力值是与概念图相对应地进行显示，用户易于把握供电的情况作为图像，提高消费者满意程度。
下面对图7所示的表示各电力系统的月间供电量的电力系统概念图予以说明。
借助上述处理程序的作用，可以在图像显示装置32上显示各电力系统的概念图的同时，在该概念图上与每个电力系统相对应地显示出各个电力系统供给的月间电量。月间电量与图3所示的一个月间的商用电量和发电量及电费的比较表的场合一样，将作为计算数据的每一小时的各电量在月间合计而算出月间的各电量。
借助这种构成，可自己确认月间各电力系统的供电量，提高消费者满意程度。另外，因为供给的电量是与概念图相对应地进行显示，用户易于把握月间的电量的比较作为图像，提高消费者满意程度。
另外，比较的期间并不限定于月间，也可以是日单位、年单位。
就是说，操作显示器28是从电源管理系统发送的数据的接收设备的同时，具备作为将接收数据图表化进行显示的图像显示设备的图像显示装置32。所以，电力系统1的构成具备这些数据接收设备及图像显示设备。
作为监控单元5的输入输出设备的操作显示器28，其构成为也可以作为用来将上述各数据取出到电力系统1的外部输出设备而利用。
操作显示器28，在设置作为对数据存储设备的IC卡(卡状器件)33的输出机构的同时，设置有对作为数据记录设备的打印机34的输出机构。于是，可以使上述各数据存储于IC卡33或将上述各数据的数值信息打印到打印机34而将上述图表(图2至图7等)进行图像输出。
借助这种构成，可由IC卡33将上述各数据回收，使不能与电力系统1连接与通信的机器也可读取数据。特别是，在进行与内置于监控单元5及操作显示器28中的处理程序不同的数据处理的场合等情况下，通过使内置该种处理程序的计算机经过IC卡33读取数据可进行用于种种电力管理的数据处理。
另外，通过将上述各数据的数值信息在打印机34上进行打印或将上述图表进行图像输出，用户可在操作显示器28的配置位置对供电和电量的变化的情况予以确认。特别是，在设置打印机34的场合，可以以打印机34作为数据及图表化数据的主要确认设备，比如可以实现具有液晶画面的图像显示装置32的小型化，从而降低图像显示装置32的成本。
下面对本发明的实施例2予以说明。首先，利用图8对本实施例的电力系统1的构成予以说明。
电力系统1，由包含商用电源40的发电系统；由发电系统2和电源切换器6组成的发电系统；以及电源切换器6构成。
在发电系统2中设置有由发动机驱动的发电机3，该发电机3由发动机4驱动。在发动机4中设置有启动器11，对该启动器11的供电是从商用电源40经变压器12进行的。另外，也可以是启动器11由电池供电的构成。
另外，作为在发电系统2中设置的附属的耗电机器有对配置发动机4及辐射器7的室内进行冷却的换气扇15、对辐射器7的进行冷却的冷却扇以及将冷却水从发动机4向辐射器7送出的冷却泵16等。
发动机4配置于机械室(未图示)中。作为发动机4的燃料有轻油、煤油、重油等的液体或天然气、城市燃气、沼气等气体，通过未图示的外部燃料罐或从基础设施通过燃料供给配管49将燃料供给发动机4。并且在燃料供给配管49中配置燃料流量计50，检测有关发动机4的燃油消费量的数据并将该数据发送到监控单元5。通过将此数据与燃料的单价合并使用，可算出各时间带的发电电力的单价或规定期间的平均单价。另外，在本实施例中，是采用检测流量的方法作为检测燃料消费量的方法，并且也不限定于这一方法，可以考虑在向燃料罐中补充燃料的场合检测燃料罐重量的变化的方法。
在电力系统1中设置有用作发电系统2的控制系统的监控单元5，该监控单元5对设置于发电系统2中的各装置进行监控。
就是说，监控单元5对上述耗电机器、发动机4及发电机3进行运行控制。加之，利用在发电机3中的输出部中设置的检测器(未图示)进行的发电电流值及发电电流值的检测，算出该发电机3的发电电力值A[W]。
