(57)【要約】 【課題】電源部の故障時に機器本体の動作を継続させる。【解決手段】保護継電装置（１０ａ、１０ｂ）は、電源部（１２ａ、１２ｂ）と保護継電ユニット（１４ａ、１４ｂ）との間にスイッチ（ＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂ）を備え、総合予備電源装置２０は、電源部（１２ａ、１２ｂ）の出力電圧を監視する電源劣化診断部２４と、電源劣化診断部２４による監視結果に基づいて、スイッチ（ＳＷ１ａ、１ｂ）の入切を制御するスイッチ制御部２６と、を備える。【選択図】図１
2010104153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電源部と、当該第１電源部により生成された電力が供給されることにより動作する機器本体と、をそれぞれ有する複数の機器と、
前記複数の機器に共通した第２電源部を有する予備電源装置と、
を備え、前記機器の機器本体は、当該機器の第１電源部及び前記予備電源装置の第２電源部より電力供給される電源部と機器本体とを有した機器を複数有したシステムであって、
前記複数の機器は、
前記第１電源部と前記機器本体との間に第１スイッチをそれぞれ備え、
前記予備電源装置は、
前記複数の機器の第１電源部の出力電圧をそれぞれ監視する監視部と、
前記監視部による前記第１電源部の出力電圧の監視結果に基づいて、前記第１スイッチの入切を制御するスイッチ制御部と、
を備えることを特徴とする電源部と機器本体とを有した機器を複数有したシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の電源部と機器本体とを有した機器を複数有したシステムであって、
前記第２電源部と前記複数の機器本体との間に第２スイッチをそれぞれ備え、
前記スイッチ制御部は、前記第２スイッチの入切を制御すること、
を特徴とする電源部と機器本体とを有した機器を複数有したシステム。
【請求項３】
請求項１に記載の電源部と機器本体とを有した機器を複数有したシステムであって、
前記第２電源部を複数備えるとともに、前記複数の第２電源部毎に、前記第２電源部より前記複数の機器本体に向けた電力を通過又は遮断させる第３スイッチを備え、
前記監視部は、前記複数の第２電源部の出力電圧をそれぞれ監視し、
前記スイッチ制御部は、前記監視部による前記複数の第２電源部の出力電圧の監視結果に基づいて、前記第３スイッチの入切を制御すること、
を特徴とする電源部と機器本体とを有した機器を複数有したシステム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電源部と機器本体とを有した機器を複数有したシステムであって、
前記機器は、電力系統の保護継電装置であること、を特徴とする電源部と機器本体とを有した機器を複数有したシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源部と機器本体とを有した機器を複数有したシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の産業分野で用いられる機器は、電源部と、当該電源部により電力供給されて動作する機器本体と、を有して構成される。また、このような機器を複数備えてシステムを構成する場合があり、この場合、複数の機器を所定の管理室に集約配置して集中管理を行っている。
【０００３】
上記の機器の例として、電力系統のステータス情報（電流、電圧、遮断器の入切等）に基づいて電力系統の事故（短絡事故、地絡事故等）を検出した場合に事故区間の遮断器にトリップ指令を出し事故区間を切り離す保護を行う電力系統の保護継電装置が挙げられる。
【０００４】
例えば、図６に示すように、電力系統が２系統（A系、B系）の場合、A系の電力系統を保護対象とする保護継電装置５０ａと、Ｂ系の電力系統を保護対象とする保護継電装置５０ｂと、が所定の電気室に隣接配置される。尚、保護継電装置５０ａには、電源部５２ａから保護継電ユニット５４ａ（機器本体）に向けて電力供給され、保護継電装置（盤）５０ｂには、電源部５２ｂから保護継電ユニット５４ｂ（機器本体）に向けて電力供給される構成となっている。
【０００５】
また、以下に示す特許文献１に開示された保護継電装置では、２台の電源部より１台の保護継電ユニットに電力を供給するように構成しており、保護継電機能を継続した状態で２台の電源部のうち一方の電源部を交換することが可能とされている。
