(57)【要約】【課題】直流電源母線の短絡事故による短絡電流を高速に遮断する短絡電流遮断回路を提供する。【解決手段】直流電源設備における直流電源母線１０３の所定の電圧降下を検出して光信号を出力する検出器１０９と、蓄電池１０５と前記直流電源母線１０３との接続を開閉するスイッチングデバイス１０７と、前記検出器１０９の出力する光信号に基づいて前記スイッチングデバイス１０７に前記蓄電池１０５と前記直流電源母線１０３とを遮断する制御信号を出力する制御装置１１０と、を備える。【選択図】図１
2020124025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源設備における直流電源母線の所定の電圧降下を検出して光信号を出力する検出器と、
蓄電池と前記直流電源母線との接続を開閉するスイッチングデバイスと、
前記検出器の出力する光信号に基づいて、前記スイッチングデバイスに前記蓄電池と前記直流電源母線とを遮断する制御信号を出力する制御装置と、
を備える、
ことを特徴とする短絡電流遮断回路。
【請求項２】
請求項１において、
前記スイッチングデバイスは、複数のスイッチングデバイスが並列に接続されてなる、
ことを特徴とする短絡電流遮断回路。
【請求項３】
請求項１において、
前記スイッチングデバイスと直列に接続されたインピーダンス素子を備え、
前記インピーダンス素子は、前記スイッチングデバイスと前記直流電源母線との間に設けられている、
ことを特徴とする短絡電流遮断回路。
【請求項４】
請求項１において、
前記スイッチングデバイスは、順方向素子と逆方向素子が並列に接続されてなる双方向のデバイスで構成され、前記順方向素子と前記逆方向素子とは異なる制御信号で制御されている、
ことを特徴とする短絡電流遮断回路。
【請求項５】
請求項４において、
前記順方向素子および前記逆方向素子はＩＧＢＴで構成されている、
ことを特徴とする短絡電流遮断回路。
【請求項６】
請求項４において、
前記逆方向素子がＯＮからＯＦＦに切り替わり、前記順方向素子がＯＦＦからＯＮに切り換わる際に、前記逆方向素子と前記順方向素子が共にＯＮとなる期間を有する、
ことを特徴とする短絡電流遮断回路。
【請求項７】
請求項１において、
前記直流電源母線には、交流電源の交流電圧を整流する充電器の直流電圧が供給されている、
ことを特徴とする短絡電流遮断回路。
【請求項８】
請求項１において、
前記制御装置の出力する制御信号によって、前記蓄電池と前記スイッチングデバイスとの間に備えられた蓄電池遮断器を遮断する、
ことを特徴とする短絡電流遮断回路。
【請求項９】
請求項７において、
前記制御装置の出力する制御信号によって、前記蓄電池と前記スイッチングデバイスとの間に備えられた蓄電池遮断器を遮断する、
ことを特徴とする短絡電流遮断回路。
【請求項１０】
請求項８または請求項９において、
前記スイッチングデバイスは、前記制御装置の出力する制御信号によって遮断動作を実施し、
前記蓄電池遮断器は、前記スイッチングデバイスに流れる電流が低減した後に、前記制御装置の出力する制御信号によって遮断動作を実施する、
ことを特徴とする短絡電流遮断回路。
【請求項１１】
請求項７または請求項９において、
前記充電器の動作信号と、
前記充電器とは異なる第２の充電器の動作信号と、
該第２の充電器の整流した第２の直流電源母線と前記直流電源母線との間の母線連絡回路遮断器を開閉する遮断信号と、
を前記制御装置に入力して前記制御装置の出力を制御する、
ことを特徴とする短絡電流遮断回路。
【請求項１２】
請求項７または請求項９において、
直流電力の代替電源と前記直流電源母線との間に接続された代替電源遮断器の開閉信号を前記制御装置に入力して前記制御装置の出力を制御する、
ことを特徴とする短絡電流遮断回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、短絡電流遮断回路に関する。特に、直流電源設備における短絡電流の遮断回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電所内で使用される直流電源設備は、交流電源に接続される充電器と、充電器に接続される蓄電池と、直流設備に給電するための直流電源母線とによって構成されている。
直流電源設備の重要な回路保護のひとつとして短絡事故の対策がある。短絡事故を対象として、蓄電池の遮断器、直流電源母線の遮断器などで保護協調を考慮して実施されている。
短絡事故が発生すると負荷に近い側の遮断器から順次開放し、停電範囲を最小限としつつ事故の除去を行う。
【０００３】
直流回路における事故時の電流を遮断する技術として、特許文献１および特許文献２がある。
特許文献１の［要約］には、「［課題］送電損失が少なく、小型化を可能とした直流電流遮断装置を提供する。［解決手段］本実施形態の直流電流遮断装置３は、自励式半導体素子１１とサイリスタを直列に接続した半導体素子部と、サイリスタに並列に接続したアレスタ９と、半導体部とキャパシタ１０を並列に接続した半導体遮断器５と、半導体遮断器５と直列に接続した電流抑制リアクトル６と、半導体遮断器５と直列に接続した機械接点式断路器７とを備える。」と記載され、直流電流遮断装置の技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２の日本語の要約には、「半導体スイッチ回路（１）は、高電圧ノード（ＮＨ）および低電圧ノード（ＮＬ）間に直列接続された複数のスイッチングユニット（２ｄ〜２ａ）と、それぞれ複数のスイッチングユニット（２ｄ〜２ａ）に対応して設けられた複数のダイオード（１１ｄ〜１１ａ）とを備える。複数のダイオード（１１ｄ〜１１ａ）のカソードはそれぞれ複数のスイッチングユニット（２ｄ〜２ａ）に接続され、低電圧ノード（ＮＬ)に接続されたスイッチングユニット（２ａ）に対応するダイオード（１１ａ）のアノードは所定の電源電圧を受ける。各スイッチングユニット（２ａ）は、半導体スイッチング素子（３０ａ）と、半導体スイッチング素子（３０ａ〜３０ｄ）を駆動するゲート駆動回路（２０ａ）と、対応するダイオード（１１ａ）のカソードから直流電圧を受けてゲート駆動回路（２０ａ）へ駆動電力を供給する直流／直流コンバータ（１３ａ）とを含む。」と記載され、半導体スイッチ回路の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１０３４２７号公報
【特許文献２】国際公開第２０１５／０１１９４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１および特許文献２に記載された技術は、遮断器と並列にアレスタを接続し、短絡時に発生する過電圧によってアレスタを動作させ、故障電流を低減するものである。アレスタが動作するまでは短絡電流が流れ続けることから、その間に短絡電流が増加し、機器への損傷の可能性が増加するという課題（問題）がある。
また、特許文献１では過電圧を発生させるため、コンデンサを用いるが発電所内の直流電源設備は故障時には数十ｋＡ程度の大電流であって、その必要容量も過大なものとなるという課題（問題）がある。
【０００７】
本発明は、前記した課題に鑑みて創案されたものであって、直流電源母線の短絡事故による短絡電流を高速に遮断する短絡電流遮断回路を提供することを課題（目的）とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を解決するために、本発明を以下のように構成した。
すなわち、本発明の短絡電流遮断回路は、直流電源設備における直流電源母線の所定の電圧降下を検出して光信号を出力する検出器と、蓄電池と前記直流電源母線との接続を開閉するスイッチングデバイスと、前記検出器の出力する光信号に基づいて前記スイッチングデバイスに前記蓄電池と前記直流電源母線とを遮断する制御信号を出力する制御装置と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、その他の手段は、発明を実施するための形態のなかで説明する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、直流電源母線の短絡事故による短絡電流を高速に遮断する短絡電流遮断回路を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る短絡電流遮断回路の構成例と、短絡電流遮断回路を適用した直流電源設備の単線による結線例を示す図である。
【図２】蓄電池から流れる短絡電流の解析波形例を示す図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態に係る短絡電流遮断回路における制御装置の第１の論理回路構成例を示す図である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態に係る短絡電流遮断回路における制御装置の第２の論理回路構成例を示す図である。