另外，在监控单元5上连接有操作显示器28，在用户可利用该操作显示器28向监控单元5发送控制参数对电力系统1进行运行控制的同时，可将该电力系统1计算和保持(存储)的信息发送到该操作显示器28。
在电源切换器6中，与多个电力负载组24个别相对应地设置有多个电源切换单元8a、8b...。当然，也可以是对于一台电力负载组24设置一台电源切换单元8的构成。就是说，电源切换器6具有一台或多台的电源切换单元8a、8b...。
在各电源切换单元8a、8b...之中设置有切换机构10和进行该切换机构10的切换控制的切换用的切换用控制器9。该切换用控制器9可以进行运算处理和各种数据的记录以及与其他的切换用控制器9进行配合控制。
通过此切换用控制器9的切换机构10的切换控制，从发动机驱动的发电机3的发动机驱动的发电机电源(下面称其为“发电机电源”)或商用电源40中的选择某一个用作电力负载组24的供电源。就是说，对于一个电力负载组24，不是发电机电源及商用电源40两者同时供电，而是选择其中的某一个，只由一个供电。
另外，各切换用控制器9a、9b...可检测或计算下面两个数据。
首先，一个是通过切换机构10的切换，可检测出作为对电力负载组24的供电源所选择的电源是否是发电机电源及商用电源40中的任何一个。此检测，具体言之，可通过检测切换机构10的切换状态进行。
另一个是通过在上述切换机构10的输出侧(电力负载组24侧)设置的检测器(未图示)的电流值及电压值的检测进行的对供给电力负载组24的供电值的计算。
于是，这样检测和算出的数据可存储于设置于各切换用控制器9a、9b...中的数据的存储设备。
此外，在各切换用控制器9a、9b...的存储器中可存储切换机构10切换的定时，即切换发电机电源/商用电源40的选择的日期和时间作为历史。
如上所述，切换用控制器9a、9b...，通过将对上述电力负载组24的供电与此历史中的发电机电源/商用电源40的选择的累积时间相乘，可以算出全部两个电源的个别供电值。即各电源切换单元8a、8b...(中设置的切换用控制器9a、9b...)具有算出发电机电源的供电值、算出商用电源40的供电值、存储供电源的切换定时的历史的功能。
另外，在上述各电源切换单元8a、8b...的构成为可互相通信的同时，其构成为可与上述监控单元5通信，可由该监控单元5及多个电源切换单元8a、8b...互相配合对电源切换进行控制。
就是说，各电源切换单元具有与其他电源切换单元的通信设备。此通信设备，具体言之，是由设置于各电源切换单元的切换用控制器中的调制解调器构成的。
下面对这种配合予以说明。
在各电源切换单元8a、8b...中设置的切换用控制器9a、9b...的构成为可与监控单元5及其他的切换用控制器9a、9b...进行通信，多个切换用控制器9a、9b...内的任意一台，作为主机侧装置(以下称其为“主机”)，将由自己的或其他的切换用控制器9a、9b...检测并算出的上述两个数据，即将供电源的选择状态和供电值累积并将这些数据一并进行运算处理。
另外，作为此主机的功能，在全部的切换用控制器9a、9b...中都具有，其构成为也可以在每个规定时间使作为主机的作用浮动。此构成，在发生必须维护的场合，通过转换主机，可以在启动发电系统原样不变的情况下进行作业及容易与电源切换单元的增设及更换相对应这一点上很有效。
另外，可进行通信的构成并没有特别限定，在有线通信线路方式中，比如，在采用多点方式时，监控单元5和多个电源切换单元8a、8b...的布线18可以简化，与此同时由于连接容易，可以灵活地与随着将来的电力负载组数目的增加而增设电源切换单元8(电源切换器6)相对应。另外，在可进行无线通信的构成时，可实现与布线和连接的手续的省略和增设的对应容易进行等等。
