(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの交流電源のうちいずれか１つの交流電源から入力される電力を出力電力として選択する機械式選択手段と、
前記２つの交流電源から入力される電力をそれぞれ出力又は出力停止のいずれかに切換えるための２つの静止型スイッチと、
前記２つの交流電源から入力される電圧をそれぞれ検出するための２つの電圧検出手段と、
前記２つの電圧検出手段により検出されたそれぞれの電圧に基づいて、前記２つの交流電源から入力される電圧の不足電圧をそれぞれ検出するための２つの不足電圧検出手段と、
前記２つの不足電圧検出手段によりそれぞれ不足電圧が検出された場合、不足電圧が検出された前記交流電源から他方の前記交流電源に出力電力を切換えるために、前記機械式選択手段及び前記２つの静止型スイッチを制御する切換制御手段と、
前記２つの交流電源から入力される電力により充電され、充電する電力の入力側に放電する少なくとも１つのコンデンサと、
前記コンデンサから放電される電流を検出するための電流検出手段と、
前記電流検出手段により検出された電流に基づいて、前記２つの交流電源のいずれかの電源入力側に事故が発生したことを判断する事故発生判断手段と、
前記事故発生判断手段により事故が発生したと判断された場合、前記切換制御手段による切換えを阻止する切換阻止手段と
を備えたことを特徴とする電源切換装置。
【請求項２】
前記２つの交流電源は、第１の交流電源と第２の交流電源であり、
前記２つの電圧検出手段は、
前記第１の交流電源から入力される電圧を検出するための第１の電圧検出手段と、
前記第２の交流電源から入力される電圧を検出するための第２の電圧検出手段とを備え、
前記２つの不足電圧検出手段は、
前記第１の電圧検出手段により検出された電圧に基づいて、前記第１の交流電源から入力される電圧の不足電圧を検出するための第１の不足電圧検出手段と、
前記第２の電圧検出手段により検出された電圧に基づいて、前記第２の交流電源から入力される電圧の不足電圧を検出するための第２の不足電圧検出手段とを備え、
前記切換制御手段は、
前記第１の不足電圧検出手段により不足電圧が検出された場合、前記第１の交流電源から前記第２の交流電源に出力電力を切換えるために、前記機械式選択手段及び前記２つの静止型スイッチを制御する第１の切換制御手段と、
前記第２の不足電圧検出手段により不足電圧が検出された場合、前記第２の交流電源から前記第１の交流電源に出力電力を切換えるために、前記機械式選択手段及び前記２つの静止型スイッチを制御する第２の切換制御手段とを備え、
前記コンデンサは、
前記第１の交流電源から入力される電力により充電され、充電する電力の入力側に放電する第１のコンデンサと、
前記第２の交流電源から入力される電力により充電され、充電する電力の入力側に放電する第２のコンデンサとを備え、
前記電流検出手段は、
前記第１のコンデンサから放電される電流を検出するための第１の電流検出手段と、
前記第２のコンデンサから放電される電流を検出するための第２の電流検出手段とを備え、
前記事故発生判断手段は、
前記第１の電流検出手段により検出された電流に基づいて、前記第１の交流電源の電源入力側に事故が発生したことを判断する第１の事故発生判断手段と、
前記第２の電流検出手段により検出された電流に基づいて、前記第２の交流電源の電源入力側に事故が発生したことを判断する第２の事故発生判断手段と備え、
前記切換阻止手段は、
前記第１の事故発生判断手段により事故が発生したと判断された場合、前記第１の切換制御手段による切換えを阻止する第１の切換阻止手段と、
前記第２の事故発生判断手段により事故が発生したと判断された場合、前記第２の切換制御手段による切換えを阻止する第２の切換阻止手段とを備えたこと
を特徴とする請求項１に記載の電源切換装置。
【請求項３】
前記２つの交流電源は、第１の交流電源と第２の交流電源であり、
前記２つの電圧検出手段は、
前記第１の交流電源から入力される電圧を検出するための第１の電圧検出手段と、
前記第２の交流電源から入力される電圧を検出するための第２の電圧検出手段とを備え、
前記２つの不足電圧検出手段は、
前記第１の電圧検出手段により検出された電圧に基づいて、前記第１の交流電源から入力される電圧の不足電圧を検出するための第１の不足電圧検出手段と、
前記第２の電圧検出手段により検出された電圧に基づいて、前記第２の交流電源から入力される電圧の不足電圧を検出するための第２の不足電圧検出手段とを備え、
前記切換制御手段は、
前記第１の不足電圧検出手段により不足電圧が検出された場合、前記第１の交流電源から前記第２の交流電源に出力電力を切換えるために、前記機械式選択手段及び前記２つの静止型スイッチを制御する第１の切換制御手段と、
