(57)【要約】    【課題】    並列運転した複数台の無停電電源、または単機運転の無停電電源からなる無停電電源系統を２組備え、この２組の無停電電源系統の何れか一方から対応する負荷への給電を行う切換盤を複数台備えてなる無停電電源システムの動作信頼性を改善する。    【解決手段】  高速切換盤それぞれはサイリスタスイッチ２組とＣＴ２個と切換制御回路２組とで構成し、２組の切換制御回路を形成する補助ＣＴ７１，７８、スイッチ７２〜７４、ダイオード回路７５、分流抵抗７６，７７、抵抗７９、演算素子８０、実効値演算回路８１、乗算演算器８２，８６、加算演算器８４、比較素子８７などにより、メンテナンス時のみならず、通常時の負荷への給電経路を切換える際にも無停電電源系統が過負荷状態に陥るか否かを、前以て自動的に判定することを可能にして、過負荷保護などの動作信頼性の高い無停電電源システムを具現する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列運転した複数台の無停電電源、または単機運転の無停電電源からなる無停電電源系統を２組備え、この２組の無停電電源系統の何れか一方から対応する負荷への給電を行う切換盤を複数台備え、前記無停電電源系統それぞれの出力電圧は互いに位相同期させてなる無停電電源システムにおいて、
前記それぞれの切換盤により、一方の無停電電源系統から他方の無停電電源系統に対応する負荷の給電経路を切換える際に、この切換え後に前記他方の無停電電源系統が過負荷状態に陥るか否かを、前以て判定する切換判定機能を備えたことを特徴とする無停電電源システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無停電電源システムにおいて、
前記切換判定機能は、
切換先の無停電電源系統での前記切換え前の負荷電流の総和値と、切換元での対応する負荷電流値とに基づいて、切換え後の負荷電流推定値を演算する推定値演算手段と、
この負荷電流推定値と、切換先の無停電電源系統の現在の定格出力電流値との比較演算を行う比較演算手段とから形成したことを特徴とする無停電電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、並列運転した複数台の無停電電源、または単機運転の無停電電源からなる無停電電源系統を２組備え、この２組の無停電電源系統の何れか一方から対応する負荷への給電を行う切換盤を複数台備えてなる無停電電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、下記特許文献１の構成も含む、この種の無停電電源システムの従来例を示す回路構成図である。
【０００３】
この図において、１０は商用電力系統などと自家発電設備とからなる１系電力系統、１１〜１３は１系無停電電源装置を形成する無停電電源（以下、ＵＰＳ１１〜ＵＰＳ１３と称するとともに、これらを総称して１系ＵＰＳとも称する）、１４は回路遮断器１５〜１７で形成される１系母線盤であり、この１系ＵＰＳと１系母線盤とにより１系無停電電源系統を形成している。同様に、２０は商用電力系統などと自家発電設備とからなる２系電力系統、２１〜２３は２系無停電電源装置を形成する無停電電源（以下、ＵＰＳ２１〜ＵＰＳ２３と称するとともに、これらを総称して２系ＵＰＳとも称する）、２４は回路遮断器２５〜２７で形成される２系母線盤であり、この２系ＵＰＳと２系母線盤とにより２系無停電電源系統を形成している。また、３１はこの無停電電源システム全体の運転システムを司るシステム制御回路である。
【０００４】
この１系無停電電源系統において、ＵＰＳ１１〜ＵＰＳ１３それぞれには１系電力系統１０から直送給電を行うバイパス回路を備えているとともに、回路遮断器１５〜１７を閉路させたときには、互いに並列運転する機能を備えている。同様に、２系無停電電源系統において、ＵＰＳ２１〜ＵＰＳ２３それぞれには２系電力系統２０から直送給電を行うバイパス回路を備えているとともに、回路遮断器２５〜２７を閉路させたときには、互いに並列運転する機能を備えている。
【０００５】