另外，用作主机的电源切换单元8a，指示其他的电源切换单元8b、8c...切换供电源的选择且根据此指示各电源切换单元8b、8c...执行选择切换。此外，即使是没有来自主机的指示，也可以根据自己的判断进行供电源的选择的切换。
这样，供电源的切换，就存在根据作为主机的电源切换单元8a的汇总运算处理的选择切换的指示的供电源的切换及由自己判断进行切换的供电源的切换两种情况。
由于这一切换，如图9所示，多个电源切换单元8a、8b、8c、8d和8e，分为选择发电机电源作为供电源的电源切换单元8b、8d和8e和选择商用电源40作为供电源的电源切换单元8a和8c的形式。所以，利用电源切换单元的指令，使后述的发电机的输出成为额定值的运行控制及通过由电源切换单元选择发电机电源使最大限度地有效运用发电机输出的运行控制成为可能。另外，可以防止分散电源用发电机的过载运行。
另外，关于利用主机的切换指示及利用自己的判断的切换的控制流程见后述。
下面对利用以上构成的电力系统1的电源切换器6进行的控制予以说明。另外，在本实施例中，电源切换器6是由多个电源切换单元8a、8b、8c、8d和8e构成。
利用该多个电源切换单元8a、8b、8c、8d和8e进行的控制，如图9所示，是可对各电源切换单元8a、8b、8c、8d和8e的发电机/商用供电源的选择状态进行切换的控制。图9所示的200示出切换控制执行前的电源切换单元8a、8b、8c、8d和8e的供电源的选择状况，而201示出切换控制执行后的选择状况。以下对控制分别予以说明。
该控制，是以上述多个电源切换单元之内的任意一台作为子机侧装置，了解自己的供电源的选择状况和对电力负载组24的供电值以及其他电源切换单元的供电源的选择状况和对电力负载组24的供电值，选择由发动机驱动的发电机作为电源的电源切换单元产生的供电值的合计值，维持或改变自己或其他电源切换单元的供电源的选择状况，以便与发电机电源的额定输出大致一致。
图10(1)～(2)为利用流程图300示出本控制的示图。下面参照该流程图300进行说明。
监控单元5，利用在发电机3中的输出部中设置的检测器(未图示)进行的发电电流值及发电电流值的检测，算出发电电力值A[W](301)。
根据此监控单元5的发电电力值A[W]的计算结果，利用监控单元5和主机的电源切换单元(以下称其为“主机8a”(图9))的数据通信，主机8a了解发电电力值A[W]及可供电最大值Amax[W](302)。此所谓的可供电最大值Amax[W]，在后述的参数设定中，是用户可任意设定的发电电力值A[W]的上限(图14的上限输出72)。
主机8a对发电电力值A[W]和可供电最大值Amax[W]的大小进行比较。
此处，在发电电力值A[W]不大于可供电最大值Amax[W]并且大致与其相等时，该控制结束。另一方面，在发电电力值A[W]不是与发电机3的可供电最大值Amax[W]大致相等时，主机8a或各电源切换单元8b、8c、8d和8e，通过选择发电机3或商用电源40可使发电电力值A[W]与可供电最大值Amax[W]成为大致相同。此处所谓的大致相同的范围，从电力系统1的高效运行观点出发优选的范围是可供电最大值Amax[W]的95％左右。
另外，决定此大致相同的数值，无论是以常数给出的方式，还是输入到监控单元5、电源切换器6的方式中的任何一种都可以。
各电源切换单元8a、8b、8c、8d和8e算出各个电力负载组24a、24b、24c、24d和24e所要求的负载电力值a、b、c、d和e[W](图9](303)。
另外，各电源切换单元8a、8b、8c、8d和8e算出发电机/商用供电源的选择状况(304)。
主机8a，通过与其他的电源切换单元8b、8c、8d和8e以下称其为“主机8b、8c、8d和8e”(图9))的通信，了解各负载电力值a、b、c、d和e[W](图9)(305)。