【図３Ｃ】本発明の第１実施形態に係る短絡電流遮断回路における制御装置の第３の論理回路構成例を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る短絡電流遮断回路の構成例と、短絡電流遮断回路を適用した自系の充電器と予備充電器と可搬電源とを備えた直流電源設備の単線による結線例を示す図である。
【図５Ａ】本発明の第２実施形態に係る短絡電流遮断回路における制御装置の第１の論理回路構成例を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の第２実施形態に係る短絡電流遮断回路における制御装置の第２の論理回路構成例を示す図である。
【図５Ｃ】本発明の第２実施形態に係る短絡電流遮断回路における制御装置の第３の論理回路構成例を示す図である。
【図５Ｄ】本発明の第２実施形態に係る短絡電流遮断回路における制御装置の第４の論理回路構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態（以下においては「実施形態」と表記する）を、適宜、図面を参照して説明する。
【００１３】
≪第１実施形態≫
本発明の第１実施形態に係る短絡電流遮断回路（短絡電流遮断装置）の構成と機能を、適宜、図１、図２、図３Ａ，３Ｂ，３Ｃを参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る短絡電流遮断回路１００の構成例と、短絡電流遮断回路１００を適用した直流電源設備の単線による結線例を示す図である。
図１において、電源関連としては、交流電源１０１と直流電源母線１０３と蓄電池１０５が設けられている。
また、図１において、短絡電流遮断回路１００、充電器１０２、直流負荷１０４、蓄電池遮断器１１１、負荷遮断器１１４が設けられている。
【００１４】
図１における交流電源１０１は、発電所内の交流電源である。交流電源１０１と直流電源母線１０３との間に充電器１０２が備えられている。充電器１０２は、整流器を内蔵しており、交流電源１０１の交流電圧（交流電力）を整流して、直流電源母線１０３に直流電圧（直流電力）を供給している。また、充電器１０２の運転状態（稼働状態）を示す信号として、動作信号（通信線）１１０２が短絡電流遮断回路１００に出力されている。
直流負荷（負荷）１０４は、負荷遮断器１１４を介して直流電源母線１０３に接続されている。直流電源母線１０３から直流負荷１０４に直流電力が供給される。
また、直流電源母線１０３は、短絡電流遮断回路１００と蓄電池遮断器１１１とを介して蓄電池１０５に接続されている。蓄電池１０５は、直流電源母線１０３から直流電力の供給を受ける。また、状況に応じて蓄電池１０５は、直流電源母線１０３に直流電力を供給する。
【００１５】
以上の構成において、交流電源１０１が正常に交流電力を供給する通常運転時は、前記したように、充電器１０２から出力される直流電力（直流電圧）を、直流電源母線１０３を介して、直流負荷１０４への給電と、蓄電池１０５の充電とを行う。
交流電源１０１の停止時は、充電器１０２の直流電力（直流電圧）の出力が無くなり、蓄電池１０５から蓄電池遮断器１１１と短絡電流遮断回路１００とを介して直流電源母線１０３に直流電力（直流電圧）を給電する。
【００１６】
なお、前記したように、図１は直流電源設備の単線による結線例である。
図１において、直流電源母線１０３は１本で記載しているが、実際には正負の２本の母線を備えて構成されている。
また、交流電源１０１は、例えば３相交流電源または単相交流電源である。交流電源１０１が３相交流電源である場合には、充電器１０２は、３相交流を整流して直流に変換し、直流電源母線１０３に直流電力（直流電圧）を供給する。
【００１７】
《短絡電流遮断回路１００》
短絡電流遮断回路１００は、複数のスイッチングデバイス１０７、複数のインピーダンス素子１０８、遮断回路母線１０６Ａ，１０６Ｂ、検出器１０９、制御装置１１０、光通信線（通信線）１１０９、通信線１１１０、制御線１１００（制御線１１４８，１１４９，１１１１を含む）を備えて構成されている。
スイッチングデバイス１０７は、インピーダンス素子１０８と直列接続されている。また、スイッチングデバイス１０７の一方の端子が遮断回路母線１０６Ｂに接続され、インピーダンス素子１０８の一方の端子が遮断回路母線１０６Ａに接続されている。遮断回路母線１０６Ａは、直流電源母線１０３に接続されている。遮断回路母線１０６Ｂは、蓄電池遮断器１１１の一方の端子に接続されている。
【００１８】
また、遮断回路母線１０６Ａと遮断回路母線１０６Ｂとの間には、スイッチングデバイス１０７とインピーダンス素子１０８の直列回路が複数、接続されている。スイッチングデバイス１０７が単体では、電流の遮断が困難な場合があるため、スイッチングデバイス１０７を複数、並列接続することによって、１個あたりに流れる電流値を低減する。
なお、直流電源母線１０３の短絡事故の際には、検出器１０９で直流電圧の低下を検出し、その検出信号を光通信線１１０９で制御装置１１０に伝達し、制御装置１１０の制御信号で、スイッチングデバイス１０７と蓄電池遮断器１１１とを遮断（電路の開放動作）する。
また、通信線１１１０は複数の通信線（信号線）からなり、光通信線１１０９と、充電器１０２の動作信号を伝送する通信線１１０２が含まれている。そのため、光通信線１１０９は、実際には、検出器１０９と制御装置１１０との間の比較的に長い距離を光通信によって信号を伝達する。
【００１９】
スイッチングデバイス１０７は、複数の半導体素子を備えて構成されている。図１においては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）で構成された順方向素子１４８と逆方向素子１４９が並列に接続されて構成されている。
順方向素子１４８のコレクタと逆方向素子１４９のエミッタが蓄電池１０５側の遮断回路母線１０６Ｂに接続され、順方向素子１４８のエミッタと逆方向素子１４９のコレクタが直流電源母線１０３側の遮断回路母線１０６Ａに接続されている。
【００２０】
なお、順方向素子と逆方向素子の観点は、蓄電池１０５に流れる電流の方向から表記している。つまり、蓄電池１０５が直流電源母線１０３に直流電力を供給（放電）する場合に機能するのが順方向素子１４８であり、蓄電池１０５が直流電源母線１０３から直流電力を需給（充電）する場合に機能するのが逆方向素子１４９であると呼称している。
そのため、蓄電池１０５の充電時は、逆方向素子１４９をＯＮ（導通）とし、順方向素子１４８をＯＦＦ（非導通）とする。
また、蓄電池１０５の放電時は、順方向素子１４８をＯＮ（導通）とし、逆方向素子１４９をＯＦＦ（非導通）とする。
【００２１】
また、インピーダンス素子１０８は、スイッチングデバイス１０７の過電流を防止するための回路素子である。つまり、複数の並列構成のスイッチングデバイス１０７が動作するが、一つのスイッチングデバイス１０７の遮断動作が遅れた場合に、この動作遅れのスイッチングデバイス１０７に電流が集中して過大な電流が流れるのを、インピーダンス素子１０８を備えることによって、防止、低減するためのものである。
複数のインピーダンス素子１０８の保護作用によって、複数のスイッチングデバイス１０７が、所定の電流値以下で適正に遮断動作が行われる。そして、複数のスイッチングデバイス１０７の電流値の合計が充分に低減されることによって、蓄電池遮断器１１１が、蓄電池１０５を直流電源母線１０３から支障なく遮断することが可能となり、蓄電池遮断器１１１は遮断動作を実施する。
【００２２】
また、スイッチングデバイス１０７は、直流電源母線１０３の短絡事故後、マイクロ秒〜ミリ秒で遮断電流を絞り込む動作を開始する。また、蓄電池遮断器１１１は、直流電源母線１０３の短絡事故検知後、遮断動作に概ね数十ミリ秒を要する。
なお、流れる電流を充分に低減させることなく、蓄電池遮断器１１１をＯＦＦ（開放）すると、回路に寄生するインダクタンスによって異常な高電圧が発生して、蓄電池遮断器１１１や関連する直流電源設備を損傷する可能性がある。
【００２３】
検出器１０９は、直流電源母線１０３の電圧を監視している。直流電源母線１０３の電圧が所定の閾値以下に低下したことを検出した場合に、直流電源母線１０３の短絡事故と判定する。この所定の電圧の閾値は、通常では生じる恐れのない電圧値とし、例えば定格電圧の５０％とする。なお、前記の電圧の閾値は、直流設備の信頼性などを考慮して変更可能である。