【特許文献１】特開２００３−１５８８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、機器の電源部に故障が発生した場合、当該機器の機器本体が動作不可となる。例えば、保護継電装置を例に挙げると、電源部の耐用年数は内部部品のコンデンサ劣化等に基づいて例えば１５年程度とされており、保護継電ユニット（機器本体）の耐用年数は電源部より長く例えば２２年程度とされている。従って、保護継電装置が正常運転中に電源部の耐用年数が到来した場合に、保護継電ユニットの耐用年数の方は到来していないため、保護継電ユニットは、正常であるにも関わらず、動作不可（ロック状態）となる場合がある。
【０００７】
特許文献１に開示された保護継電装置もまた同様に、２つの電源部が同時期に一体の盤内に搭載された場合、両方の電源部の耐用年数がほぼ同時期に到来し、保護継電ユニットが動作不可となる虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した課題を解決する主たる本発明は、第１電源部と、当該第１電源部により生成された電力が供給されることにより動作する機器本体と、をそれぞれ有する複数の機器と、前記複数の機器に共通した第２電源部を有する予備電源装置と、を備え、前記機器の機器本体は、当該機器の第１電源部及び前記予備電源装置の第２電源部より電力供給されるシステムであって、前記複数の機器は、前記第１電源部と前記機器本体との間に第１スイッチをそれぞれ備え、前記予備電源装置は、前記複数の機器の第１電源部の出力電圧をそれぞれ監視する監視部と、前記監視部による前記第１電源部の出力電圧の監視結果に基づいて、前記第１スイッチの入切を制御するスイッチ制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記のシステムであって、前記第２電源部と前記複数の機器本体との間に第２スイッチをそれぞれ備え、前記スイッチ制御部は、前記第２スイッチの入切を制御すること、としてもよい。
【００１０】
上記のシステムであって、前記第２電源部を複数備えるとともに、前記複数の第２電源部毎に、前記第２電源部より前記複数の機器本体に向けた電力を通過又は遮断させる第３スイッチを備え、前記監視部は、前記複数の第２電源部の出力電圧をそれぞれ監視し、前記スイッチ制御部は、前記監視部による前記複数の第２電源部の出力電圧の監視結果に基づいて、前記第３スイッチの入切を制御すること、としてもよい。
【００１１】
上記のシステムであって、前記機器は、電力系統の保護継電装置であること、としてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電源部の故障時に機器本体の動作を継続させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下の説明では、本発明の電源部と機器本体とを有した機器を複数有したシステムの実施の形態として、保護対象とする送配電設備（発電所、変電所、送配電線路等）がそれぞれ異なっており、電気所（発電所や変電所等）内の電気室に集約配置されて集中管理される電力系統の保護継電装置群と、当該保護継電装置群を構成する個々の保護継電装置の予備電源を共通化した総合予備電源装置と、によるシステムを例に挙げて説明する。つまり、本願請求項に係る機器が保護継電装置に対応しており、本願請求項に係る予備電源装置が総合予備電源装置に対応している場合である。
【００１４】
＜＜電源部と機器本体とを有した機器を複数有したシステムの構成＞＞
図１は本発明の電源部と機器本体とを有した機器を複数有したシステムの構成例を示した図である。同図に示す保護継電装置群（１０ａ、１０ｂ）は、２面構成の場合であるが、保護対象の送配電設備の数に応じて２面以外の複数面構成としてもよい。
【００１５】
以下、保護継電装置群（１０ａ、１０ｂ）の中で保護継電装置１０ａの構成についてのみ説明する。
【００１６】
電源部１２ａは、外部電源に基づいて自盤（１０ａ）の保護継電ユニット１４ａに向けて電力を供給する。例えば、受電した直流電力を保護継電ユニット１４ａに応じたレベルの直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータとして実現される。
【００１７】
保護継電ユニット１４ａ（本願請求項に係る機器本体）は、電力系統の送配電線路に配置された変流器、変圧器より電流、電圧情報を取り込むとともに、保護区間内に配置された遮断器（系統連系用遮断器、母線連絡用遮断器、負荷端遮断器等）の入切情報を取り込む。そして、これらの取り込んだ情報に基づき、保護区間内の事故（地絡事故、短絡事故等）の発生を検出する。