另外，主机8a，了解主机8b、8c、8d和8e的发电机/商用供电源的选择状况(306)。
此处，在发电电力值A[W]小于可供电最大值Amax[W]，并且在各电源切换单元全部将发电机选择为供电源时，该控制结束。
下面执行后述的自己判断的控制步骤(400)。另外，在该电源切换器6的控制中，也可略去该控制步骤。关于该控制步骤在后面详述。
下面，主机8a，算出在自己以及主机8b、8c、8d和8e之中，将该选择发电机作为供电源的单元的负载电力值a、b、c、d和e[W](在图9的执行前所示的状态中为主机8b、8d和8e)的合计值T1[W](在图9的执行前所示的状态中为负载电力值b、d和e[W]的合计值)(307)。
主机8a对上述可供电最大值Amax[W]和合计值T1[W]的大小进行比较(308)。
此处，在合计值T1[W]不大于可供电最大值Amax[W]并且大致与其相等时，该控制结束。
在此场合，因为发电机的可供电最大值Amax[W]与供给电力负载组24b、24d和24e的负载电力值b、d和e[W]的合计值T1[W]大致相同，可使发电机的额定输出的大部分由电力负载组24b、24d和24e消耗，此外，因为发动机4的运行是在每个输出的燃料消耗量最小的状态下运行，可以实现经济运行。
另外，此处所说的大致同一范围，从电力系统1的高效运行观点出发优选的范围是可供电最大值Amax[W]的95％左右。
另一方面，在合计值T1[W]小于可供电最大值Amax[W]的时或大于时，进入用来使两者大致相同的步骤。
主机8a，从在步骤305中算出的负载电力值a、b、c、d和e[W](图9)之中，抽取并决定合计值T2[W]与可供电最大值Amax[W]成为大致相同的组合(309)。
于是，主机8a，由此结果，在与该组合相对应的主机8a或子机8b、8c、8d和8e选择商用电源40作为供电源时，将选择从商用电源40切换为发电机电源。另一方面，在选择发电机电源作为供电源时，发出自己或子机8b、8c、8d和8e的供电源的选择切换/维持的命令以维持该选择(310)。
主机8a及子机8b、8c、8d和8e，遵照该命令，执行供电源的选择切换/维持(311)，如图9所示，从该控制执行前的状态200切换为执行后201的状态。
结果，可供电最大值Amax[W]成为与合计值T2[W]大致相同(312)，可使发电机3在靠近额定输出附近运行。就是说，因为发电机的可供电最大值Amax[W]与供给电力负载组24a、24c和24e(图9所示的201)的负载电力值的合计值T2[W]大致相同，可使发电机的额定输出的大部分由电力负载组24a、24c和24e消耗，此外，因为发动机4的运行是在每个输出的燃料消耗量最小的状态下运行，可以实现低燃料费运行。
就是说，各电源切换单元8的给出具有作为使主机了解自己及其他单元连接的电力负载组的电源的选择状况及供电，发电系统的供电的总和与额定值大致一致的控制设备。此控制设备的构成，更详细言之，为利用切换用控制器9。
此切换控制，通过时间设定，在经过规定时间后，重复执行。时间设定，无论是以常数给出的方式，还是输入到监控单元5、电源切换器6的方式中的任何一种都可以。另外，由监控单元5算出的发电电力值A[W]，在超过可供电最大值Amax[W]时也执行控制(313、314)。
该控制，是由上述各电源切换单元8a、8b、8c、8d和8e算出自己的供电源的选择状况和供给电力负载组24a、24b、24c、24d和24e的负载电力值a、b、c、d和e[W]，将算出的负载电力值a、b、c、d和e[W]与发电机3的发电剩余值A1W进行比较，进行各电源切换单元8a、8b、8c、8d和8e的选择状态的维持/切换的判定和执行维持/切换的实施。
该控制，是作为子例程400包含在图10所示的流程图300中或单独执行的控制块，可最大限度地有效运用发电机3的发电机输出和防止过载运行。