検出器１０９は、フォトカプラなどの電気から光への変換器を備えている。検出器１０９は、直流電源母線１０３の閾値以下の電圧降下（短絡事故）と判定した場合に、光通信線１１０９を通じて、制御装置１１０に光信号を伝達する。
なお、直流電源母線１０３の電圧が正常（閾値超）である場合には、光信号をＯＮ（発光）して、電圧が異常（閾値以下）である場合には、光信号をＯＦＦ（消光）する。
【００２４】
また、前記したように、図１においては、光通信線１１０９と充電器１０２の動作信号の通信線（信号線）１１０２とを併せて通信線１１１０と表記している。光通信線１１０９は、光信号であるが、通信線１１０２は電気信号でも光信号でもよい。
また、光通信線１１０９は、検出器１０９と制御装置１１０との間に設けられており、この間の距離が長い場合に、光信号を用いることによって、高速に信号を伝達することができる。すなわち、検出器１０９は、直流電源母線１０３の異常な電圧低下（短絡事故）を光通信線１１０９によって、高速に制御装置１１０に伝送する。
【００２５】
制御装置１１０は、後記するように論理回路の入力の条件に応じて、スイッチングデバイス１０７および蓄電池遮断器１１１の開閉を制御している。
その一つの入力信号として、検出器１０９からの直流電源母線１０３の短絡事故の信号を、光通信線１１０９を介して受け取ると、制御装置１１０は、制御線１１００を介して、スイッチングデバイス１０７および蓄電池遮断器１１１に開放（遮断、ＯＦＦ）の信号であるそれぞれ制御信号１１４８，１１４９、開閉信号（遮断信号）１１１１を送る。
スイッチングデバイス１０７、および蓄電池遮断器１１１は、直流電源母線１０３と蓄電池１０５との間を開放、すなわち遮断する。
【００２６】
なお、図１においては、制御信号１１４８，１１４９と開閉信号（遮断信号）１１１１を伝送する制御線（１１４８，１１４９，１１１１）とを併せて制御線１１００と表記している。すなわち、制御線１１００は、順方向素子１４８を制御する制御線（順方向素子制御線）１１４８、逆方向素子１４９を制御する制御線（逆方向素子制御線）１１４９、蓄電池遮断器１１１を開放する制御線１１１１を含んでなる制御線の呼称である。
また、制御線１１４８，１１４９のそれぞれに伝達される制御信号１１４８，１１４９を簡単化のために、それぞれ制御線と制御信号とに同一の符号を用いて表記している。
同様に、制御線１１１１に伝達される制御信号１１１１を簡単化のために、制御線と制御信号とに同一の符号を用いて表記している。
【００２７】
また、前記したように、蓄電池遮断器１１１は、複数のスイッチングデバイス１０７のみで電流が遮断できない場合のバックアップ用として設置する。また、蓄電池遮断器１１１は、検出器１０９による信号を受けた制御装置１１０の出力である制御信号１１１１によって、回路の開放（遮断動作）を行う。前記したように、まず複数のスイッチングデバイス１０７が遮断動作を開始して、電流値を所定の適正レベル以下に低減した後に、蓄電池遮断器１１１の遮断動作を行う。
【００２８】
《直流電源母線に短絡事故が発生した場合の蓄電池短絡電流と問題》
次に、直流電源母線１０３に短絡事故が発生した場合の蓄電池短絡電流、およびそれに関する事象および問題について説明する。
直流電源母線１０３において、短絡事故が発生すると、例えば蓄電池遮断器１１１が遮断されない場合には、蓄電池１０５から短絡電流が故障点（短絡事故発生地点）に向かって流れる。
図２は、蓄電池１０５から流れる短絡電流の解析波形例を示す図である。
図２において、横軸は時間（時間の推移）、単位は（ｍｓ）であり、縦軸は短絡電流の電流値、単位は（ｋＡ）である。また横軸において０で示す時点が、短絡事故の発生した時間（時刻）である。
また、特性線１００２で示したのが短絡電流の波形例である。
【００２９】
図２に示すように、時間０で短絡後、数ミリ秒〜数十ミリ秒（ｍｓ）程度の時間で急速に電流（特性線１００２）が上昇し、最大短絡電流値（概ね２２００〜２３００ｋＡ）となる。
なお、図２に示す電流の特性は、短絡した後の電圧も概ね短絡した時点と同じ電圧と仮定した特性である。ただし、短絡が発生した状態において電圧降下が生じたとしても過大な電流が流れる可能性があることを示している。
蓄電池遮断器１１１（図１）の動作は、故障検知後、数十ｍ秒を要することがある。蓄電池遮断器１１１のみで回路を遮断する場合には、遮断の際に過大な短絡電流が流れており、接続されている蓄電池１０５の容量によっては、短絡電流が過大となって蓄電池遮断器１１１の開放が困難となることがある。
特に近年の発電所では、直流負荷への長時間給電が要求されていることから蓄電池１０５の大容量化が進められている。この大容量化に伴い短絡電流が増加する傾向にあって、短絡電流を遮断するのがより難しくなっていることへの対応が求められている。
この一つの対策として、図１に示す回路構成を採用している。
【００３０】
《短絡事故が発生した場合の動作》
次に、図１に示した回路構成において、直流電源母線１０３に短絡事故が発生した場合の動作について説明する。
直流電源母線１０３において短絡事故が発生すると、直流電源母線１０３の電圧が低下する。
検出器１０９では直流電源母線１０３の電圧を監視している。その電圧により、検出器１０９に備えられたフォトカプラなどの電気から光への変換器で光信号に変換する。
直流電源母線１０３の短絡によって、閾値を超える電圧低下が起こると、前記したように、検出器１０９は、光信号は出力しなくなる。この電圧低下を意味するＯＦＦ（消光）された光信号が光通信線１１０９を介して、制御装置１１０に伝送される。
制御装置１１０は、光通信線１１０９を含む通信線１１１０を介して電圧低下を把握して、所定の演算により、スイッチングデバイス１０７と蓄電池遮断器１１１を遮断する信号（１１４８，１１４９，１１１１）を生成して、その遮断信号をスイッチングデバイス１０７と蓄電池遮断器１１１に伝送する。
【００３１】
制御装置１１０から信号を受けて、スイッチングデバイス１０７は、ＯＦＦ（遮断）動作を始める。前記したように、直流電源母線１０３の短絡事故が検出された後、スイッチングデバイス１０７は、マイクロ秒〜ミリ秒で電流を絞り込む動作を開始して、電流（短絡電流）を急速に低減させる。
その後、蓄電池遮断器１１１は、数十ミリ秒で開放（ＯＦＦ、遮断）して、短絡電流は０となる。
なお、前記したように、蓄電池遮断器１１１がＯＦＦ（開放、遮断）となる前に、複数のスイッチングデバイス１０７がＯＦＦ（遮断）する動作をして、短絡電流を抑制している。そのため、蓄電池遮断器１１１は、大電流遮断の負担を掛けられることなく、容易に短絡電流を遮断できる。
【００３２】
《制御装置１１０の第１の論理回路構成例》
図３Ａは、本発明の第１実施形態に係る短絡電流遮断回路１００における制御装置１１０の第１の論理回路構成例を示す図である。
図３Ａで示した論理回路１１０Ａは、次に示す三つの状況に対応するように構成されている。
【００３３】
（１）充電器１０２が正常に動作している場合
すなわち、充電器１０２が交流電源１０１を整流して、直流電力（直流電圧）を直流電源母線１０３に供給している正常な状況の場合である。
（２）直流電源母線１０３が短絡事故を発生した場合
すなわち、充電器１０２が交流電源１０１の交流電力を整流して直流電力（直流電圧）を直流電源母線１０３に供給している状況において、直流電源母線１０３に短絡事故が生じて、蓄電池１０５を保護するために、スイッチングデバイス１０７と蓄電池遮断器１１１を開放（遮断）する場合である。
（３）充電器１０２の動作を停止する場合
すなわち、交流電源１０１の供給が停止されて充電器１０２の動作を停止する場合。または、充電器１０２の動作を停止して、交流電源１０１の供給を中止する場合である。なお、直流電源母線１０３に短絡事故は発生していない場合である。
【００３４】
前記の（１）、（２）、（３）の各場合について、順に説明するが、まず（１）の「充電器１０２が正常に動作している場合」の観点で次に説明する。
【００３５】
＜（１）充電器１０２が正常に動作している場合＞
図３Ａにおいて、制御装置１１０の論理回路１１０Ａは、入力信号として、検出器１０９の検出信号１１０９と、充電器１０２の動作信号１１０２を入力する。
なお、光通信線１１０９（図１）を伝送される検出器１０９の検出信号（１１０９）は、光信号であり、図３Ａに示した検出器１０９の検出信号１１０９は電気信号に変換された信号である。簡単化のために、同一の符号（１１０９）を用いて表記している。
【００３６】
また、図３Ａにおける検出器１０９の検出信号１１０９は、直流電源母線１０３の直流電圧が正常（所定の電圧）である場合には、高電位であるＨ信号である。そして、直流電源母線１０３の直流電圧の異常（低電圧）を検知した場合に、検出信号１１０９は低電位であるＬ信号となる。
