(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受電母線であり複数の相からなる第１の系統のそれぞれの相に接続された第１の開閉器、この第１の開閉器と受電母線であり複数の相からなる第２の系統のそれぞれの相に接続された第２の開閉器、上記第１の開閉器に遮断指令を出力し、上記第１の系統のそれぞれの相に接続された第１の開閉器のいずれか一つが遮断したことを検出してから上記第２の開閉器に閉極指令を出力して、上記第１の開閉器と上記第２の開閉器との間に接続された負荷の受電系統を上記第１の系統から上記第２の系統へ切り換える切換制御部を備えたことを特徴とする電源切換装置。
【請求項２】
切換制御部は、第１の系統のそれぞれの相に接続された第１の開閉器のいずれか一つが遮断したことを検出してから所定の時間経過しても他の第１の開閉器が遮断しなかった場合、第２の開閉器に開極指令を出力すると共に上記第１の開閉器に閉極指令を出力することを特徴とする請求項１記載の電源切換装置。
【請求項３】
第２の開閉器に直列に接続された第３の開閉器を有し、切換制御部は、第１の系統のそれぞれの相に接続された第１の開閉器のいずれか一つが遮断したことを検出してから所定時間経過しても他の第１の開閉器が遮断しなかった場合、第３の開閉器に開極指令を出力することを特徴とする請求項１記載の電源切換装置。
【請求項４】
受電母線である第１の系統に接続された第１の開閉器、この第１の開閉器と受電母線である第２の系統との間に接続された第２の開閉器、上記第１の開閉器に開極指令を出力し上記第１の開閉器の開極動作開始を検出してから上記第２の開閉器に閉極指令を出力して、上記第１の開閉器と上記第２の開閉器との間に接続された負荷の受電系統を上記第１の系統から上記第２の系統へ切り換える切換制御部とを備えたことを特徴とする電源切換装置。
【請求項５】
受電母線である第１の系統に接続された第１の開閉器、この第１の開閉器と受電母線である第２の系統との間に接続された第２の開閉器、上記第１の開閉器の遮断時刻と上記第２の開閉器の投入時刻との時間差が最小となるように上記第１の開閉器に開極指令、上記第２の開閉器に閉極指令をそれぞれ出力して、上記第１の開閉器と上記第２の開閉器との間に接続された負荷の受電系統を上記第１の系統から上記第２の系統へ切り換える切換制御部とを備えたことを特徴とする電源切換装置。
【請求項６】
第２の開閉器は二つの可動電極を有し、上記二つの可動電極のいずれか一方が閉極方向に動作しても、他方が開極方向に動作することにより開極状態を維持できることを特徴とする請求項１または４に記載の電源切換装置。
【請求項７】
第１及び第２の開閉器は、開閉動作の駆動源として電磁反発力を用いると共に、閉極状態または開極状態を保持する機構として皿バネを用いたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電源切換装置。
【請求項８】
第１及び第２の開閉器は、遮断機能を有するものであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電源切換装置。
【請求項９】
第２の開閉器は固定電極と可動電極を有し、上記可動電極に、上記固定電極と上記可動電極との接点間距離を保持するストッパーを設けたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電源切換装置。
【請求項１０】
複数の相からなる第１の系統のそれぞれの相に接続された第１の開閉器に開極指令を出力し、第１の開閉器のいずれか一つが遮断したことを検出してから上記複数の第１の開閉器と第２の系統のそれぞれの相に接続された第２の開閉器に閉極指令を出力して、上記第１の開閉器と上記第２の開閉器との間に接続された負荷の受電系統を上記第１の系統から上記第２の系統へ切り換えることを特徴とする電源切換方法。
【請求項１１】
第１の開閉器のいずれか一つが遮断したことを検出してから所定時間経過しても他の第１の開閉器が遮断しなかった場合、第２の開閉器に開極指令を出力すると共に第１の開閉器に閉極指令を出力することを特徴とする請求項１０記載の電源切換方法。
【請求項１２】
第１の系統に接続された第１の開閉器に開極指令を出力し、上記第１の開閉器の開極動作開始を検出してから、上記第１の開閉器と第２の系統に接続された第２の開閉器に閉極指令を出力して、上記第１の開閉器と上記第２の開閉器との間に接続された負荷の受電系統を上記第１の系統から上記第２の系統へ切り換えることを特徴とする電源切換方法。
【請求項１３】
第１の系統に接続された第１の開閉器の遮断時刻と第２の系統に接続された第２の開閉器の投入時刻との時間差が最小となるように上記第１の開閉器に開極指令、上記第２の開閉器に閉極指令をそれぞれ出力して、上記第１の開閉器と上記第２の開閉器との間に接続された負荷の受電系統を上記第１の系統から上記第２の系統へ切り換えることを特徴とする電源切換方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電力会社から電力供給される商用電源系統などの第１の系統と、自家用発電設備から電力供給される第２の系統とを切り換えて、負荷に電力を供給するために用いる電源切換装置及びその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１７は、電力系統及び従来の電源切換装置を示す図である。図において、１は例えば電力会社から電力供給される商用電源、２は例えば自家用発電機であり、商用電源１から電力供給される母線Ａを中心とした第１の系統、自家用発電機２から供給される母線Ｃを中心とした第２の系統とが構成されている。３は遮断器、４はトランス、５は母線Ａと母線Ｃとの間に接続され、第１の系統と第２の系統とを切り換える電源切換装置であり、第１の系統側に接続された第１の開閉器５ａと第２の系統側に接続された第２の開閉器５ｂとから構成されている。なお、第１及び第２の系統が複数の相で構成されている場合は、それぞれの相に第１の開閉器５ａ、第２の開閉器５ｂが接続されている。６は例えばモーターなどの負荷であり受電側である母線Ｂを介して接続されている。また図１８は、従来の電源切換装置における第１の開閉器、第２の開閉器の動作及び負荷への通電状態を示す図である。