前記第２の不足電圧検出手段により不足電圧が検出された場合、前記第２の交流電源から前記第１の交流電源に出力電力を切換えるために、前記機械式選択手段及び前記２つの静止型スイッチを制御する第２の切換制御手段とを備え、
前記コンデンサは、前記第１の交流電源及び前記第２の交流電源から入力される電力により充電され、
前記事故発生判断手段は、
前記電流検出手段により検出された電流に基づいて、前記第１の交流電源の電源入力側に事故が発生したことを判断する第１の事故発生判断手段と、
前記電流検出手段により検出された電流に基づいて、前記第２の交流電源の電源入力側に事故が発生したことを判断する第２の事故発生判断手段と備え、
前記切換阻止手段は、
前記第１の事故発生判断手段により事故が発生したと判断された場合、前記第１の切換制御手段による切換えを阻止する第１の切換阻止手段と、
前記第２の事故発生判断手段により事故が発生したと判断された場合、前記第２の切換制御手段による切換えを阻止する第２の切換阻止手段とを備えたこと
を特徴とする請求項１に記載の電源切換装置。
【請求項４】
前記電流検出手段は、出力電流を検出すること
を特徴とする請求項３に記載の電源切換装置。
【請求項５】
２つの交流電源のうちいずれか１つの交流電源から入力される電力を出力電力として選択する機械式選択器及び前記２つの交流電源から入力される電力をそれぞれ出力又は出力停止のいずれかに切換えるための２つの静止型スイッチにより前記２つの交流電源を切換える電源切換装置の制御方法であって、
前記２つの交流電源から入力される電圧をそれぞれ検出し、
検出したそれぞれの電圧に基づいて、前記２つの交流電源から入力される電圧の不足電圧をそれぞれ検出し、
不足電圧を検出した場合、不足電圧が検出された前記交流電源から他方の前記交流電源に出力電力を切換えるために、前記機械式選択器及び前記２つの静止型スイッチを制御し、
前記２つの交流電源から入力される電力により充電され、充電する電力の入力側に放電する少なくとも１つのコンデンサから放電される電流を検出し、
検出した前記コンデンサから放電される電流に基づいて、前記２つの交流電源のいずれかの電源入力側に事故が発生したことを判断し、
事故が発生したと判断した場合、前記機械式選択器及び前記２つの静止型スイッチの出力電力を切換えるための制御をさせないこと
を含むことを特徴とする電源切換装置の制御方法。
【請求項６】
２つの交流電源と、
前記２つの交流電源のうちいずれか１つの交流電源から入力される電力を出力電力として選択する機械式選択手段と、
前記２つの交流電源と前記機械式選択手段との間にそれぞれ設けられた２つの開閉手段と、
前記２つの交流電源から前記２つの開閉手段を介して入力される電力をそれぞれ出力又は出力停止のいずれかに切換えるための２つの静止型スイッチと、
前記２つの交流電源から入力される電圧をそれぞれ検出するための２つの電圧検出手段と、
前記２つの電圧検出手段により検出されたそれぞれの電圧に基づいて、前記２つの交流電源から入力される電圧の不足電圧をそれぞれ検出するための２つの不足電圧検出手段と、
前記２つの不足電圧検出手段によりそれぞれ不足電圧が検出された場合、不足電圧が検出された前記交流電源から他方の前記交流電源に出力電力を切換えるために、前記機械式選択手段及び前記２つの静止型スイッチを制御する切換制御手段と、
前記２つの交流電源から入力される電力により充電され、充電する電力の入力側に放電する少なくとも１つのコンデンサと、
前記コンデンサから放電される電流を検出するための電流検出手段と、
前記電流検出手段により検出された電流に基づいて、前記２つの交流電源のいずれかの電源入力側に事故が発生したことを判断する事故発生判断手段と、
前記事故発生判断手段により事故が発生したと判断された場合、前記切換制御手段による切換えを阻止する切換阻止手段と
を備えたことを特徴とする電力系統システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源を切換える電源切換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電源システムを支える装置として無停電電源システム(UPS, uninterruptible power system)が用いられている。無停電電源システムを保守及び点検をする際には、他の無停電電源システムに電源系統を負荷に影響なく切換える必要がある。そこで、このように電源を切換えることのできる機能を持つ電源切換装置が多く使われている。
【０００３】