なお、検出信号１１０９は、光信号である場合には、光が送られているときＨ信号、光が消えた場合（消えている場合）には、Ｌ信号に相当して、制御装置１１０に入力される際、もしくは入力された後に、それぞれＨ信号およびＬ信号の電気信号に変換される。
また、充電器１０２が正常に動作している場合には、充電器１０２の動作信号１１０２は、Ｈ信号である。
なお、Ｈ信号とは、高電位、正電位、１の各信号に相当する。また、Ｌ信号とは低電位、負電位、０の各信号に相当する。
【００３７】
また、制御装置１１０の論理回路１１０Ａは、論理的な出力信号としてスイッチングデバイス１０７の順方向素子１４８（制御信号１１４８）と逆方向素子１４９（制御信号１１４９）のＯＮ／ＯＦＦ信号（オン・オフ信号）、および蓄電池遮断器１１１（開閉信号１１１１）のＯＮ／ＯＦＦ信号をそれぞれ出力する。
また、順方向素子１４８は、出力信号である制御信号（順方向素子制御信号）１１４８がＨ信号の場合にＯＮ（導通）する。また逆方向素子１４９は、出力信号である制御信号（逆方向素子制御信号）１１４９がＨ信号の場合にＯＮする。また、蓄電池遮断器１１１は、開閉信号１１１１がＨ信号の場合にＯＮ（導通状態）し、Ｌ信号の場合にＯＦＦ（非導通状態）する。
【００３８】
以上の状況を、論理回路１１０Ａにおいては、入力信号として「検出器」、「充電器」と表記し、また出力信号として「逆方向素子」、「順方向素子」、「蓄電池遮断器」とそれぞれ簡略化して表記している。
また、制御信号（順方向素子制御信号）１１４８が伝送される制御線１１４８において、簡単化のために、同一の符号（１１４８）を用いて表記している。
また、制御信号（逆方向素子制御信号）１１４９が伝送される制御線１１４９において、簡単化のために、同一の符号（１１４９）を用いて表記している。
また、開閉信号１１１１が伝送される制御線１１１１において、簡単化のために、同一の符号（１１１１）を用いて表記している。
【００３９】
また、図３Ａにおいて、制御装置１１０の論理回路１１０Ａは、ＡＮＤ回路３５１と、ＯＲ回路３６１と、ＮＯＴ回路３７１を備えている。なお、ＡＮＤ回路とは論理積の回路であり、ＯＲ回路とは論理和の回路であり、ＮＯＴ回路とは論理否定回路（反転回路）をそれぞれ意味するものとする。
ＡＮＤ回路３５１は、検出器１０９の検出信号１１０９と、充電器１０２の動作信号１１０２とを入力し、ＡＮＤ（論理積）した結果を逆方向素子１４９のゲート入力と、ＯＲ回路３６１の第１入力端子とに出力している。
充電器１０２の動作信号１１０２は、前記したＡＮＤ回路３５１以外に、ＮＯＴ回路３７１のゲートに入力している。ＮＯＴ回路３７１は、反転した信号をＯＲ回路３６１の第２入力端子と、順方向素子１４８のゲート入力とに出力している。
ＡＮＤ回路３５１の出力信号とＮＯＴ回路３７１の出力信号とを入力したＯＲ回路３６１の出力は、開閉信号１１１１として蓄電池遮断器１１１の制御端子に入力している。
【００４０】
以上の論理回路構成により、充電器１０２が動作状態であって動作信号１１０２がＨ信号であり、かつ直流電源母線１０３の直流電圧が正常であって検出器１０９（検出信号１１０９）が高電位であるＨ信号の場合には、ＡＮＤ回路３５１はＨ信号を出力する。そのため、逆方向素子１４９のゲートがＨ信号となって、逆方向素子１４９はＯＮ状態（導通状態）となる。
この場合には、交流電源１０１（図１）の交流電圧が充電器１０２（図１）で整流されて、直流電源母線１０３に直流電圧が生成され、検出器１０９は、正常な直流電圧を検出して、検出信号１１０９がＨ信号の状態を反映している。
また、ＯＲ回路３６１には、第１入力端子にＡＮＤ回路３５１のＨ信号が入力しているので、ＯＲ回路３６１の出力はＨ信号となっており、蓄電池遮断器１１１は、ＯＮ状態（導通状態）である。
以上より、交流電源１０１（図１）の交流電圧が充電器１０２（図１）で整流されて、直流電源母線１０３に生成された直流電圧（直流電力）が、スイッチングデバイス１０７の逆方向素子１４９と蓄電池遮断器１１１を介して蓄電池１０５に流入し、蓄電池１０５を充電する。
【００４１】
＜（２）直流電源母線１０３が短絡事故を発生した場合＞
次に、「直流電源母線１０３が短絡事故を発生した場合」の観点で、図３Ａに示した論理回路１１０Ａの動作を次に説明する。
充電器１０２が交流電源１０１の交流電力を整流して直流電力（直流電圧）を直流電源母線１０３に供給している状況において、直流電源母線１０３に短絡事故が生じると、直流電源母線１０３の線間の電圧は低下する。
この直流電源母線１０３の直流電圧の低下を、検出器１０９は、異常と判定してＬ信号の検出信号１１０９を出力する。
図３Ａにおいて、検出器１０９の検出信号１１０９がＬ信号になるとＡＮＤ回路３５１の出力はＬ信号となる。
そのため、逆方向素子１４９は、Ｌ信号を受けてＯＦＦ（開放）する。
【００４２】
また、充電器１０２（動作信号１１０２）がＨ信号の状態を保っていると、ＮＯＴ回路３７１の出力は、Ｌ信号となって、順方向素子１４８と蓄電池遮断器１１１もＬ信号を受けてＯＦＦ状態（開放、遮断状態）となる。
したがって、逆方向素子１４９、順方向素子１４８、蓄電池遮断器１１１は、すべてＯＦＦ状態（開放、遮断状態）となって、直流電源母線１０３の短絡事故が、蓄電池１０５へ影響を与えることを回避できる。
なお、蓄電池遮断器１１１かスイッチングデバイス１０７かのいずれかがＯＦＦ状態（開放、遮断状態）であれば、蓄電池１０５は、直流電源母線１０３の異常（短絡事故）から保護される。
以上により、直流電源母線１０３に短絡事故が発生した際に、短絡電流の抑制、および瞬時遮断が可能となる。
【００４３】
＜（３）充電器１０２の動作を停止する場合＞
次に、「充電器１０２の動作を停止する場合」、かつ「直流電源母線１０３に短絡事故は発生していない場合」の観点で、図３Ａに示した論理回路１１０Ａの動作を次に説明する。
つまり、交流電源１０１の供給が停止されて充電器１０２の動作を停止する場合、または、充電器１０２の動作を停止して、交流電源１０１の供給を中止する場合の論理回路１１０Ａの動作を説明する。
充電器１０２が交流電源１０１からの整流動作（充電動作）を停止（Ｌ信号）すると、ＮＯＴ回路３７１でＨ信号が生成され、順方向素子１４８と蓄電池遮断器１１１は、共にＯＮ状態（導通状態）となる。
【００４４】
すなわち、直流電源母線１０３には、交流電源１０１と充電器１０２からの直流電力の供給がなくなると、順方向素子１４８と蓄電池遮断器１１１が共にＯＮ状態（導通状態）となることにより、蓄電池１０５の直流電力（直流電圧）が直流電源母線１０３に流入して直流電力（直流電圧）を補完する。つまり、充電器１０２による蓄電池１０５への充電と、交流電源停止時の蓄電池１０５による直流負荷１０４への瞬時給電とを実現できる。
ただし、充電器１０２が交流電源１０１からの整流動作（充電動作）を停止（Ｌ信号）した場合に、蓄電池１０５の直流電力（直流電圧）が直流電源母線１０３に流入して直流電力を補完すると説明したのは、直流電源母線１０３における直流電力の供給源についてである。
【００４５】
蓄電池１０５の直流電力（直流電圧）が直流電源母線１０３に流入して直流電力を補完する場合においては、直流電源母線１０３が短絡していない場合である。図３Ａに示した回路は、前記の状況を簡易的に示した回路である。直流電源母線１０３に関わる詳細な状況を示す場合分けをしていない。
なお、蓄電池１０５の直流電力（直流電圧）が直流電源母線１０３に流入して直流電力を補完した場合には、直流電源母線１０３の直流電圧は所定の電圧が確保されるので、検出器１０９は、正常な直流電圧を検出する。そのため、充電器１０２が交流電源１０１からの整流動作（充電動作）を復活（Ｈ信号）した場合には、直流電源母線１０３の直流電力（直流電圧）の供給先として、蓄電池１０５から、交流電源１０１に接続された充電器１０２からの直流電力（直流電圧）に速やかに切り替わる。
また、順方向素子１４８と逆方向素子１４９とを並列接続してスイッチングデバイス１０７を構成していることにより、充電器１０２が交流電源１０１を整流して生成した直流電圧と、蓄電池１０５の直流電圧と、の高い方から低い方へ直流電力（直流電圧）が供給される。
【００４６】
なお、前記したように、図３Ａの論理回路は、制御装置１１０の論理動作を簡明に示すための簡易的に構成、表記した回路である。実際には、様々な状態の場合の組み合わせがあり、それらの状況に応じて、論理回路を再構成することがある。また、状態に応じた信号の切り替わり目において、信号の順序を保つために遅延回路を備える必要となる場合もある。
次に、論理回路を追加する例（図３Ｂ）と遅延回路を追加する例（図３Ｃ）を、順に説明する。
【００４７】
《制御装置１１０の第２の論理回路構成例》
図３Ｂは、本発明の第１実施形態に係る短絡電流遮断回路１００における制御装置１１０の第２の論理回路構成例を示す図である。