图11以流程图400示出本控制。下面参照该流程图400进行说明。
监控单元5，利用在发电机3中的输出部中设置的检测器(未图示)进行的发电电流值及发电电流值的检测，算出发电电力值A[W](401)。
根据此监控单元5的发电电力值A[W]的计算结果，利用监控单元5和电源切换单元8a的数据通信，电源切换单元8a了解发电电力值A[W]及可供电最大值Amax[W](402)。
下面，电源切换单元8a算出供给的负载电力值a[W]。另外，电源切换单元8a算出发电机/商用供电源的选择状态(403)。
另外，因为以上的三个步骤401、402和403与图10的流程图300的步骤301、302、303和304的作用相同，所以在作为子例程包含于流程图300中时，该步骤401、402和403可省略。
下面，电源切换单元8a利用发电电力值A[W]和可供电最大值Amax[W]算出发电剩余值A1W(404)。此处，因为在发电剩余值A1W小于等于零时发电机3会变成过载，所以选择发电机电源的电源切换单元8切换为选择商用电源40(405)。这样就可防止发电机3的过载运行。另外，在本实施例中(图9的执行前状态)，因为该电源切换单元8a选择了商用电源40，就继续维持该选择(406)。
在发电剩余值A1W超过零时，在电源切换单元8a中，进行负载电力值a[W]和发电剩余值A1W的比较(407)。此处，在负载电力值a[W]超过发电剩余值A1W时，维持发电机/商用电源40的选择而结束该控制。另一方面，在负载电力值a[W]小于发电剩余值A1W时，进入供电源的选择状况的判断步骤。即该电源切换单元8a判断选择发电机电源或商用电源40中的哪一个供电源(408)。
于是，在电源切换单元8a选择发电机电源时，维持此状态并结束该控制。另一方面，在电源切换单元8a选择商用电源40时，则执行从此商用电源40到发电机电源状态的选择切换(409)。
此控制，反复顺序执行各电源切换单元8a、8b、8c、8d和8e中的每一个。通过对各负载电力值a、b、c、d和e[W]，进行与发电剩余值A1W的比较，执行供电源的选择维持/切换，如图9所示，从该控制的执行前的状态200切换到执行后201的状态。
结果，可最大限度地有效运用各发电机3的额定输出并防止发电机3的过载运行。
就是说，各电源切换单元的构成具有根据发电系统2的额定值或上限输出等信息控制电源切换的设备。此控制设备，更详细言之，是利用切换用控制器9构成的。
另外，作为设定信息存储于发电系统2中的值，并不限定于上述额定输出及上限输出。也可以相应于发电系统2的实际的运用方法，将适当的值作为设定信息进行存储是适宜的，根据该设定值控制电源切换。
下面对以上构成的电力系统1的电力管理功能予以说明。
该电力管理功能，是可以根据电源切换单元8a、8b、8c、8d和8e的供电源的选择的历史，由监控单元5或电源切换单元8a、8b、8c、8d和8e本身(电源切换器6)，使自己或其他机器算出并显示发电机电源/商用电源40供给电力负载组24(图8)供电量[Wh]的功能和用户可设定发电机电源的额定输出、发电机电源的上限输出、上述各电源切换单元8a、8b、8c、8d和8e的供电源的选择切换定时等的控制参数，根据该控制参数的设定，电源切换单元8a、8b、8c、8d和8e控制发电机电源、各电源切换单元的供电源的选择切换的功能。
在图12中示出利用流程图500用于对各电源切换单元的供电量[Wh]的发电量[Wh]的细目的计算和显示的步骤。
首先，在各电源切换单元8a、8b、8c、8d和8e中，在内部设置的切换用控制器9a、9b、9c、9d和9e(图8，一部分未图示)由电流值的历史算出对规定时间T的负载24a、24b...的供电量Ca、Cb、Cc、Cd和Ce(501)。