電源切換装置の構成としては、半導体スイッチのみで構成された電源切換装置と、機械式スイッチと半導体スイッチを組合せた電源切換装置の２種類に分類される。半導体スイッチのみで構成された電源切換装置は、半導体のオン・オフ動作が速い特徴を利用して、負荷に影響を及ぼさない数ミリ秒程度の出力瞬断時間で切換えを行う。その反面、この構成による電源切換装置の場合は、出力瞬断時間と負荷側の許容瞬断時間との協調、及びオン電圧と負荷電流との積で決まる常時発生する損失の強制冷却が必要である。また、この構成による電源切換装置は、オン電圧による出力電圧の電圧降下が起きる。
【０００４】
一方、機械式スイッチと半導体スイッチを組合せた電源切換装置は、常時の負荷給電を損失の小さい機械式スイッチを介して負荷給電する。このため、この構成による電源切換装置では、強制冷却をする必要がない。また、切換動作も半導体スイッチにより瞬間的に２系統の電源をラップさせて切換える。このため、電源と負荷側との間で無瞬断の切換ができる。このことから、機械式スイッチと半導体スイッチを組合せた電源切換装置が多く使われている。
【０００５】
また、負荷側で短絡事故が発生した場合、電源切換装置から出力される電流の過電流を検出することで、２系統のうち１系統の入力電源の不足電圧を検出しても、自動電源切換回路を電源を切換えないように不動作とするインターロック回路を備えた電源切換装置もある。このインターロック回路を設けることにより、電源切換装置は、もう１つの電源系統に負荷側の短絡事故の影響を与えないようにすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２８９４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、機械式スイッチと半導体スイッチを組合せた電源切換装置では、上述したように、電源切換動作において２系統の電源をラップさせている。このため、一方の系統の短絡等の事故により、電源切換動作をした場合、もう一方の系統にこの事故の影響が及ぶ可能性がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、電源を備えた２系統のうち一方の系統に事故が発生した場合、事故が発生していないもう一方の系統に事故が波及することを防止することのできる電源切換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の観点に従った電源切換装置は、２つの交流電源のうちいずれか１つの交流電源から入力される電力を出力電力として選択する機械式選択手段と、前記２つの交流電源から入力される電力をそれぞれ出力又は出力停止のいずれかに切換えるための２つの静止型スイッチと、前記２つの交流電源から入力される電圧をそれぞれ検出するための２つの電圧検出手段と、前記２つの電圧検出手段により検出されたそれぞれの電圧に基づいて、前記２つの交流電源から入力される電圧の不足電圧をそれぞれ検出するための２つの不足電圧検出手段と、前記２つの不足電圧検出手段によりそれぞれ不足電圧が検出された場合、
不足電圧が検出された前記交流電源から他方の前記交流電源に出力電力を切換えるために、前記機械式選択手段及び前記２つの静止型スイッチを制御する切換制御手段と、前記２つの交流電源から入力される電力により充電され、充電する電力の入力側に放電する少なくとも１つのコンデンサと、前記コンデンサから放電される電流を検出するための電流検出手段と、前記電流検出手段により検出された電流に基づいて、前記２つの交流電源のいずれかの電源入力側に事故が発生したことを判断する事故発生判断手段と、前記事故発生判断手段により事故が発生したと判断された場合、前記切換制御手段による切換えを阻止する切換阻止手段とを備えている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電源を備えた２系統のうち一方の系統に事故が発生した場合、事故が発生していないもう一方の系統に事故が波及することを防止することのできる電源切換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電源切換装置の適用された電源系統の構成を示す構成図。
【図２】第１の実施形態に係る切換指令出力回路の構成を示す構成図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る電源切換装置の適用された電源系統の構成を示す構成図。
【図４】第２の実施形態に係る切換指令出力回路の構成を示す構成図。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る電源切換装置の適用された電源系統の構成を示す構成図。