図３Ｂの論理回路１１０Ｂは、図３Ａの論理回路１１０Ａに、入力信号として短絡検出器１２０とＮＯＴ回路３７２を、さらに設けたものである。
また、図３ＡにおけるＮＯＴ回路３７１の代わりにＮＯＲ回路３９１を備えている。ＮＯＲ回路３９１の第１入力端子には充電器１０２の動作信号１１０２が入力し、第２入力端子にはＮＯＴ回路３７２の出力信号が入力している。また、ＮＯＲ回路３９１の出力信号は、順方向素子１４８のゲートと、ＯＲ回路３６１の第２入力端子に入力している。
なお、ＮＯＲ回路とは否定論理和の回路である。
この図３Ｂにおいて、図３Ａから変更した部分を主体として説明する。また、図３Ａと同じ構成であって重複する部分については、適宜、説明を省略する。
【００４８】
図３Ｂにおいて、短絡検出器１２０は、直流電源母線１０３が短絡しているか否かを検出する装置である。直流電源母線１０３が正常であって、短絡していない場合にはＨ信号を出力する。また、直流電源母線１０３が短絡状態の場合には、Ｌ信号を出力する。
検出器１０９が直流電源母線１０３の異常な電位を検出するのに対して、短絡検出器１２０は直流電源母線１０３の短絡状態そのものを検出する。
検出器１０９は、直流電源母線１０３の異常な電位を検出するので、高速に直流電源母線１０３の短絡を検出する。短絡検出器１２０は、直流電源母線１０３の短絡状態を確実に検出する手順が必要であるので、検出器１０９の検出する時間に比較すれば、低速である。
【００４９】
そのため直流電源母線１０３が短絡事故を起こした場合、図３Ｂに示す論理回路１１０Ｂにおいては、検出器１０９が直流電源母線１０３の直流電圧の異常を検知して、逆方向素子１４９、順方向素子１４８、蓄電池遮断器１１１をＯＦＦ状態（開放状態、遮断状態）にする。
その後、短絡検出器１２０が、直流電源母線１０３が短絡しているか否かを着実に検証して、Ｌ信号を出力し、ＮＯＴ回路３７２とＮＯＲ回路３９１を介してＯＲ回路３６１の第２入力端子にＬ信号を送る。また、検出器１０９のＬ信号と共に、ＯＲ回路３６１の出力をＬ信号として、蓄電池遮断器１１１を確実に遮断（ＯＦＦ）する。
また、ＮＯＲ回路３９１がＬ信号となると、順方向素子１４８も確実にＯＦＦ状態となり、蓄電池１０５の直流電圧（直流電力）が短絡した直流電源母線１０３に流入するのを防止する。
【００５０】
《制御装置１１０の第３の論理回路構成例》
図３Ｃは、本発明の第１実施形態に係る短絡電流遮断回路１００における制御装置１１０の第３の論理回路構成例を示す図である。
図３Ｃの論理回路１１０Ｃは、図３Ａの論理回路１１０ＡのＯＲ回路３６１と蓄電池遮断器１１１との間に、遅延回路３８１を追加したものである。図３Ｃにおけるその他の論理回路構成は、図３Ａと同じ構成である。重複する説明は省略する。
図３Ｃにおいて、遅延回路３８１は、開閉信号１１１１のＬ信号の伝達を遅らせて、蓄電池遮断器１１１の遮断動作を遅らせるための回路である。
【００５１】
すなわち、検出器１０９が直流電源母線１０３の直流電圧降下を検出して、逆方向素子１４９のＯＦＦ動作と蓄電池遮断器１１１のＯＦＦ動作（遮断動作）を行う際に、遅延回路３８１を設けることによって、逆方向素子１４９をＯＦＦ、すなわちスイッチングデバイス１０７を先にＯＦＦさせた後、あるいはスイッチングデバイス１０７に流れる電流を充分に低減した後に、蓄電池遮断器１１１をＯＦＦ（開放、遮断）させるためである。
このように、スイッチングデバイス１０７をＯＦＦ動作させ、流れる電流を充分に低減させた後に、蓄電池遮断器１１１をＯＦＦ（開放）することによって、蓄電池遮断器１１１を寄生インダクタンス等による遮断時の高圧発生を防ぎ、損傷なく遮断するための回路例である。
【００５２】
なお、以上において、制御装置１１０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等、一般的なコンピュータとしてのハードウエアを有するものを適用して構成する。
このＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭの構成を用いて、論理回路１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃの構成と動作を実現する。また、制御装置１１０の論理回路を前記のようにコンピュータを用いて構成することにより、論理回路１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃなどの回路構成を適宜、変更したり、選択することができて、様々な状況に迅速に対応できる。
【００５３】
＜第１実施形態の総括＞
第１実施形態の短絡電流遮断回路１００によれば、直流電源母線１０３の短絡事故、すなわち直流電圧の異常な降下を検出器１０９によって直ちに検出する。
検出器１０９によって検出された直流電源母線１０３の短絡事故、直流電圧の異常な降下は、光信号として、制御装置１１０に高速に伝達され、複数のスイッチングデバイス１０７と蓄電池遮断器１１１の遮断動作をする。
また、前記のように、スイッチングデバイス１０７は複数台、並列に備えられているので、直流電源母線１０３と蓄電池１０５との間の遮断動作において、短絡電流を素早く低減する。そのため、蓄電池遮断器１１１は、大電流遮断の負担がなく、無理なく直流電源母線１０３と蓄電池１０５との間の短絡電流を遮断する。
このように、直流電源母線１０３の短絡事故を素早く検知し、直流電源母線１０３と蓄電池１０５との間の短絡電流を遮断して、関連する機器の耐量低下および損傷拡大の防止をする。
【００５４】
＜第１実施形態の効果＞
本発明の第１実施形態によれば、直流電源母線１０３の短絡事故による電圧降下を検出器１０９で検出し、光信号で制御装置１１０に高速に伝達する。そして、短絡事故による短絡電流を高速に遮断することによって、過電圧・過電流を防止し、機器の耐量低下および損傷拡大防止を図る短絡電流遮断回路（短絡電流遮断装置）を提供できる。
また、直流電源の運用に支障を与えず、短絡電流の抑制と瞬時遮断を実現する短絡電流遮断回路（短絡電流遮断装置）を提供できる。
【００５５】
≪第２実施形態≫
本発明の第２実施形態に係る短絡電流遮断回路の構成と機能を、適宜、図４、図５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄを参照して説明する。
図４は、本発明の第２実施形態に係る短絡電流遮断回路４００の構成例と、短絡電流遮断回路４００を適用した自系の充電器（自系充電器、第１の充電器）１０２と予備充電器（第２の充電器）４０２と可搬電源（代替電源）４０６とを備えた直流電源設備の単線による結線例を示す図である。
図４において、電源関連としては、交流電源１０１、交流電源４０１、直流電源母線（第１の直流電源母線）１０３、予備電源母線（第２の直流電源母線）４０３、蓄電池１０５が設けられている。
また、図４において、短絡電流遮断回路４００、充電器（自系充電器）１０２、予備充電器４０２、直流負荷１０４、可搬電源（代替電源）４０６、蓄電池遮断器１１１、負荷遮断器１１４、母線連絡回路遮断器４１５，４１６、可搬電源遮断器（代替電源遮断器）４１７が設けられている。
【００５６】
以上の構成において、第２実施形態の図４における交流電源１０１、直流電源母線１０３、蓄電池１０５、充電器１０２、直流負荷１０４、蓄電池遮断器１１１、負荷遮断器１１４については、第１実施形態の図１で示した構成と同じであるので重複する説明は、適宜、省略する。
【００５７】
図４において、予備充電器４０２は、交流電源４０１から交流電力（交流電圧）の供給を受けて整流し、直流電力（直流電圧）を予備電源母線４０３に供給している。
予備電源母線４０３と直流電源母線１０３との間に、母線連絡回路遮断器４１５および母線連絡回路遮断器４１６が備えられている。
母線連絡回路遮断器４１５および母線連絡回路遮断器４１６は、ＯＮ（導通）すると予備充電器４０２で得られた直流電力（直流電圧）が、予備電源母線４０３と母線連絡回路遮断器４１５，４１６とを介して直流電源母線１０３に供給される。
なお、予備充電器４０２で得られた直流電力（直流電圧）が、予備電源母線４０３を介して直流電源母線１０３に供給されるのは、充電器１０２が動作を停止している場合である。
また、代替電源である可搬電源４０６から、ＯＮ状態の可搬電源遮断器４１７を介して、直流電源母線１０３に接続された直流電源設備へ電力を融通することができる。
【００５８】
また、短絡電流遮断回路４００は、複数のスイッチングデバイス１０７、複数のインピーダンス素子１０８、遮断回路母線１０６Ａ，１０６Ｂ、検出器１０９、制御装置４１０、光通信線１１０９、通信線４１１０，４１１１を備えて構成されている。なお、通信線４１１０には、光通信線１１０９と通信線４１１１が含まれている。