另外，在各电源切换单元8a、8b、8c、8d和8e中，在内部设置的切换用控制器9a、9b、9c、9d和9e算出对规定时间T内的选择发电机电源作为供电源的累积时间Ta、Tb、Tc、Td和Te(502)。
于是，在各电源切换单元8a、8b、8c、8d和8e中，在内部设置的切换用控制器9a、9b、9c、9d和9e，将上述供电量Ca、Cb、Cc、Cd和Ce的值与累积时间Ta、Tb、Tc、Td和Te分别相乘并将其积除以规定时间T而算出发电供电量Ga、Gb、Gc、Gd和Ge(503)。
这样，将利用切换用控制器9a、9b、9c、9d和9e算出的发电供电量Ga、Gb、Gc、Gd和Ge的数据发送到监控单元5，该监控单元5，在上述操作显示器28的图像显示装置32上，将发电供电量Ga、Gb、Gc、Gd和Ge与每个电力负载组24a、24b、24c、24d和24e结合进行显示(504)。
另外，用于进行此显示的构成，除了图8所示的装置构成之外，也可以是使电源切换器6和操作显示器28直接通信的构成及电源切换器6自身具有操作显示机的构成的同时，利用可将由各电源切换单元8a、8b、8c、8d和8e具有的切换用控制器9a、9b、9c、9d和9e算出的发电供电量Ga、Gb、Gc、Gd和Ge从各电源切换单元8a、8b、8c、8d和8e直接发送到上述操作显示机的构成，不经过监控单元5而显示发电供电量Ga、Gb、Gc、Gd和Ge的构成。
图13示出此显示内容的一例。
在此显示画面600上，针对电源切换单元8a、8b、8c、8d和8e的每一个，即针对在电力负载组24a、24b、24c、24d和24e的每一个，以数值方式显示发电供电量Ga、Gb、Gc、Gd和Ge及商用供电量Ba、Bb、Bc、Bd和Be(从上述供电量C减去G的差)的同时，显示个数值的合计值60G和60B。
另外，针对在电源切换单元8a、8b、8c、8d和8e中的每一个，即针对在电力负载组24a、24b、24c、24d和24e中的每一个，显示出相对表示发电供电量及商用供电量的细目的表计显示61a、61b、61c、61d和61e以及每个规定时间的供电源的选择状况和供电量(发电供电量G/商用供电量B)的时序图62a、62b、62c、62d和62e。
由此，可以很容易针对电力负载组24a、24b、24c、24d和24e针对每一个，确认使用的发电量[Wh]和商用电量[Wh]的细目(两者之间的比、电量、时间带)。
另外，也可显示通过上述燃料流量计50的检测算出的合计值60C而确认发电所需要的燃料。
图14为示出在进行各种参数设定时在使用的操作显示器28的图像显示装置32上显示的设定画面700的一例的示图。在此示例中，设定画面700是所谓的触摸屏画面。
在此设定画面700上，可利用数值输入设备70对发电机电源的额定输出71、发电机电源的上限输出72进行数值输入。
另外，利用电源切换单元选择设备73，通过选择进行设定的电源切换单元8a、8b、8c、8d和8e，显示发电力的使用比例的设定74(与上述的表计的显示形态相同)及供电源的选择切换定时的设定75(与上述的时序图形态相同)，两个设定的内容可通过操作按钮76和77进行操作和决定。
还有，在显示上述执行按钮78并进行上述各种设定之后，利用该执行按钮78，可对监控单元5的参数设定进行更新。
下面参照图15所示的流程图800对上述设定及其设定效果予以说明。
首先，在发电机电源的额定输出的设定阶段(801)中，可以输入和设定额定输出的初始值。
另外，在发电机电源的上限输出的设定阶段(802)中，可以设定发电机输出的上限。借助这一设定，不会使发动机4以高于规定输出的输出进行运转，可防止发动机4的过载运行。