【図６】第３の実施形態に係る切換指令出力回路の構成を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電源切換装置３Ａ，３Ｂの適用された電源系統の構成を示す構成図である。なお、以降の図における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。以降の実施形態も同様にして重複する説明を省略する。
【００１４】
本実施形態に係る電力系統システムは、Ａ系統とＢ系統の２系統で構成されている。Ａ系統は、Ａ系電源１Ａと、Ａ系フィーダー盤２Ａと、Ａ系電源切換装置３Ａと、Ａ系負荷４Ａとを備えている。Ｂ系統は、Ｂ系電源１Ｂと、Ｂ系フィーダー盤２Ｂと、Ｂ系電源切換装置３Ｂと、Ｂ系負荷４Ｂとを備えている。なお、ここでは、主にＡ系の装置について説明し、Ｂ系の装置については、同様に構成されているものとして、説明を省略する。また、以降の実施形態も同様に、Ｂ系の装置についての説明は適宜省略する。
【００１５】
Ａ系電源１Ａは、無停電電源システムで構成される交流電源である。Ａ系電源１Ａは、最大で２つの負荷４Ａ，４Ｂに電力を供給する。
【００１６】
Ａ系フィーダー盤２Ａは、２つの電源１Ａ，１Ｂの出力母線からそれぞれＡ系電源切換装置３Ａに電源を送り出すための装置である。Ａ系フィーダー盤２Ａは、２つの開閉器２１ａ，２１ｂを備えている。Ａ系開閉器２１ａを開放すると、Ａ系電源１ＡからＡ系電源切換装置３Ａへ電源を送り出す回路が切断される。即ち、Ａ系電源１ＡからＡ系電源切換装置３Ａへの電力供給が停止する。Ｂ系開閉器２１ｂを開放すると、Ｂ系電源１ＢからＡ系電源切換装置３Ａへ電源を送り出す回路が切断される。即ち、Ｂ系電源１ＢからＡ系電源切換装置３Ａへの電力供給が停止する。
【００１７】
Ａ系電源切換装置３Ａは、Ａ系電源１Ａ又はＢ系電源１Ｂのいずれかを選択する。Ａ系電源切換装置３Ａは、選択した電源１Ａ，１ＢからＡ系負荷４Ａに電力を供給する。通常時は、Ａ系電源切換装置３Ａは、Ａ系電源１Ａを選択している。Ａ系電源切換装置３Ａは、切換動作により、Ｂ系電源１Ｂに無瞬断で切り換わる。
【００１８】
Ａ系負荷４Ａは、通常時は、Ａ系電源１ＡからＡ系電源切換装置３Ａを介して電力供給される。Ａ系電源切換装置３Ａによる電源切換により、Ｂ系電源１Ｂから電力供給される。
【００１９】
Ａ系電源切換装置３Ａは、切換回路５と、２つのコンデンサ８ａ，８ｂと、２つの電流検出器９ａ，９ｂと、２つの電圧検出器１０ａ，１０ｂと、２つの切換指令出力回路３０ａ，３０ｂとを備えている。
【００２０】
Ａ系コンデンサ８ａは、Ａ系電源１Ａから電力が入力される入力回路に設けられている。Ａ系コンデンサ８ａは、２つの端子のうち１つの端子のみがＡ系電源１Ａの入力回路に接続されている。Ａ系コンデンサ８ａは、Ａ系電源１Ａから入力される入力電源の短絡電流を検出するために設けられている。Ａ系コンデンサ８ａは、Ａ系電源１Ａから入力される電力により充電される。Ａ系電源１Ａから交流電力が入力される電源入力側に短絡事故等が発生した場合、Ａ系コンデンサ８ａは、事故点に向けて放電電流を流す。即ち、Ａ系コンデンサ８ａは、Ａ系電源１Ａの電源入力側に事故等が発生すると、放電する。
【００２１】
Ｂ系コンデンサ８ｂは、Ｂ系電源１Ｂから電力が入力される入力回路に設けられている。Ｂ系コンデンサ８ｂは、２つの端子のうち１つの端子のみがＢ系電源１Ｂの入力回路に接続されている。Ｂ系コンデンサ８ｂは、Ｂ系電源１Ｂから入力される入力電源の短絡電流を検出するために設けられている。Ｂ系コンデンサ８ｂは、Ｂ系電源１Ｂから入力される電力により充電される。Ｂ系電源１Ｂから交流電力が入力される電源入力側に短絡事故等が発生した場合、Ｂ系コンデンサ８ｂは、事故点に向けて放電電流を流す。即ち、Ｂ系コンデンサ８ｂは、Ｂ系電源１Ｂの電源入力側に事故等が発生すると、放電する。
【００２２】
Ａ系電流検出器９ａは、Ａ系コンデンサ８ａの放電電流を計測する。Ａ系電流検出器９ａは、計測した電流値を電流信号ＳＩａに変換して、Ａ系切換指令出力回路３０ａに出力する。
【００２３】
Ｂ系電流検出器９ｂは、Ｂ系コンデンサ８ｂの放電電流を計測する。Ｂ系電流検出器９ｂは、計測した電流値を電流信号ＳＩｂに変換して、Ｂ系切換指令出力回路３０ｂに出力する。
【００２４】
Ａ系電圧検出器１０ａは、Ａ系電源１Ａから入力される電圧値（Ａ系入力電源電圧）を計測する。Ａ系電圧検出器１０ａは、計測した電圧値を電圧信号ＳＶａに変換して、Ａ系切換指令出力回路３０ａに出力する。
【００２５】
Ｂ系電圧検出器１０ｂは、Ｂ系電源１Ｂから入力される電圧値（Ｂ系入力電源電圧）を計測する。Ｂ系電圧検出器１０ｂは、計測した電圧値を電圧信号ＳＶｂに変換して、Ｂ系切換指令出力回路３０ｂに出力する。
【００２６】