また、通信線４１１１には複数の通信線（信号線）１１０２，４１０２，４１１５，４１１６，４１１７が含まれ、複数の信号が伝送されている。
また、制御装置４１０が出力する制御線４１００、制御線１１４８、制御線１１４９、制御線１１１１を備えている。なお、制御線４１００には、制御線１１４８，４１１９，１１１１が含まれている。
【００５９】
以上の構成において、第２実施形態の図４における複数のスイッチングデバイス１０７、複数のインピーダンス素子１０８、遮断回路母線１０６Ａ，１０６Ｂ、検出器１０９、光通信線１１０９は、第１実施形態の図１で示した構成と同じであるので重複する説明は、適宜、省略する。
また、図４における制御線１１４８，１１４９，１１１１は、図１における制御線１１４８，１１４９，１１１１とそれぞれ同じであるので重複する説明は、適宜、省略する。
また、図４の制御線４１００は、前記したように、制御線１１４８，１１４９，１１１１を含んでなる制御線群であって、図１の制御線１１００と実質的に同じであるので、重複する説明は、適宜、省略する。
【００６０】
図４に示す第２実施形態の短絡電流遮断回路４００において、図１に示す第１実施形態の短絡電流遮断回路１００と異なるのは、制御装置４１０の構成と、制御装置４１０に入力する通信線４１１０である。なお、前記したように、通信線４１１０は、光通信線１１０９と通信線４１１１を併せて表記している。
すなわち、予備充電器４０２の母線連絡回路遮断器４１５や可搬電源４０６の可搬電源遮断器４１７の動作状況を信号として送信する通信線４１１１を、制御装置４１０に取り込んでいる。また、制御装置４１０は、制御する論理回路構成が制御装置１１０と異なり、再構成している。
【００６１】
＜制御装置４１０の論理回路構成＞
次に図４の制御装置４１０の論理回路構成例を図５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄを参照して説明する。図４の制御装置４１０の動作は、様々な状態の組み合わせがあって、すべてを一緒に説明すると煩雑である。そのため、様々な状態を場合分けし、第１、第２、第３、第４の論理回路構成例として、それぞれ図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄで順に説明する。
【００６２】
《制御装置４１０の第１の論理回路構成例》
図５Ａは、本発明の第２実施形態に係る短絡電流遮断回路４００における制御装置４１０の第１の論理回路構成例を示す図である。ただし、自系の充電器（自系充電器）１０２と、予備充電器４０２との切り替えについて説明しているが、可搬電源４０６との関連については、省略している。
図５Ａにおいて、制御装置４１０の論理回路４１０Ａは、入力信号として、検出器１０９の検出信号１１０９と、充電器１０２の動作信号１１０２と、予備充電器４０２の動作信号４１０２とを入力する。
なお、予備充電器４０２の動作信号４１０２は、母線連絡回路遮断器４１５，４１６の開閉信号（４１１５，４１１６）を便宜上、兼ねるものとする。つまり、予備充電器４０２を動作させる場合には、母線連絡回路遮断器４１５，４１６はＯＮ（導通）するものとする。
【００６３】
また、前記したように、検出器１０９の検出信号１１０９は、直流電源母線１０３の直流電圧が正常である場合には、高電位であるＨ信号である。そして、直流電源母線１０３の直流電圧の異常（低電圧）を検知した場合に、検出信号１１０９は低電位であるＬ信号となる。
【００６４】
また、制御装置４１０の論理回路４１０Ａは、第１実施形態の図３Ａで示したのと同様に、論理的な出力信号としてスイッチングデバイス１０７の順方向素子１４８と逆方向素子１４９の開閉信号（ＯＦＦ／ＯＮ信号）、および蓄電池遮断器１１１の開閉信号をそれぞれ出力する。
また、制御装置４１０の論理回路４１０Ａは、ＡＮＤ回路５５１，５５２、ＯＲ回路５６１，５６２、ＮＯＴ回路５７１，５７２を備えている。
以上において、ＡＮＤ回路５５１、ＯＲ回路５６１、ＮＯＴ回路５７１は、第１実施形態の図３で示したＡＮＤ回路３５１、ＯＲ回路３６１、ＮＯＴ回路３７１にそれぞれ対応しており、基本的な動作・機能は同じである。
【００６５】
図５Ａの論理回路構成が図３Ａの論理回路構成と異なるのは、ＡＮＤ回路５５２と、ＯＲ回路５６２と、ＮＯＴ回路５７２である。
図５Ａにおいて、自系充電器１０２の動作信号１１０２は、ＯＲ回路５６２の第１入力端子とＮＯＴ回路５７２のゲートに入力している。
ＮＯＴ回路５７２の出力信号は、ＡＮＤ回路５５２の第１入力端子に入力している。
ＡＮＤ回路５５２は、前記のＮＯＴ回路５７２の出力と、予備充電器４０２の動作信号４１０２とを入力して、その結果（論理積、ＡＮＤ）をＯＲ回路５６２の第２入力端子に入力している。
ＯＲ回路５６２は、前記したように、自系充電器１０２の動作信号１１０２と、ＡＮＤ回路５５２の出力信号とを入力して、その結果（論理和、ＯＲ）をＡＮＤ回路５５１の第２端子とＮＯＴ回路５７１のゲートに入力している。
【００６６】
以上のＡＮＤ回路５５２と、ＯＲ回路５６２と、ＮＯＴ回路５７２との回路構成の役目は、自系充電器１０２の動作信号１１０２と予備充電器４０２の動作信号４１０２をＯＲ回路５６２で選択していることである。
また、ＮＯＴ回路５７２は、自系充電器１０２が動作しているときは、Ｌ信号をＡＮＤ回路５５２の第１ゲートに入力しているので、ＡＮＤ回路５５２で予備充電器４０２の動作信号が伝わるのを阻止している。そのため、自系充電器１０２が動作していないときに、予備充電器４０２の動作信号がＯＲ回路５６２の出力端子に伝達される構成となっている。
【００６７】
すなわち、自系充電器１０２と予備充電器４０２との関係において、自系充電器１０２が優先的に動作する。そして、自系充電器１０２が動作を停止している場合に、予備充電器４０２が動作するように回路構成されている。
そのため、自系充電器１０２が動作を停止すると、それに代わって予備充電器４０２が交流電源４０１の交流電圧（交流電力）を整流し、予備電源母線４０３と母線連絡回路遮断器４１５，４１６とを介して、直流電源母線１０３に直流電力（直流電圧）を供給することが可能となる動作をする。
また、ＯＲ回路５６２の出力信号は、ＡＮＤ回路５５１の第２ゲートと、ＮＯＴ回路５７１のゲートに入力しているので、以降は、第１実施形態の図３Ａで説明した動作に対応した動作となる。重複する説明は、省略する。
以上により、自系充電器１０２の停止時においても、予備充電器４０２によって、蓄電池１０５の充電や直流負荷１０４への直流電力供給が可能となる。
【００６８】
《制御装置４１０の第２の論理回路構成例》
図５Ｂは、本発明の第２実施形態に係る短絡電流遮断回路４００における制御装置４１０の第２の論理回路構成例を示す図である。ただし、自系の充電器（自系充電器）１０２と、可搬電源（代替電源）４０６との切り替えについて説明しているが、予備充電器４０２との関連については、省略している。
【００６９】
図５Ｂにおいて、制御装置４１０の論理回路４１０ＢのＡＮＤ回路５５１，５５２、ＯＲ回路５６１，５６２、ＮＯＴ回路５７１，５７２からなる論理回路構成は、図５の論理回路構成と同様である。
また、図５Ｂにおける制御装置１１０の入力側の検出器１０９の検出信号１１０９と、自系充電器１０２の動作信号１１０２は、図５Ａにおける構成と同じである。
また、図５Ｂにおける制御装置１１０の出力側の出力信号が逆方向素子１４９、順方向素子１４８、蓄電池遮断器１１１を制御するのは、図５Ａにおける構成と同じである。
図５Ｂの論理回路４１０Ｂが、図５Ａの論理回路４１０Ａと異なるのは、図５Ｂにおける可搬電源（代替電源）４０６が図５Ａにおける予備充電器４０２に置き換わっていることである。
【００７０】
すなわち、図５Ｂにおいては、可搬電源４０６が、図５Ａにおける予備充電器４０２に対応する役目をする。
そのため、自系充電器１０２の動作が停止した場合に、可搬電源４０６（開閉信号４１１７）が直流電源母線１０３に直流電力（直流電圧）を供給する。
その他の機能・動作は、図５Ａの説明と重複するので省略する。
なお、図５Ｂの論理回路の構成においては、可搬電源４０６が自系充電器１０２の代替えとなる例を示した。すなわち、可搬電源４０６の直流電力を直流負荷１０４と蓄電池１０５にも供給できる場合の論理回路である。しかし、可搬電源４０６の直流電力を直流負荷１０４には、供給するが、蓄電池１０５には供給しない方がよい場合もある。この場合の論理回路を次に、説明する。
【００７１】
《制御装置４１０の第３の論理回路構成例》
図５Ｃは、本発明の第２実施形態に係る短絡電流遮断回路４００における制御装置４１０の第３の論理回路構成例を示す図である。
可搬電源４０６が自系充電器１０２の代替えとなる場合において、可搬電源４０６が図４における直流負荷１０４および蓄電池１０５に直流電力（直流電圧）を供給する場合の例を図５Ｂ（第２の論理回路構成例）で示した。