また、高速切換盤４０は高速スイッチとしてのサイリスタスイッチ４１，４２と切換指令回路４３とから形成され、負荷Ａ（１００）への給電を、システム制御回路３１から切換指令回路４３への指令により、１系無停電電源系統、または２系無停電電源系統から行うための機能を有する。同様に、高速切換盤５０は高速スイッチとしてのサイリスタスイッチ５１，５２と切換指令回路５３とから形成され、負荷Ｂ（２００）への給電を、システム制御回路３１から切換指令回路５３への指令により、１系無停電電源系統、または２系無停電電源系統から行うための機能を有する。同様に、高速切換盤６０は高速スイッチとしてのサイリスタスイッチ６１，６２と切換指令回路４３とから形成され、負荷Ｃ（３００）への給電を、システム制御回路３１から切換指令回路６３への指令により、１系無停電電源系統、または２系無停電電源系統から行うための機能を有する。
【０００６】
なお、高速切換盤４０，５０，６０の何れかにおいて、例えば、１系無停電電源系統から２系無停電電源系統に対応する負荷の給電切換えを、図示のサイリスタスイッチを用いて、高速且つショックレスに行うために、前記無停電電源系統それぞれの出力電圧は互いに位相同期させている。
【０００７】
上述のために、図５に示した無停電電源システムにおける構成要素それぞれは、周知の技術を用いて形成されている。
【特許文献１】特開２００７−３０６６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この種の無停電電源システムにおいて、例えば、それぞれの負荷への給電を停止することなく、それぞれの無停電電源などのメンテナンスを行うためには、高速切換盤の何れかにおいて、例えば、１系無停電電源系統から２系無停電電源系統に対応する負荷の給電を切換えることが要求される。
【０００９】
しかしながら、図５に示した無停電電源システムでは、高速切換盤４０，５０，６０それぞれにおいて、負荷１００，２００，３００の総消費電流値を把握する機能を備えていないために、操作員が目視にて、総消費電流値を確認しつつ、例えば、１系無停電電源系統から２系無停電電源系統に対応する負荷の給電経路を切換えることとなり、その結果、切換え後の無停電電源系統が過負荷状態に陥ることがあった。また、この過負荷状態を回避できるか否かを判定するためには、この無停電電源システムを熟知した操作員が対応することが必要であった。
【００１０】
この発明の目的は、上記問題点を解消した無停電電源システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この第１の発明は、並列運転した複数台の無停電電源、または単機運転の無停電電源からなる無停電電源系統を２組備え、この２組の無停電電源系統の何れか一方から対応する負荷への給電を行う切換盤を複数台備え、前記無停電電源系統それぞれの出力電圧は互いに位相同期させてなる無停電電源システムにおいて、
前記それぞれの切換盤により、一方の無停電電源系統から他方の無停電電源系統に対応する負荷の給電経路を切換える際に、この切換え後に前記他方の無停電電源系統が過負荷状態に陥るか否かを、前以て判定する切換判定機能を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また第２の発明は、前記第１の発明の無停電電源システムにおいて、
前記切換判定機能は切換先の無停電電源系統での前記切換え前の負荷電流の総和値と、切換元での対応する負荷電流値とに基づいて、切換え後の負荷電流推定値を演算する推定値演算手段と、この負荷電流推定値と、切換先の無停電電源系統の現在の定格出力電流値との比較演算を行う比較演算手段とから形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、無停電電源システムに前記切換判定機能を備えたことにより、メンテナンス時のみならず、通常時の負荷への給電経路を切換える際にも無停電電源系統が過負荷状態に陥るか否かを、前以て自動的に判定することが可能になり、従って、動作信頼性の高い無停電電源システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、この発明の実施例を示す無停電電源システムの回路構成図であり、図５に示した従来例構成と同一機能を有するものには同一符号を付している。
【００１５】