【００１８】
尚、保護継電ユニット１４ａは、保護方式に応じたリレーコイルとリレー接点とを備えている（いずれも不図示）。保護区間内の事故が検出された場合、リレーコイルが励磁されてリレー接点が閉じることで、保護区間内の遮断器に配置されたトリップコイルに対してトリップ指令を出力する。これにより、事故区間を分離して他区間への事故波及を回避できる。
【００１９】
また、保護継電ユニット１４ａが採用する保護方式としては、過電流リレー（ＯＣＲ（Over Current Relay））、過電圧リレー（ＯＶＲ(Over Voltage Relay)）、不足電圧リレー（ＵＶＲ(Under Voltage Relay)）、過電流制限回路（ＯＣＬ(Over Current Limiter)）等である。
【００２０】
スイッチＳＷ１ａは、本願請求項に係る第１スイッチに対応しており、電源部１２ａから保護継電ユニット１４ａに向けて電力を供給する電源ライン上に設けられる常時入状態のスイッチである。
【００２１】
スイッチＳＷ２ａは、本願請求項に係る第２スイッチに対応しており、後述の予備電源部２２ａ、２２ｂから保護継電ユニット１４ａに向けて電力を供給する電源ライン上に設けられる常時入状態のスイッチである。尚、総合予備電源装置２０のメンテナンス時等の切状態にできる。
【００２２】
スイッチＳＷ２ａの予備電源部２２ａ、２２ｂ側に過電流検出部１６ａを具備する。過電流検出部１６ａによって供給された電力の過電流が検出されると、スイッチＳＷ２ａは切状態となる。
【００２３】
スイッチＳＷ３ａは、電源部１２ａと後述の電源劣化診断部２４との間に設けられる常時入状態のスイッチである。
【００２４】
つぎに、総合予備電源装置２０の構成について説明する。  
予備電源部２２ａ、２２ｂは、２系列化されており、それぞれ、保護継電ユニット１４ａ、１４ｂに向けてスイッチＳＷ４ａ、ＳＷ４ｂを介して電力を供給する。即ち、保護継電ユニット１４ａは、電源部１２ａ及び予備電源部２２ａ、２２ｂより電力供給され、保護継電ユニット１４ｂは、電源部１２ｂ及び予備電源部２２ａ、２２ｂより電力供給される。このため、予備電源部２２ａ、２２ｂの電源容量は、保護継電ユニット１４ａ、１４ｂの各消費電力の合計よりも大きくなるように設定する。
【００２５】
スイッチＳＷ４ａ、ＳＷ４ｂは、本願請求項に係る第３スイッチに対応しており、電源劣化診断部２４により予備電源部２２ａ、２２ｂの劣化が判別された場合、予備電源部２２ａ、２２ｂから保護継電ユニット１４ａ、１４ｂに向けた電力を通過又は遮断するためのスイッチである。
【００２６】
電源劣化診断部２４は、電源部１２ａ、１２ｂの出力電圧をスイッチＳＷ３ａ、３ｂを介して監視することで、電源部１２ａ、１２ｂが劣化したか否かを判別する機能を有する。また、電源劣化診断部２４は、予備電源部２２ａ、２２ｂの出力電圧を監視することで、予備電源部２２ａ、２２ｂが劣化したか否かを判別する機能を有する。更に、電源劣化診断部２４は、電源部１２ａ、１２ｂ、予備電源部２２ａ、２２ｂのうち少なくともいずれかの劣化を判別した場合、その旨を示す警報（表示ランプ等）を出力する機能を有する。
【００２７】
電源劣化診断部２４の監視内容としては、各出力電圧レベルが上下限レベルを逸脱するか否かを監視する上下限監視と、コンデンサ劣化によりリップル値が上昇するか否かを監視するリップル監視と、がある。
【００２８】
上下限監視では、例えば、出力電圧が５Ｖの場合、その上下限レベルとして±５％（±０．２５Ｖ）を設定している。尚、保護継電ユニット１４ａ、１４ｂを構成する一般的なリレーは、一般的に±１０％とした上下限監視をしている。即ち、電源劣化診断部２４は、一般的なリレーと比して、上下限レベルの逸脱検出の感度を高めることで、電源部１２ａ、１２ｂ、予備電源部２２ａ、２２ｂの劣化の早期検出を可能としている。
【００２９】
リップル監視では、リレー毎にリップル値の仕様が異なっているため、例えば閾値２００ｍＶ以上で異常（コンデンサ劣化）と判定している。
【００３０】
スイッチ制御部２６は、電源劣化診断部２４による監視結果に基づいて、保護継電装置１０ａのスイッチＳＷ１ａ〜ＳＷ３ａ、保護継電装置１０ｂのスイッチＳＷ１ｂ〜ＳＷ３ｂ、スイッチＳＷ４ａ、ＳＷ４ｂの入切を制御するための制御信号Ｃｔｌを出力する。尚、具体的なスイッチ制御内容については後述する。
【００３１】
＜＜電源部の劣化診断処理＞＞
図２は、電源劣化診断部２４による電源部１２ａ、１２ｂの劣化診断処理の流れを示したフローチャートである。