Ａ系切換指令出力回路３０ａは、Ａ系電源１ＡからＢ系電源１Ｂに電源切換するための切換指令ＳＣａを出力する。Ａ系切換指令出力回路３０ａは、Ａ系電流検出器９ａから入力された電流信号ＳＩａ及びＡ系電圧検出器１０ａから入力された電圧信号ＳＶａに基づいて、切換指令ＳＣａを生成する。
【００２７】
Ｂ系切換指令出力回路３０ｂは、Ｂ系電源１ＢからＡ系電源１Ａに電源切換するための切換指令ＳＣｂを出力する。Ｂ系切換指令出力回路３０ｂは、Ｂ系電流検出器９ｂから入力された電流信号ＳＩｂ及びＢ系電圧検出器１０ｂから入力された電圧信号ＳＶｂに基づいて、切換指令ＳＣｂを生成する。
【００２８】
切換回路５は、機械式スイッチ６と、２つのサイリスタスイッチ７ａ，７ｂとで構成されている。切換回路５は、Ａ系切換指令出力回路３０ａから入力される切換指令ＳＣａによりＡ系電源１ＡからＢ系電源１Ｂに電源切換動作をする。切換回路５は、Ｂ系切換指令出力回路３０ｂから入力される切換指令ＳＣｂによりＢ系電源１ＢからＡ系電源１Ａに電源切換動作をする。
【００２９】
機械式スイッチ６は、２系統の電源１Ａ，１Ｂを切換えるための機械式に動作するスイッチである。
【００３０】
２つのサイリスタスイッチ７ａ，７ｂは、機械式スイッチ６の切換を補完するための静止型のスイッチである。Ａ系サイリスタスイッチ７ａは、切換時に、Ａ系電源１Ａからの電力をＡ系負荷４Ａに供給する回路を構成する。Ｂ系サイリスタスイッチ７ｂは、切換時に、Ｂ系電源１Ｂからの電力をＡ系負荷４Ａに供給する回路を構成する。
【００３１】
図２は、本実施形態に係る切換指令出力回路３０ａ，３０ｂの構成を示す構成図である。Ｂ系切換指令出力回路３０ｂは、Ａ系切換指令出力回路３０ａと同様に構成されているため、説明を省略する。
【００３２】
Ａ系切換指令出力回路３０ａは、不足電圧検出器３２と、電流変換器３３と、事故電流設定器３４と、比較器３５と、ＮＯＴ回路３６と、ＡＮＤ回路３７とを備えている。
【００３３】
不足電圧検出器３２には、Ａ系電圧検出器１０ａから入力されたＡ系電源１Ａから入力される電圧値を計測するための電圧信号ＳＶａが入力される。不足電圧検出器３２は、電圧信号ＳＶａが示す電圧値が所定値を下回る場合、Ｈレベルの信号をＡＮＤ回路３７に出力する。不足電圧検出器３２は、電圧信号ＳＶａが示す電圧値が所定値を下回らない場合、Ｌレベルの信号をＡＮＤ回路３７に出力する。
【００３４】
電流変換器３３には、Ａ系電流検出器９ａから入力されたＡ系コンデンサ８ａの放電電流を計測するための電流信号ＳＩａが入力される。電流変換器３３は、入力された電流信号ＳＩａを計測値に変換して、比較器３５に出力する。
【００３５】
事故電流設定器３４には、短絡電流又は地絡電流などの事故電流を検出するための設定値Ｉｓ＊が設定されている。設定値Ｉｓ＊は、Ａ系電流検出器９ａによる計測値が事故電流であると判断する下限の基準値である。即ち、電流変換器３３から入力される計測値が設定値Ｉｓ＊を上回る場合は、Ａ系切換指令出力回路３０ａは、事故が発生したと判断する。事故電流設定器３４は、設定値Ｉｓ＊を比較器３５に出力する。
【００３６】
比較器３５には、電流変換器３３から入力された計測値及び事故電流設定器３４から入力された設定値Ｉｓ＊が入力される。比較器３５は、電流変換器３３から入力された計測値が事故電流設定器３４から入力された設定値Ｉｓ＊よりも大きい場合、ＮＯＴ回路３６にＨレベルの信号を出力する。比較器３５は、電流変換器３３から入力された計測値が事故電流設定器３４から入力された設定値Ｉｓ＊以下の場合、ＮＯＴ回路３６にＬレベルの信号を出力する。
【００３７】
ＮＯＴ回路３６は、比較器３５から入力された信号を論理否定（反転）して、ＡＮＤ回路３７に出力する。即ち、ＮＯＴ回路３６は、比較器３５からＬレベルの信号が入力されると、Ｈレベルの信号を出力する。また、ＮＯＴ回路３６は、比較器３５からＨレベルの信号が入力されると、Ｌレベルの信号を出力する。ＮＯＴ回路３６から出力されるＬレベルの信号は、Ａ系切換指令出力回路３０ａから切換指令ＳＣａが出力されることを阻止する信号である。
【００３８】
ＡＮＤ回路３７は、不足電圧検出器３２から入力される信号とＮＯＴ回路３６から入力される信号との論理積を演算する。ＡＮＤ回路３７は、不足電圧検出器３２から入力される信号とＮＯＴ回路３６から入力される信号が共にＨレベルの場合、切換指令ＳＣａを切換回路５に出力する。ＡＮＤ回路３７は、不足電圧検出器３２から入力される信号とＮＯＴ回路３６から入力される信号のいずれか１つ信号がＬレベルの場合、切換指令ＳＣａを出力しない。
【００３９】
次に、Ａ系電源切換装置３Ａの動作について説明する。
【００４０】
まず、Ａ系電源切換装置３Ａは、Ａ系電源１ＡからＡ系負荷４Ａに給電している状態であるとする。この状態から何らかの理由によりＡ系フィーダー盤２ＡのＡ系開閉器２１ａが開放した場合を想定する。