すなわち図１において、１系ＵＰＳを形成するＵＰＳ１１ａ〜ＵＰＳ１３ａは、従来のＵＰＳ１１〜ＵＰＳ１３の機能の他に、負荷に給電しているときには、「給電」の信号を送出することができる。また、１系母線盤１８には回路遮断器１５〜１７の他に、信号を中継する中継回路１９が追加されている。同様に、２系ＵＰＳを形成するＵＰＳ２１ａ〜ＵＰＳ２３ａは、従来のＵＰＳ２１〜ＵＰＳ２３の機能の他に、負荷に給電しているときには、「給電」の信号を送出することができる。また、２系母線盤２８には回路遮断器２５〜２７の他に、後述の「信号１〜信号８」を中継する機能を有する中継回路２９が追加されている。また、３２はこの無停電電源システム全体の運転システムを司るシステム制御回路である。なお、ＵＰＳ１１ａ〜ＵＰＳ１３ａおよびＵＰＳ２１〜ＵＰＳ２３は、全て同一仕様，同一容量のＵＰＳであり、ＵＰＳそれぞれの出力電圧は互いに位相同期させている。また、図では、高速スイッチの１例としてサイリスタスイッチ４１，４２，５１，５２，６１，６２を示しているが、高速スイッチは、サイリスタと並列に遮断器を接続したハイブリットでもよいし、ＩＧＢＴとしてもよい。
【００１６】
さらに、高速切換盤４４はサイリスタスイッチ４１，４２と電流を検出する変流器等のＣＴ４５，４７と切換制御回路４６，４８とから形成され、負荷Ａ（１００）への給電を、システム制御回路３２から切換制御回路４６または切換制御回路４８への指令により、１系無停電電源系統、または２系無停電電源系統から行うための高速スイッチの機能を有する。同様に、高速切換盤５４はサイリスタスイッチ５１，５２と電流を検出する変流器等のＣＴ５５，５７と切換制御回路５６，５８とから形成され、負荷Ｂ（２００）への給電を、システム制御回路３２から切換制御回路５６または切換制御回路５８への指令により、１系無停電電源系統、または２系無停電電源系統から行うための高速スイッチの機能を有する。同様に、高速切換盤６４はサイリスタスイッチ６１，６２と電流を検出する変流器等のＣＴ６５，６７と切換制御回路６６，６８とから形成され、負荷Ｃ（３００）への給電を、システム制御回路３２から切換制御回路６６または切換制御回路６８への指令により、１系無停電電源系統、または２系無停電電源系統から行うための高速スイッチの機能を有する。
【００１７】
図２は、図１に示した無停電電源システムの１系無停電電源系統側の中継回路１９、切換制御回路４６，５６，６６に係る詳細回路構成図である。
【００１８】
この中継回路１９において、「信号１」は、ＵＰＳ１１ａが給電しているときにはアクティブとなり、「信号２」は、ＵＰＳ１２ａが給電しているときにはアクティブとなり、「信号３」は、ＵＰＳ１３ａが給電しているときにはアクティブとなる。また、「信号４，信号５」は切換制御回路４６，５６，６６それぞれから送出され、負荷Ａ〜負荷Ｃに１系無停電電源系統から流れる電流に基づく電流が流れている。さらに、「信号６」は、切換制御回路４６を介して負荷Ａに１系無停電電源系統から給電中のときにアクティブとなる。同様に、「信号７」は、切換制御回路５６を介して負荷Ｂに１系無停電電源系統から給電中のときにアクティブとなる。同様に、「信号８」は、切換制御回路６６を介して負荷Ｃに１系無停電電源系統から給電中のときにアクティブとなる。なお、「信号９」は、１系無停電電源系統の切換制御回路４６，５６，６６それぞれから同一の高速切換盤４４，５４，６４内の２系無停電電源系統の切換制御回路４８，５８，６８にそれぞれ接続され、負荷Ａ〜負荷Ｃに２系無停電電源系統から流れる電流に基づく電流が流れている。
【００１９】
なお、２系無停電電源系統側の中継回路２９も図２と同様の回路構成である。
【００２０】
図３は、図１に示した切換制御回路４６，４８，５６，５８，６６，６８に係る詳細回路構成図である。
【００２１】
この図において、７１は高速切換盤４４，５４，６４に設置されたＣＴ４５，４７，５５，５７，６５，６７の何れかの２次電流を入力電流する補助ＣＴである。この補助ＣＴ７１の２次側にはスイッチ７２，７３，７４それぞれの一端と、この２次側の解放を防止するダイオード回路７５とが接続されている。スイッチ７２の他端は同一無停電電力系統の「信号４，５」に接続されている。また、スイッチ７３の他端は「信号９」により同一高速切換盤の他の切換制御回路のスイッチ７３に接続されている。
【００２２】