【００３２】
まず、本システムの全スイッチ（ＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂ、ＳＷ２ａ、ＳＷ２ｂ、ＳＷ３ａ、ＳＷ３ｂ、ＳＷ４ａ、ＳＷ４ｂ）が入状態であって、保護継電装置１０ａ、１０ｂが通常運転中の場合とする。また、この場合、総合予備電源装置２０の電源劣化診断部２４は、保護継電装置１０ａ、１０ｂの電源部１２ａ、１２ｂの少なくともいずれかが劣化したか否かを、電源部１２ａ、１２ｂの出力電圧レベルの上下限監視及びリップル監視によって判別している（Ｓ２００、Ｓ２０１）。
【００３３】
ここで、電源部１２ａ、１２ｂの少なくともいずれかの出力電圧レベルが上下限レベルを逸脱するとともにリップル値が所定閾値以上となる異常が生じた場合、該当する電源部１２ａ及び／又は電源部１２ｂが劣化したものと判別し（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、所定の警報を外部出力する（Ｓ２０２）。
【００３４】
以下では、説明の便宜上、電源部１２ａのみ劣化が判別された場合とすると、電源部１２ａを備える保護継電装置１０ａのスイッチＳＷ１ａを入状態から切状態に変更する（Ｓ２０３）。これにより、電源部１２ａから保護継電ユニット１４ａに向けた電力供給が遮断される。一方、スイッチＳＷ２ａは入状態を継続しているため、予備電源部２２ａ、２２ｂから保護継電ユニット１４ａに向けた電力供給は継続している。従って、保護継電装置１０ａでは、無停電状態で、保護継電ユニット１４ａの動作の継続が可能となるとともに、劣化と判別された電源部１２ａの交換が可能となる（Ｓ２０４）。
【００３５】
＜＜予備電源部の劣化診断処理＞＞
図３は、電源劣化診断部２４による予備電源部２２ａ、２２ｂの劣化診断処理の流れを示したフローチャートである。
【００３６】
まず、本システムの全てのスイッチ（ＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂ、ＳＷ２ａ、ＳＷ２ｂ、ＳＷ３ａ、ＳＷ３ｂ、ＳＷ４ａ、ＳＷ４ｂ）が入状態であって、保護継電装置１０ａ、１０ｂが通常運転中の場合とする。また、この場合、総合予備電源装置２０の電源劣化診断部２４は、２系列の予備電源部２２ａ、２２ｂの少なくともいずれかが劣化したか否かを、予備電源部２２ａ、２２ｂの出力電圧レベルの上下限監視及びリップル監視によって判別している（Ｓ３００、Ｓ３０１）。
【００３７】
ここで、予備電源部２２ａ、２２ｂの少なくともいずれかの出力電圧レベルが上下限レベルを逸脱するとともにリップル値が所定閾値以上となる異常が生じた場合、該当する予備電源部２２ａ及び／又は予備電源部２２ｂが劣化したものと判別し（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、外部に所定の警報を出力する（Ｓ３０２）。
【００３８】
以下では、説明の便宜上、予備電源部２２ａのみ劣化が判別された場合とすると、予備電源部２２ａのスイッチＳＷ４ａを入状態から切状態に変更する（Ｓ３０３）。これにより、予備電源部２２ａから保護継電ユニット１４ａに向けた電力供給が遮断される。一方、スイッチＳＷ４ｂは入状態を継続しているため、健全な予備電源部２２ｂから保護継電ユニット１４ａに向けた電力供給は継続している。従って、保護継電装置１０ａ、１０ｂは、電源部１２ａが故障した場合であって、且つ予備電源部２２ａ、２２ｂの一方が故障した場合であっても、保護継電ユニット１４ａ、１４ｂの動作の継続が可能となる。
【００３９】
尚、予備電源部２２ａ、２２ｂの双方とも故障した場合、総合予備電源装置２０の保守作業が必要となる。この場合、総合予備電源装置２０は、スイッチ制御部２６によって、スイッチ２ａ、２ｂ、スイッチ３ａ、３ｂを切状態とすることで、保護継電装置１０ａ、１０ｂと総合予備電源装置２０との間の接続を確実に遮断することができる。
【００４０】
＜＜電力系統における保護継電装置群の運用例＞＞
保護継電装置１０ａ、１０ｂは、例えば、図４に示した二重母線一ブスタイ方式の電力系統における３１、３３、３５として用いられる。尚、保護継電装置３１、３３、３５は、所定の電気室に集中管理されており、各電源部が相互に接続されている。ここで、保護継電装置３１の電源部が故障した場合、保守作業として新たな電源部に交換する必要があるが、当該保守作業の際に、例えば、図４に示すような代替保護や系統変更が行われずに済むので、二重母線一ブスタイ方式の電力系統の信頼度低下を事前に予防できる。