【００４１】
Ａ系開閉器２１ａが開放すると、Ａ系電源１Ａの出力母線であるＡ系母線が電源切換装置３Ａから切り離される。これにより、電源切換装置３ＡのＡ系入力電源電圧が低下する。Ａ系入力電源電圧が低下すると、Ａ系電圧検出器１０ａを介して、Ａ系切換指令出力回路３０ａは、不足電圧検出器３２が動作する。このとき、Ａ系コンデンサ８ａから放電電流は流れないため、電源切換装置３Ａは、切換指令ＳＣａを切換回路５に出力する。
【００４２】
切換回路５は、切換指令ＳＣａを受信すると、Ａ系電源１ＡからＢ系電源１Ｂに電源切換えするための動作を開始する。具体的には、切換指令ＳＣａは、機械式スイッチ６をＢ系電源１Ｂの入力電源側に切換え、Ａ系サイリスタスイッチ７ａのオン指令を停止し、Ｂ系サイリスタスイッチ７ｂにオン指令を与える。
【００４３】
機械式スイッチ６は、Ａ系電源１ＡからＢ系電源１Ｂへの切換動作に所定時間を要する。このため、機械式スイッチ６の主接点がＡ系電源１Ａから切り離される開極時間までは、Ｂ系サイリスタスイッチ７ｂもオンしている。このためＡ系電源とＢ系電源が、電源切換装置３Ａの内部では、２つの系統の電源１Ａ，１Ｂがラップした状態となる。しかし、この場合のケースでは、Ａ系フィーダー盤２Ａ内のＡ系開閉器２１ａが開放しているため、実際にＡ系電源１Ａの出力母線とＢ系電源１Ｂの出力母線がラップすることは無い。
【００４４】
切換動作が進み、機械式スイッチ６の主接点がＡ系電源１Ａから切り離され、Ｂ系電源１Ｂに接続されるまでの時間は、Ｂ系サイリスタスイッチ７ｂのみを介し、Ａ系負荷４Ａへの給電を継続している状態である。
【００４５】
さらに切換動作が進み、機械式スイッチ６の主接点がＢ系電源１Ｂ側となると、Ａ系負荷４Ａは、機械式スイッチ６を介してＢ系電源１Ｂから給電される。これにより、Ａ系電源切換装置３Ａの電源切換動作は完了する。
【００４６】
このようにして、Ａ系電源切換装置３Ａは、Ａ系入力電源電圧の不足電圧によるＡ系電源１ＡからＢ系電源１Ｂへの自動電源切換を行う。同様に、Ｂ系電源１ＢからＡ系負荷４Ａに給電している状態で、Ａ系フィーダー盤２ＡのＢ系開閉器２１ｂが開放した場合も、Ａ系電源切換装置３Ａは、Ｂ系切換指令出力回路３０ｂから出力される切換指令ＳＣｂにより、Ｂ系電源１ＢからＡ系電源１ＡへのＢ系入力電源電圧の不足電圧による自動電源切換を行う。これにより、Ａ系電源切換装置３Ａは、Ａ系電源１ＡとＢ系電源の相互の電源切換を無瞬断で行う。
【００４７】
次に、Ａ系電源切換装置３Ａは、Ａ系電源１ＡからＡ系負荷４Ａに給電している状態であるとする。また、Ｂ系電源切換装置３Ｂは、Ｂ系電源１ＢからＢ系負荷４Ｂに給電している状態であるとする。この状態で、Ａ系フィーダー盤２ＡのＡ系開閉器２１ａとＡ系電源切換装置３Ａとの間で短絡事故が発生した場合を想定する。
【００４８】
短絡事故は、短絡点で低インピーダンス回路となる。このことから、Ａ系電源１Ａは、短絡点に大きな事故電流を流す。また、短絡点では、電圧が喪失する。
【００４９】
短絡点で電圧が喪失することにより、Ａ系電圧検出器１０ａにより計測されるＡ系入力電源電圧は低下する。これにより、Ａ系電源切換装置３ＡのＡ系切換指令出力回路３０ａの不足電圧検出器３２は、不足電圧を検出する。従って、不足電圧検出器３２は、Ｈレベルの信号をＡＮＤ回路３７に出力する。
【００５０】
一方、Ａ系電源１Ａの電源入力側に設けられたＡ系コンデンサ８ａは、短絡点が低インピーダンス回路になっていることから、充電していた電荷を短絡点に向かって放電する。これにより、Ａ系コンデンサ８ａから短絡点に向かって放電電流が流れる。この放電電流により、Ａ系電流検出器９ａは、電流信号ＳＩａをＡ系切換指令出力回路３０ａの電流変換器３３に出力する。
【００５１】
比較器３５は、電流変換器３３により電流信号ＳＩａから変換されたＡ系電流検出器９ａの計測値が事故電流設定器３４の設定値Ｉｓ＊を上回ると、Ｈレベルの信号をＮＯＴ回路３６に出力する。比較器３５から出力されたＨレベルの信号は、ＮＯＴ回路３６により、Ｌレベルの信号に反転する。従って、ＡＮＤ回路３７は、ＮＯＴ回路３６からの信号がＬレベルの信号であるため、不足電圧検出器３２からＨレベルの信号が入力されても、Ｌレベルの信号を出力することになる。即ち、Ａ系切換指令出力回路３０ａは、コンデンサ８ａの放電電流が設定値Ｉｓ＊を上回ると、事故が発生したと判断して、切換指令ＳＣａの出力を阻止するための信号を生成する。よって、Ａ系切換指令出力回路３０ａは、切換指令ＳＣａを出力しない。
【００５２】
これにより、Ａ系電源１Ａを選択しているＡ系電源切換装置３Ａは、Ａ系入力電源電圧の不足電圧を検出しても、電源切換動作を行わない。従って、Ｂ系電源１Ｂを選択しているＢ系電源切換装置３Ｂは、Ｂ系負荷４Ｂに短絡事故の影響を与えることはない。