さらに、スイッチ７４の他端は分流抵抗７６，７７を介して補助ＣＴ７８の一次側の接続されている。この補助ＣＴ７８の２次側は、図示の抵抗７９と演算増幅素子８０とからなる電流−電圧変換回路に接続されている。すなわち、この電流−電圧変換回路により補助ＣＴ７８の一次電流に比例した交流電圧に変換される。この交流電圧は実効値演算回路８１のより実効値に変換される。従って、実効値演算回路８１は補助ＣＴ７８の一次電流に比例した実効値が出力される。
【００２３】
また、この切換制御回路には他に、乗算演算器８２と、まだ給電していない状態のサイリスタスイッチがオンして負荷に給電した場合にどのような電流値になるかを算定するための模擬運転１台分を加算するためのスイッチ８３と、加算演算器８４と、ＵＰＳ１台当たりの容量を予め設定する設定器８５と、乗算演算器８６と、比較素子８７と、サイリスタスイッチにオン・オフ信号を与える高速スイッチ駆動回路９０と、負荷に対して給電中であることを出力する信号出力回路９１と、同一系統の信号出力回路９１の信号６〜７に基づいて給電中の同一系統のサイリスタスイッチの運転台数を算定する設定回路９２と、同一系統のＵＰＳの信号１〜３に基づいて給電中の同一系統のＵＰＳの運転台数を算定する設定器９３と、システム制御回路３２からの「切換準備指令」を受けて「給電容量確認要求」を指令する指令回路９４とを備えている。
【００２４】
なお、図３に示した回路構成では無停電電源系統の１相分を示しており、従って、無停電電源系統が３相出力の場合には、構成素子７１〜８７までが３組必要であり、この場合は、３組の比較素子８７それぞれの出力信号を論理積演算した信号が高速スイッチ駆動回路９０に出力される。
【００２５】
以下に、高速切換盤の何れかにおいて、例えば、一方の無停電電源系統から他方の無停電電源系統に対応する負荷の給電を切換えるときの動作について説明する。
【００２６】
図４は、図１に示した無停電電源システムにおいて、１例として、負荷Ａが２系無停電電源系統から給電され、負荷Ｂ，Ｃが１系無停電電源系統から給電されている状態から、負荷Ａの給電を切換元である２系無停電電源系統から切換先である１系無停電電源系統に切換えるときの動作を説明するための部分詳細回路構成図である。
【００２７】
図４に示した回路の動作を、図３に示した切換制御回路の詳細構成を参照しつつ、以下に説明する。
【００２８】
すなわち、高速切換盤４４では、切換制御回路４８によりサイリスタスイッチ４２がオン状態にあり、切換制御回路４６によりサイリスタスイッチ４１がオフ状態にあり、このときには、切換制御回路４８におけるスイッチ７２，７３，７４が全てオンしており、切換制御回路４６におけるスイッチ７２，７３がオフし、スイッチ７４がオンした状態になっている。従って、負荷Ａは２系無停電電源系統から給電されている。
【００２９】
この負荷Ａの給電経路を１系無停電電源系統に切換えるときには、システム制御回路３２からの「切換準備指令」が切換制御回路４６，４８の指令回路９４に発せられ、「給電容量確認要求」となる。
【００３０】
この「給電容量確認要求」に基づいて、切換制御回路４６におけるスイッチ７２，７３がオフからオンに変わり、このオン動作の完了動作時限を経て、切換制御回路４８におけるスイッチ７２，７４がオンからオフに変わる。
【００３１】
その結果、切換制御回路４６における分流抵抗７６，７７と補助ＣＴ７８の１次側の経路には、１系母線盤１８の中継回路１９の「信号４，５」を介した負荷Ｂ，Ｃの電流に基づく電流と、切換制御回路４８から「信号９」を介した負荷Ａの電流に基づく電流とを平均化した電流が分流することになる。従って、切換制御回路４６の実効値演算回路８１には補助ＣＴ７８の一次電流に比例した実効値、すなわち、前記平均化した電流の実効値が出力される。
【００３２】
この時点では、サイリスタスイッチ４１はオンしていないので、切換制御回路４６の信号出力回路９１を介した「信号６」はアクティブでないことから、設定回路９２からは「信号７，８」による「２」が出力され、この「２」と、前記「給電容量確認要求」に基づいて、オンしたスイッチ８３による「１」とが加算された加算演算器８４の出力値は「３」となる。この「３」と実効値演算回路８１の出力値とが乗算される乗算演算器８２により負荷Ａ〜Ｃの総消費電流の推定値が「負荷電流推定値」として出力される。
【００３３】