【００４１】
尚、同図に示す代替保護は、甲母線２Ｌ１と乙母線２Ｌ２とを母線連絡用遮断器３２によって接続させる二重母線一ブスタイ方式の電力系統において、乙母線２Ｌ２より分岐された電線路Ａを保護する保護継電装置３１が動作不可となる場合、母線連絡保護継電装置３３の整定値を動作不可の保護継電装置３１の整定値に合わせることで行われる。
【００４２】
また、同図に示す系統変更は、同じく電線路Aを保護する保護継電装置３１が動作不可となる場合、常時閉の系統連系用遮断器３０を開くとともに常時開の系統連系用遮断器３４を閉じることで、電線路Ａの保護を丙母線２Ｌ３側の保護継電装置３１による保護に切り替えることで行われる。
【００４３】
つまり、保護継電装置３１の電源部が故障しても、総合予備電源装置２０から保護継電装置３１の保護継電ユニットに向けた電力供給が継続するため、保護継電装置３１による電線路Ａの保護が継続することになり、上記の代替保護や系統変更が行わずに済ませることができる。
【００４４】
また、保護継電装置１０ａ、１０ｂは、図５に示した平行２回線４Ｌ１、４Ｌ２の電力系統における４１、４２としても用いられる。尚、保護継電装置４１、４２は、所定の電気室に集中管理されており、各電源部が相互に接続されている。ここで、負荷Ａ、Ｂ側の保護継電装置４１の電源部が動作不可となる場合、保守作業として新たな電源部に交換する必要があるが、当該保守作業の際に、例えば、図５に示すような縦割り受電が行われずに済むので、平行２回線４Ｌ１、４Ｌ２の電力系統の信頼度低下を事前に予防できる。
【００４５】
尚、同図に示す縦割り受電は、負荷Ａ、Ｂ側の保護継電装置４１の電源部が動作不可となる場合、遮断器４３を開いて負荷Ａには４Ｌ１回線より電力供給させるとともに負荷Ｂには４Ｌ２回線より電力供給させることで行われる。つまり、保護継電装置４２の電源部が故障しても、総合予備電源装置２０から保護継電装置４２の保護継電ユニットに向けた電力供給が継続するため、縦割り受電が行われず、負荷Ａ、Ｂは平行２回線４Ｌ１、４Ｌ２による２回線受電を継続することができる。換言すると、４Ｌ１回線、４Ｌ２回線は、負荷Ａ、Ｂ側の保護継電装置４２の電源部の故障前後において、電源４０側の保護継電装置４１による保護と負荷Ａ、Ｂ側の保護継電装置４２による保護とを両方享受できる。
【００４６】
以上、本実施の形態について説明したが、前述した実施例は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【００４７】
例えば、本願請求項に係る機器は、保護継電装置に限定されず、各種産業分野の機器としてもよい。また、本願請求項に係る機器本体は、保護継電ユニットに限定されず、電源装置から電流の供給を受けて表示を行う表示装置や照明を行う照明装置等としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に係る電源部と機器本体とを有した機器を複数有したシステムの構成を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電源部の劣化診断処理の流れを示したフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態に係る予備電源部の劣化診断処理の流れを示したフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態に係る保護継電装置群の運用例を示した図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る保護継電装置群のその他の運用例を示した図である。
【図６】従来の保護継電装置群の構成を示した図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０ａ、１０ｂ、３１、３３、３５、４１、４２  保護継電装置
１２ａ、１２ｂ  電源部
１４ａ、１４ｂ  保護継電ユニット
２０  総合予備電源装置
２２ａ、２２ｂ  予備電源部
２４  電源劣化診断部
２６  スイッチ制御部 
【図１】
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【図２】
2010104153.tif 000004
【図３】
2010104153.tif 000005
【図４】
2010104153.tif 000006
【図５】
2010104153.tif 000007
【図６】
2010104153.tif 000008