【００５３】
同様に、Ａ系電源切換装置３ＡがＢ系電源１Ｂを選択している場合も、Ｂ系入力電源電圧の不足電圧を検出しても、Ｂ系電源１Ｂの電源入力側の系統事故の発生を検出すると、Ｂ系切換指令出力回路３０ｂによる切換指令ＳＣｂの出力は阻止される。従って、Ａ系電源切換装置３Ａは、電源切換動作を行わない。
【００５４】
本実施形態によれば、電源切換装置３Ａ，３Ｂの電源入力側に設けられたコンデンサ８ａ，８ｂの放電電流を計測することで、電源切換装置３Ａ，３Ｂの電源入力側の短絡等の系統事故を検出することができる。このように系統事故の検出することにより、電源切換装置３Ａ，３Ｂは、電源切換動作をロックすることで、事故が発生していないもう一方の系統に事故が波及することを防止することができる。
【００５５】
また、１つの電源切換装置３Ａ，３Ｂに対して、Ａ系電源１Ａ及びＢ系電源１Ｂのそれぞれの事故電流を検出するために、２つのコンデンサ８ａ，８ｂ及び２つの電流検出器９ａ，９ｂを設けることで、Ａ系又はＢ系のどちらか一方の系の事故電流が検出できなくなっても、もう片方の系の事故電流は検出することができる。
【００５６】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る電源切換装置３Ａ１，３Ｂ１の適用された電源系統の構成を示す構成図である。
【００５７】
本実施形態に係る電力系統システムは、図１に示す第１の実施形態に係る電力系統システムにおいて、電源切換装置３Ａ，３Ｂをそれぞれ電源切換装置３Ａ１，３Ｂ１に代えたものである。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
【００５８】
電源切換装置３Ａ１は、第１の実施形態に係る電源切換装置３Ａにおいて、切換指令出力回路３０ａ，３０ｂをそれぞれ切換指令出力回路３０ａ１，３０ｂ１に代え、２つのコンデンサ８ａ，８ｂを１つのコンデンサ８に代え、２つの電流検出器９ａ，９ｂを１つの電流検出器９に代えたものである。その他の点は、第１の実施形態に係る電源切換装置３Ａと同様である。
【００５９】
コンデンサ８は、切換回路５から出力された電力がＡ系負荷４Ａに供給される出力回路に設けられている。コンデンサ８は、２つの端子のうち１つの端子のみが切換回路５の出力回路に接続されている。コンデンサ８は、Ａ系電源１Ａ又はＢ系電源１Ｂから入力される入力電源の短絡電流を検出するために設けられている。コンデンサ８は、切換回路５から出力される電力により充電される。即ち、コンデンサ８は、Ａ系電源１Ａ又はＢ系電源１Ｂから入力される電力により充電される。Ａ系電源１Ａ又はＢ系電源１Ｂから交流電力が電源入力側に短絡事故等が発生した場合、コンデンサ８は、機械式スイッチ６を介して、放電される。その他の点は、第１の実施形態に係るコンデンサ８ａ，８ｂと同様である。
【００６０】
電流検出器９は、コンデンサ８の放電電流を計測する。電流検出器９は、計測した電流値を電流信号ＳＩに変換して、２つの切換指令出力回路３０ａ１，３０ｂ１に出力する。
【００６１】
図４は、本実施形態に係る切換指令出力回路３０ａ１，３０ｂ１の構成を示す構成図である。Ｂ系切換指令出力回路３０ｂ１は、Ａ系切換指令出力回路３０ａ１と同様に構成されているため、説明を省略する。
【００６２】
Ａ系切換指令出力回路３０ａ１は、図２に示すＡ系切換指令出力回路３０ａにおいて、電流変換器３３を電流変換器３３−１に代えたものである。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
【００６３】
電流変換器３３−１には、電流検出器９から入力されたコンデンサ８の放電電流を計測するための電流信号ＳＩが入力される。電流変換器３３−１は、入力された電流信号ＳＩを計測値に変換して、比較器３５に出力する。即ち、比較器３５は、コンデンサ８の放電電流の計測値と事故電流設定器３４から入力された設定値Ｉｓ＊とを比較することで、Ａ系切換指令出力回路３０ａから出力される切換指令ＳＣａを阻止するための信号を生成する。
【００６４】
本実施形態によれば、電源切換装置３Ａ１，３Ｂ１の出力側に設けられたコンデンサ８の放電電流を計測することで、電源切換装置３Ａ１，３Ｂ１の電源入力側の短絡等の系統事故を検出することができる。これにより、電源切換装置３Ａ１，３Ｂ１は、系統事故の検出により、電源切換動作をロックすることで、事故が発生していないもう一方の系統に事故が波及することを防止することができる。
【００６５】
また、１つの電源切換装置３Ａ１，３Ｂ１に対して、Ａ系電源１Ａ及びＢ系電源１Ｂの事故電流を共に検出するために、両系統に共通の１つのコンデンサ８及び１つの電流検出器９を設けている。このように、電源切換装置３Ａ１，３Ｂ１は、第１の実施形態に係る電源切換装置３Ａ，３Ｂよりも構成部品を少なくしても、第１の実施形態と同様に、Ａ系及びＢ系の両電源系統の系統事故を検出することができる。