另外，在发电电力的使用比例的设定(803)中，可在供电电力中强制设定使用发电电力的比例。由此，比如，一方面，对计算机机器等的控制机器的供电，使发电电力的比例为零，永远使采用商用电力供电，另一方面，对于像工作机械等这样对电的品质要求不高的设备，可以使发电电力的比例设定为100％。
另外，在供电源的选择切换定时的设定(804)中，可强制设定切换供电源的时间。由此，比如，设定为可以在电费便宜的夜间，使发动机4不运行，全部由外部电源供给或者在夜间电力负载组24a、24b、24c、24d和24e需要的电力少时，不使发动机4机械燃料费效率差的低输出运行这一点上是有效的。
就是说，在此构成中，通过采用操作显示器28，可以任意进行低燃料费运行和发动机的过载运行的防止、使用发电电力的比例的设定以及供电源的选择的设定。
另外，在以上的实施例中，作为外部电源是使用商用电源40，但作为外部电源可广泛使用从电力系统的外部供电的电源，并不限定于本实施例的商用电源40。
本发明，具备由发动机驱动的发电机和设置于每个电力负载组的电源切换单元，并且各电源切换单元，根据电力负载组的变动，对于将该电力负载组的供电源从发电机和外部电源中选择一个进行切换而进行控制的电力系统中，在构筑可通过切换所选择的电源和该电源的供电值(负载电力值)的电流值及电压值的检出的电力系统的场合是有用的，可降低构筑电源管理系统的成本，可应用于装置整体构成的小型化。
权利要求
1.一种电源切换单元，其特征在于在具有由外部电源及发动机驱动的发电机的发电系统所构成的电力系统的电源切换单元中，包括按时间序列上检测有关所选择的电源及供电的信息的设备，根据检测数据算出每个电源的供电量的设备，以及存储这些检测及计算数据的设备。
2.一种电源管理系统，其特征在于在具有由外部电源及发动机驱动的发电机的发电系统所构成的电力系统的电源管理系统中，在每个电力负载组中具有如权利要求1中所述的电源切换单元。
3.一种电源管理系统，其特征在于在具有如权利要求2中所述的电源管理系统中，具有向发电系统的控制系统发送各电源切换单元的检测数据或计算数据的设备。
4.一种发电系统的电源管理系统，其特征在于在发电系统的控制系统中，其构成为具有从权利要求3中所述的电源管理系统发送的数据的接收设备以及将接收数据图表化进行显示的图像显示设备。
5.一种电源管理系统，其特征在于在权利要求2中所述的电源管理系统中，各电源切换单元具有与其他电源切换单元的通信设备。
6.一种电源管理系统，其特征在于在权利要求5中所述的电源管理系统中，各电源切换单元，可作为主机，了解对连接到电源切换单元本身及其他电源切换单元每一个的电力负载组的电源的选择状况及供电，并使发电系统的供电总和与额定值大致一致。
7.一种电源管理系统，其特征在于在权利要求5中所述的电源管理系统中，各电源切换单元具有根据有关发电系统预先设定的输出值的信息控制电源切换的设备。
全文摘要
在具有由外部电源(40)及发动机(4)驱动的发电机(3)的发电系统所构成的电力系统(1)的电源切换单元(8)中，电源切换单元(8)的构成包含在时间序列上检测有关所选择的电源及供电的信息的设备，根据检测数据算出每个电源的供电量的设备，以及存储这些检测及计算数据的设备；在每个电力负载组中具有上述的电源切换单元(8)，各电源切换单元(8)具有与其他电源切换单元(8)的通信设备。另外，利用该电源切换单元(8)构成电源管理系统，该电源管理系统的构成包含向发电系统的控制系统发送各电源切换单元(8)的检测数据或计算数据的设备，从该电源管理系统发送的数据的接收设备以及将接收数据图表化进行显示的图像显示设备。
文档编号H02J3/38GK1643760SQ03806049
公开日2005年7月20日 申请日期2003年2月4日 优先权日2002年2月14日
发明者日比真二, 常盘昌良, 藤泽俊畅, 金元忠达, 合田泰规, 深江守, 吉本博 申请人:洋马株式会社