しかし、可搬電源４０６の電力容量が、蓄電池１０５の電力容量に比較して小さい場合には、可搬電源４０６の直流電力を蓄電池１０５に供給するのは避ける方が望ましい。
すなわち、蓄電池１０５への充電（給電）を防ぎ、電力容量が限られている可搬電源（代替電源）４０６の直流電力をすべて直流負荷（負荷）１０４への給電に用いた方がよい場合がある。
この場合の論理回路例を示したのが図５Ｃに示す論理回路４１０Ｃである。
【００７２】
図５Ｃにおいて、制御装置１１０の論理回路４１０Ｃは、ＡＮＤ回路５５１とＯＲ回路５６１の構成要素と配線、および入力と出力が図５Ｂの論理回路４１０Ｂと同じである。
図５ＢにおけるＯＲ回路５６２、ＮＯＴ回路５７１，５７２、ＡＮＤ回路５５２の代わりに、図５Ｃでは、ＮＯＲ回路５９１を設けている。そして、図５ＣにおけるＮＯＲ回路５９１の第１入力端子には充電器１０２の動作信号１１０２が入力し、第２入力端子には可搬電源４０６の可搬電源遮断器４１７の開閉信号４１１７が入力している。また、ＮＯＲ回路５９１の出力はＯＲ回路５６１の第２入力端子に接続されている。
【００７３】
以上の論理回路４１０Ｃの構成において、可搬電源４０６が直流電源母線１０３に接続され、可搬電源遮断器４１７の開閉信号４１１７がＨ信号（ＯＮ）で、充電器１０２の動作信号１１０２がＬ信号（ＯＦＦ）の場合には、順方向素子１４８、逆方向素子１４９、蓄電池遮断器１１１は、すべてＯＦＦ状態（Ｌ信号）となる。
そのため、可搬電源４０６の直流電力（直流電圧）は、蓄電池１０５に供給されない。
また、可搬電源４０６の直流電力（直流電圧）は、直流電源母線１０３を介して、直流負荷１０４へ給電される。すなわち、電力容量が限られている可搬電源（代替電源）４０６の直流電力をすべて直流負荷（負荷）１０４への給電に用いられる。
【００７４】
また、図５Ｃにおいて、可搬電源４０６が使用されないように、可搬電源遮断器４１７の開閉信号４１１７がＬ信号（ＯＦＦ）の場合には、ＮＯＲ回路５９１の動作に影響を与えない。つまり、ＮＯＲ回路５９１は、実質的にＮＯＴ回路と同等の動作をする。
そのため、図５Ｃにおいて、可搬電源遮断器４１７の開閉信号４１１７がＬ信号（ＯＦＦ）の場合には、図５Ｃの回路は、図３Ａに示した回路と同等になり、充電器１０２と検出器１０９の動作の関係は、図３Ａを参照した第１実施形態の動作と同様の動作をする。つまり、可搬電源４０６がない場合と同様の動作をする。重複する説明は省略する。
【００７５】
《制御装置４１０の第４の論理回路構成例》
図５Ｄは、本発明の第２実施形態に係る短絡電流遮断回路４００における制御装置４１０の第４の論理回路構成例を示す図である。
図５Ｄにおいては、自系の充電器（自系充電器）１０２と、予備充電器４０２と、可搬電源４０６が表記されている。図５Ｄにおいて、自系充電器１０２から予備充電器４０２もしくは可搬電源４０６との切り替えについて説明する。
ただし、予備充電器４０２と可搬電源４０６が共に使用できる場合においては、予備充電器４０２を優先して使用し、可搬電源４０６からの直流電力（直流電圧）は供給されない論理回路構成例を示している。
【００７６】
図５Ｄにおいて、制御装置４１０の論理回路４１０Ｄは、入力信号として、検出器１０９の検出信号１１０９と、充電器１０２の動作信号１１０２と、予備充電器４０２の動作信号４１０２と、可搬電源４０６の可搬電源遮断器４１７の開閉信号４１１７とを入力する。
なお、前記したように、予備充電器４０２の動作信号４１０２は、母線連絡回路遮断器４１５，４１６の開閉信号（４１１５，４１１６）を便宜上、兼ねるものとする。つまり、予備充電器４０２を動作させる場合には、母線連絡回路遮断器４１５，４１６はＯＮ（導通）するものとする。
また、制御装置４１０の論理回路４１０Ｄは、図５Ａ、図５Ｂで示したのと同様に、論理的な出力信号としてスイッチングデバイス１０７の順方向素子１４８と逆方向素子１４９のＯＮ／ＯＦＦ信号であるそれぞれ制御信号（順方向素子制御信号）１１４８と制御信号（逆方向素子制御信号）１１４９、および蓄電池遮断器１１１のＯＦＦ／ＯＮ信号である開閉信号１１１１をそれぞれ出力する。
【００７７】
図５Ｄにおいて、制御装置４１０の論理回路４１０Ｄは、ＡＮＤ回路５５１，５５２，５５３、ＯＲ回路５６１，５６３、ＮＯＴ回路５７１，５７２，５７３を備えている。
以上において、ＡＮＤ回路５５１，５５２、ＯＲ回路５６１、ＮＯＴ回路５７１，５７２は、図５Ａで示したＡＮＤ回路５５１，ＯＲ回路５６１，ＮＯＴ回路５７１，５７２にそれぞれ対応しており、基本的な動作・機能は同じである。
また、図５Ｄにおける３入力のＯＲ回路５６３は、図５Ａにおける２入力のＯＲ回路５６２に置き換わったものである。
図５Ｄの論理回路４１０Ｄにおいては、ＡＮＤ回路５５３とＮＯＴ回路５７３が、図５Ａの論理回路４１０Ａに対して追加されている。
【００７８】
図５Ｄにおいて、可搬電源４０６を動作信号（可搬電源遮断器４１７の開閉信号４１１７）は、３入力のＡＮＤ回路５５３の第３入力端子に入力している。
予備充電器４０２の動作信号４１０２（母線連絡回路遮断器４１５，４１６の開閉信号４１１５，４１１６）は、ＮＯＴ回路５７３で反転した信号となって、３入力のＡＮＤ回路５５３の第２入力端子に入力している。
自系充電器１０２の動作信号１１０２は、ＮＯＴ回路５７２で反転した信号となって、３入力のＡＮＤ回路５５３の第１入力端子に入力している。
【００７９】
また、３入力のＯＲ回路５６３の第１入力端子には、自系充電器１０２の動作信号１１０２が入力している。
３入力のＯＲ回路５６３の第２入力端子には、ＡＮＤ回路５５２の出力信号が入力している。
３入力のＯＲ回路５６３の第３入力端子には、ＡＮＤ回路５５３の出力信号が入力している。
３入力のＯＲ回路５６３の出力信号は、ＡＮＤ回路５５１の第２入力端子とＮＯＴ回路５７１のゲートに入力している。
以上の回路構成によって、３入力のＯＲ回路５６３は、自系充電器１０２（動作信号１１０２）、予備充電器４０２（動作信号４１０２、開閉信号４１１５，４１１６）、可搬電源４０６（開閉信号４１１７）のいずれかの信号を出力する。
【００８０】
また、ＮＯＴ回路５７２とＡＮＤ回路５５２とを組み合わせた回路によって、自系充電器１０２の動作信号１１０２が、予備充電器４０２の動作信号４１０２に対して優先する動作をする。
また、ＮＯＴ回路５７２とＮＯＴ回路５７３とＡＮＤ回路５５３とを組み合わせた回路によって、自系充電器１０２の動作信号１１０２と予備充電器４０２の動作信号４１０２とが、可搬電源４０６（可搬電源遮断器４１７）の開閉信号４１１７に対して優先する動作をする。
すなわち、ＡＮＤ回路５５２，５５３とＮＯＴ回路５７２，５７３とを組み合わせた回路によって、第１優先順位が自系充電器１０２、第２優先順位が予備充電器４０２、第３優先順位が可搬電源４０６となるように回路構成がされている。
【００８１】
なお、図５Ｄの論理回路４１０Ｄは、図４に示すように、自系充電器１０２、予備充電器４０２、可搬電源４０６、蓄電池１０５がある場合における制御装置４１０の論理回路４１０Ｄの論理動作を簡明に示すための簡易的に構成、表記した回路である。
実際には、説明した以外の様々な状態の場合の組み合わせや優先順位があり、それらの状況に応じて、論理回路を再構成することがある。
また、状態に応じた信号の切り替わり目において、信号の順序を保つために遅延回路を備えることが必要となる場合もある。
【００８２】
＜第２実施形態の効果＞
以上のように本発明の第２実施形態によれば、予備充電器４０２や可搬電源（代替電源）４０６を備えた場合の電源系統の構成において、自系充電器１０２が動作を停止した場合に、予備充電器４０２もしくは可搬電源４０６によって、直流電源母線１０３の直流電力の復旧ができる。
また、本発明の第２実施形態として示した回路構成においても、直流電源母線１０３の短絡事故において、短絡電流を高速に遮断して、過電圧・過電流を防止し、機器の耐量低下および損傷拡大防止を図る短絡電流遮断回路（短絡電流遮断装置）を提供できる。
また、直流電源の運用に支障を与えず、短絡電流の抑制と瞬時遮断を実現できる。
【００８３】
≪その他の実施形態≫
なお、本発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものでなく、さらに様々な変形例が含まれる。例えば、前記の実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために、詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成の一部で置き換えることが可能であり、さらに、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成の一部または全部を追加・削除・置換をすることも可能である。