【００６６】
（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態に係る電源切換装置３Ａ２，３Ｂ２の適用された電源系統の構成を示す構成図である。
【００６７】
本実施形態に係る電力系統システムは、図３に示す第２の実施形態に係る電力系統システムにおいて、電源切換装置３Ａ１，３Ｂ１をそれぞれ電源切換装置３Ａ２，３Ｂ２に代えたものである。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
【００６８】
電源切換装置３Ａ２は、第２の実施形態に係る電源切換装置３Ａ１において、切換指令出力回路３０ａ１，３０ｂ１をそれぞれ切換指令出力回路３０ａ２，３０ｂ２に代え、電流検出器９を電流検出器９Ｕに代えたものである。その他の点は、第２の実施形態に係る電源切換装置３Ａ１と同様である。
【００６９】
電流検出器９Ｕは、コンデンサ８よりも切換回路５側に設けられている。電流検出器９Ｕは、コンデンサ８の放電電流を検出するために、電源切換装置３Ａ２の出力電流を計測する。電源入力側に短絡事故等が発生した場合、この出力電流には、コンデンサ８の放電電流も含まれる。電流検出器９Ｕは、計測した電流値を電流信号ＳＩ２に変換して、２つの切換指令出力回路３０ａ２，３０ｂ２に出力する。
【００７０】
図６は、本実施形態に係る切換指令出力回路３０ａ２，３０ｂ２の構成を示す構成図である。Ｂ系切換指令出力回路３０ｂ２は、Ａ系切換指令出力回路３０ａ２と同様に構成されているため、説明を省略する。
【００７１】
Ａ系切換指令出力回路３０ａ２は、図４に示すＡ系切換指令出力回路３０ａ１において、電流変換器３３−１を電流変換器３３−２に代え、事故電流設定器３４−１を事故電流設定器３４−２に代えたものである。その他の点は、第２の実施形態と同様である。
【００７２】
電流変換器３３−２には、電流検出器９Ｕから入力されたコンデンサ８の放電電流を計測するための電流信号ＳＩ２が入力される。電流変換器３３−１は、入力された電流信号ＳＩ２を計測値に変換して、比較器３５に出力する。即ち、比較器３５は、Ａ系負荷４Ａに流れる負荷電流の計測値と事故電流設定器３４−２から入力された設定値Ｉｓ２＊とを比較することで、Ａ系切換指令出力回路３０ａから出力される切換指令ＳＣａを阻止するための信号を生成する。
【００７３】
事故電流設定器３４−２は、第２の実施形態に係る設定値Ｉｓ＊よりも大きい設定値Ｉｓ２＊が設定されている。電流検出器９Ｕは、コンデンサ８の放電電流に加え、切換回路５の出力電流も検出しているからである。その他の点は、第１の実施形態に係る事故電流設定器３４−１と同様である。
【００７４】
本実施形態によれば、第２の実施形態に係る電流検出器９の代わりに電流検出器９Ｕを用いても、第２の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００７５】
また、電流検出器９Ｕは、正常時では、Ａ系負荷４Ａの負荷電流を計測している。このため、電流検出器９Ｕは、電源切換装置３Ａ２の負荷電流検出器として機能を共用させることができる。これにより、電源切換装置３Ａ２は、別途で負荷電流検出器を設ける必要がない。
【００７６】
なお、第３の実施形態に係るコンデンサ８は、第２の実施形態に係るコンデンサ８の容量よりも大きい容量にしてもよい。これにより、電源切換装置３Ａ２は、事故の検出（コンデンサ８の放電電流の検出）の精度を高めることができる。
【００７７】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１Ａ…Ａ系電源、１Ｂ…Ｂ系電源、２Ａ…Ａ系フィーダー盤、２Ｂ…Ｂ系フィーダー盤、３Ａ…Ａ系電源切換装置、３Ｂ…Ｂ系電源切換装置、４Ａ…Ａ系負荷、４Ｂ…Ｂ系負荷、５…切換回路、６…機械式スイッチ、７ａ…Ａ系サイリスタスイッチ、７ｂ…Ｂ系サイリスタスイッチ、８ａ…Ａ系コンデンサ、８ｂ…Ｂ系コンデンサ、９ａ…Ａ系電流検出器、９ｂ…Ｂ系電流検出器、１０ａ…Ａ系電圧検出器、１０ｂ…Ｂ系電圧検出器、２１ａ…Ａ系開閉器、２１ｂ…Ｂ系開閉器、３０ａ…Ａ系切換指令出力回路、３０ｂ…Ｂ系切換指令出力回路。
【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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【図６】
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