一方、設定回路９３では、例えば、ＵＰＳ１１ａ〜ＵＰＳ１３ａがともに並列運転しつつ、「給電」状態にあるときには、「３」が出力される。また、設定器８５からはＵＰＳ１１ａ〜ＵＰＳ１３ａの１台当たりの定格出力電流値が出力されることから、乗算演算器８６は、１系無停電電源系統の現在の「定格出力電流値」が出力される。
【００３４】
なお、この設定回路９３では、例えば、ＵＰＳ１１ａ〜ＵＰＳ１３ａが並列冗長運転しつつ、「給電」状態にあるときには、「２」が出力される。また、設定器８５からはＵＰＳ１１ａ〜ＵＰＳ１３ａの１台当たりの定格出力電流値が出力されることから、乗算演算器８６は、１系無停電電源系統の現在の「定格出力電流値」が出力される。
【００３５】
その結果、比較素子８７では「定格出力電流値」と「負荷電流推定値」との大小比較を行い、「定格出力電流値」≧「負荷電流推定値」のときには「切換可」を高速スイッチ駆動回路９０とシステム制御回路３２とに伝達し、「定格出力電流値」＜「負荷電流推定値」のときには「切換不可」を高速スイッチ駆動回路９０とシステム制御回路３２とに伝達する。
【００３６】
この「切換可」を受信したシステム制御回路３２では、新たに、切換制御回路４８には「サイリスタスイッチＯＦＦ指令」を発信し、切換制御回路４６には「サイリスタスイッチＯＮ指令」を発信する。
【００３７】
この「サイリスタスイッチＯＦＦ指令」を受信した切換制御回路４８では、高速スイッチ駆動回路９０を介してサイリスタスイッチ４２をオン→オフに変えるとともに、「切換準備指令」が解除されて、切換制御回路４８におけるスイッチ７２，７３がオフし、スイッチ７４がオンした状態になり、また、信号出力回路９１を介して中継回路２９の「信号６」の状態を変える。一方、前記「サイリスタスイッチＯＮ指令」を受信した切換制御回路４６では、高速スイッチ駆動回路９０を介してサイリスタスイッチ４１をオフ→オンに変えるとともに、「切換準備指令」が解除されて、切換制御回路４６におけるスイッチ７２，７３，７４が全てオン状態となり、また、信号出力回路９１を介して中継回路１９の「信号６」をアクティブ状態に変えることで、この切換動作は完了する。
【００３８】
また、前記「切換不可」を受信したシステム制御回路３２では、「切換準備指令」解除されて、この無停電電源システムは直前の動作状態を続行するとともに、外部にこの「切換不可」を伝達する。
【００３９】
この発明の無停電電源システムによれば、切換制御回路４６，４８，５６，５８，６６，６８を備えたことにより、メンテナンス時のみならず、通常時の負荷への給電経路を切換える際にも無停電電源系統が過負荷状態に陥るか否かを、前以て自動的に判定することが可能になり、従って、過負荷保護などの動作信頼性の高い無停電電源システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の実施例を示す無停電電源システムの回路構成図
【図２】図１の部分詳細回路構成図
【図３】図１の部分詳細回路構成図
【図４】図１の動作を説明する部分詳細回路構成図
【図５】従来例を示す無停電電源システムの回路構成図
【符号の説明】
【００４１】
１０…１系電力系統、１１〜１３，１１ａ〜１３ａ…無停電電源、１４，１８…１系母線盤、１５〜１７…回路遮断器、１９…中継回路、２０…２系電力系統、２１〜２３，２１ａ〜２３ａ…無停電電源、２４，２８…２系母線盤、２５〜２７…回路遮断器、２９…中継回路、３１，３２…システム制御回路、４０，４４…高速切換盤、４１，４２…サイリスタスイッチ、４３…切換指令回路、４５，４７…ＣＴ、４６，４８…切換制御回路、５０，５４…高速切換盤、５１，５２…サイリスタスイッチ、５３…切換指令回路、５５，５７…ＣＴ、５６，８８…切換制御回路、６０，６４…高速切換盤、６１，６２…サイリスタスイッチ、６３…切換指令回路、６５，６７…ＣＴ、６６，６８…切換制御回路、７１，７８…補助ＣＴ、７２〜７４，８３…スイッチ、７５…ダイオード回路、７６，７７…分流抵抗、７９…抵抗、８０…演算素子、８１…実効値演算回路、８２，８６…乗算演算器８２、８３…加算演算器、８５…設定器、８７…比較素子、９０…高速スイッチ駆動回路、９１…信号出力回路、９３，９３…設定回路、９４…指令回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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