また、図中に示した制御線や通信線（情報線）は説明上、必要と考えられるものを示しており、製品上で必要なすべての制御線や通信線や部品（備品）を示しているとは限らない。
以下に、その他の実施形態や変形例について、さらに説明する。
【００８４】
《スイッチングデバイスの回路構成》
図１で示した第１実施形態の短絡電流遮断回路において、スイッチングデバイス１０７を複数個、並列に接続した構成を示した。
ただし、スイッチングデバイス１０７を複数個、並列に接続した回路全体を一つのスイッチングデバイスの装置として、見なすこともできる。
すなわち、スイッチングデバイスは複数に限定されない。一つのスイッチングデバイスであっても有効な回路構成をとることが可能である。
また、図１において、スイッチングデバイス１０７とインピーダンス素子１０８を直列に接続をした回路構成で説明した。
ただし、スイッチングデバイスをスイッチングデバイス１０７とインピーダンス素子１０８が直列に接続された回路構成として、一つのスイッチングデバイスとして見なすこともできる。
【００８５】
《スイッチングデバイスの素材》
スイッチングデバイス１０７は、ＩＧＢＴで構成される例として示したが、同様の動作が可能であれば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）、光トリガサイリスタ等を備えて構成しても良い。
【００８６】
《制御装置の構成》
第１実施形態において、制御装置１１０はＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等、一般的なコンピュータとしてのハードウエアを有するものを適用する例を示した。しかし、この例に限定されない。
例えば、専用のＩＣ（Integrated Circuit）で構成してもよいし、汎用のＩＣを組み合わせて構成してもよい。また、リレー回路等によって構成する方法もある。
また、制御装置１１０からの出力は蓄電池側の遮断回路に適用することで構成したが、充電器盤内に備えられたサイリスタのゲートシフト制御等に適用しても良い。
【００８７】
《光通信線》
第１実施形態および第２実施形態においては、直流電源母線１０３の短絡を検出する検出器１０９の出力信号を光通信線１１０９で光通信をすると説明した。
しかし、光通信線による光通信は、直流電源母線１０３の短絡を検出する検出器１０９の出力信号に限定されない。図１における充電器１０２の動作信号１１０２を伝送する通信線に光通信を用いてもよい。
また、図４における通信線４１０２，４１１５，４１１６，４１１７に光通信を用いてもよい。これらの通信線が長い箇所においては、光通信を用いることによって高速に信号が伝送される効果がある。
【００８８】
《光通信》
第１実施形態における検出器１０９について、直流電源母線１０３の電圧が正常（閾値超）である場合には、光信号をＯＮ（発光）して、電圧が異常（閾値以下）である場合には、光信号をＯＦＦ（消光）すると説明した。つまり、光通信線１１０９は、ＯＮ状態（発光）とＯＦＦ状態（消光）の信号でそれぞれＨ信号とＬ信号とを表す伝達方法を用いるとしたが、この方法に限定されない。光信号を多ビットの信号で構成し、複数のビットから構成される複数の状態信号を伝達する方法をとってもよい。
また、ＯＮ状態（発光）をＬ信号、ＯＦＦ状態（消光）をＨ信号に割り当てる方法もある。
【００８９】
《逆方向素子と順方向素子の切り替わりのタイミング》
第１実施形態における図３Ａに示した論理回路１１０Ａにおいて、充電器１０２が動作を停止して交流電源１０１からの直流電源母線１０３への電力供給を停止し、蓄電池１０５から直流電力を直流電源母線１０３へ供給するように切り替える場合には、逆方向素子１４９がＯＮからＯＦＦに変わり、順方向素子１４８がＯＦＦからＯＮに変わると説明した。
しかし、直流電源母線１０３への直流電力（直流電圧）の供給を速やかに安定して実施するためには、直流電力（直流電圧）の供給の切り替えの際には、順方向素子１４８が早めにＯＮし、その後で、逆方向素子１４９がＯＦＦすることが望ましい。すなわち、直流電力（直流電圧）の供給の切り替えの過渡期には、順方向素子１４８と逆方向素子１４９が共にＯＮ状態となる期間を有することが望ましい。
このような回路は、図３Ａの論理回路１１０Ａにおいて、遅延回路、もしくは所定の論理回路を追加することで具現化できる。
また、同様のことは、図３Ｂ，３Ｃ、図５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄの回路についても回路変更もしくは追加により可能である。
【００９０】
＜その他の補足事項＞
本発明の構成要素ではないが、関連する事項を以下に補足説明する。
【００９１】
《交流電源１０１，４０１》
図４において、交流電源１０１と交流電源４０１とは別の電源系統であるとして説明した。しかし、交流電源１０１と交流電源４０１が同じ電源系統であってもよい。例えば、充電器１０２の充電能力が充分でない場合に、予備充電器４０２を用いて、予備電源母線４０３を介して直流電源母線１０３に直流電力を供給する場合にも、本発明の短絡電流遮断回路４００は適用できる。
また、交流電源１０１と交流電源４０１とが、周波数が別の電源系統の場合（例えば５０Ｈｚと６０Ｈｚ）にも、本発明の短絡電流遮断回路４００は適用できる。
【００９２】
《予備電源母線４０３に関して》
図４において、予備電源母線４０３には、直流負荷や蓄電池の接続構成を明記していなかった。しかし、予備電源母線４０３に、直流負荷や蓄電池が接続され、交流電源４０１が予備充電器４０２で整流された直流電力（直流電圧）が予備電源母線４０３に供給されている、いわば第２の直流電力系統が構成されている場合もある。
すなわち、交流電源１０１が充電器１０２で整流された直流電力（直流電圧）の直流電源母線１０３の第１の直流電力系統と、交流電源４０１が予備充電器４０２で整流された直流電力（直流電圧）の予備電源母線４０３の第２の直流電力系統との間で、直流電力を融通、調整し合う電力系統において、本発明の短絡電流遮断回路４００は適用できる。
【００９３】
《直流電源母線１０３への電力供給源》
第１実施形態および第２実施形態をそれぞれ示す図１、図４においては、発電所内の交流電源１０１の交流電圧（交流電力）を充電器（自系充電器）１０２で整流して直流電圧（直流電力）を供給するとして説明した。しかし、充電器（自系充電器）１０２は、交流電源の交流電圧（交流電力）を整流する機器に限定されない。
例えば、発電所が太陽光発電設備を備える場合には、充電器（自系充電器）１０２は、太陽光発電設備で生成する直流電圧（直流電力）を適正に変換して直流電源母線１０３に供給する電力変換器であってもよい。
【符号の説明】
【００９４】
１００，４００    短絡電流遮断回路（短絡電流遮断装置）
１０１，４０１    交流電源
１０２    充電器、自系充電器（第１の充電器）
１０３    直流電源母線（第１の直流電源母線）
１０４    直流負荷、負荷
１０５    蓄電池
１０６Ａ，１０６Ｂ    遮断回路母線
１０７    スイッチングデバイス
１０８    インピーダンス素子
１０９    検出器
１１０，４１０    制御装置
１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，４１０Ａ，４１０Ｂ，４１０Ｃ，４１０Ｄ    論理回路
１１１    蓄電池遮断器
１１４    負荷遮断器
１２０    短絡検出器
１４８    順方向素子（ＩＧＢＴ）
１４９    逆方向素子（ＩＧＢＴ）
３５１，５５１，５５２，５５３    ＡＮＤ回路
３６１，５６１，５６２，５６３    ＯＲ回路
３７１，３７２，５７１，５７２，５７３    ＮＯＴ回路
３８１    遅延回路
３９１，５９１    ＮＯＲ回路
４０２    予備充電器（第２の充電器）
４０３    予備電源母線（第２の直流電源母線）
４０６    可搬電源（代替電源）
４１５，４１６    母線連絡回路遮断器
４１７    可搬電源遮断器（代替電源遮断器）
【図１】
2020124025.tif 000003
【図２】
2020124025.tif 000004
【図３Ａ】
2020124025.tif 000005
【図３Ｂ】
2020124025.tif 000006
【図３Ｃ】
2020124025.tif 000007
【図４】
2020124025.tif 000008
【図５Ａ】
2020124025.tif 000009
【図５Ｂ】
2020124025.tif 000010
【図５Ｃ】
2020124025.tif 000011
【図５Ｄ】
2020124025.tif 000012