【０００３】
このような２系統受電の電源切換換装置である第１の開閉器５ａや第２の開閉器５ｂには、機械式スイッチや静止型の半導体スイッチなどが用いられている。従来の機械式スイッチには、気中開閉器、真空開閉器、ガス開閉器などがあり、その駆動部には、バネの蓄積力を利用したものが一般的である。このようなバネの蓄積力を利用したものは、例えば特開平５−１９００６３号公報に開示されているものがある。
【０００４】
次に動作を説明する。負荷６への電力が第１の系統である商用電源１から供給されている場合、電源切換装置５の第１の開閉器５ａは閉極状態、第２の開閉器５ｂは開極状態である。次に、この状態で負荷６への電力供給を第１の系統である商用電源１から第２の系統である自家発電機２に切り換える。まず、図示しない制御部から第１の開閉器５ａに開極指令を送り、第１の開閉器５ａを駆動する。第１の系統が複数の相から構成されている場合は、全ての相同時に開極指令が出力される。次に、第１の開閉器５ａの開極が完了し負荷６が第１の系統の全ての相から切り離されたことを確認してから、第２の開閉器５ｂに図示しない制御部から閉極指令を送り、第２の開閉器５ｂを駆動する。第２の系統が複数の相から構成されている場合は、全ての相同時に閉極指令が出力される。第２の開閉器５ｂの閉極が完了すると、自家発電機２から負荷６への電力供給が開始される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の電源切換装置は、第１の系統から第２の系統に切り換える際に、負荷が第１の系統にも第２の系統にも接続されない無電状態が長いという問題点があった。
【０００６】
図１９は、電子機器の瞬停影響度を示す図である。医用電子機器、パソコン、高圧放電ランプ、可変速モータなど昨今の電子機器においては、図に示すように、電圧の低下継続時間が０．０１秒から０．２秒と非常に短い時間で影響が出てくることが分かる。即ち、負荷が第１の系統にも第２の系統にも接続されない無電状態が長いということは昨今の電子機器においては致命的であると言える。
【０００７】
従来の電源切換装置は、開閉駆動源としてばねの蓄積力を利用した機械式スイッチが主流であるが、これは開極に１０ｍｓ、閉極に数１０ｍｓという長い時間を要する。このため、切換時に負荷が電源から切り離されてしまう時間が数百ｍｓにも達していた。
【０００８】
これを解決するために、例えば特開平９−３２６２２２号公報に開示されているような、開閉駆動源として電磁反発力を利用した機械式高速スイッチを上述のような従来例に適用することも考えられる。しかし、単にこのような高速スイッチを適用しても、従来の電源切換装置は、図１８に示すように第１の開閉器５ａの開極が完了し、負荷６が第１の系統の全ての相から切り離されたことを確認してから第２の開閉器５ｂを駆動させるので、切り換え時間はやはり長いという問題点があった。また、切換動作に不具合が生じた場合、二つの系統に接続してしまう問題もあった。
【０００９】
一方、事故などによる電圧低下時に瞬時に電源を切換える必要がある場合には、静止型の半導体スイッチ等がよく用いられる。静止型の半導体スイッチには、サイリスタ、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラモードトランジスタ）、ＧＴＯ（ゲートターンオフサイリスタ）などがある。これらを電源切換装置に使うことも可能であるが、半導体スイッチは、通電によるワットロスがあるという問題がある。これにより温度上昇を下げるための冷却設備なども必要で、高価で、大きなスペースが必要であるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、２系統受電の電源切換を高速かつ確実に行うことができ、安価に構成できる電源切換装置及び電源切換方法を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電源切換装置は、受電母線であり複数の相からなる第１の系統のそれぞれの相に接続された第１の開閉器、この第１の開閉器と受電母線であり複数の相からなる第２の系統のそれぞれの相に接続された第２の開閉器、第１の開閉器に開極指令を出力し、第１の系統のそれぞれの相に接続された第１の開閉器のいずれか一つが遮断したことを検出してから第２の開閉器に閉極指令を出力して、第１の開閉器と第２の開閉器との間に接続された負荷の受電系統を第１の系統から第２の系統へ切り換える切換制御部を備えたものである。
【００１２】
また、切換制御部は、第１の系統のそれぞれの相に接続された第１の開閉器のいずれか一つが遮断したことを検出してから所定の時間経過しても他の第１の開閉器が遮断しなかった場合、第２の開閉器に開極指令を出力すると共に第１の開閉器に閉極指令を出力するものである。
【００１３】
また、第２の開閉器に直列に接続された第３の開閉器を有し、切換制御部は、第１の系統のそれぞれの相に接続された第１の開閉器のいずれか一つが遮断したことを検出してから所定時間経過しても他の第１の開閉器が遮断しなかった場合、第３の開閉器に開極指令を出力するものである。
【００１４】
また、受電母線である第１の系統に接続された第１の開閉器、この第１の開閉器と受電母線である第２の系統との間に接続された第２の開閉器、第１の開閉器に開極指令を出力し第１の開閉器の開極動作開始を検出してから第２の開閉器に閉極指令を出力して、第１の開閉器と第２の開閉器との間に接続された負荷の受電系統を第１の系統から第２の系統へ切り換える切換制御部とを備えたものである。
【００１５】
また、受電母線である第１の系統に接続された第１の開閉器、この第１の開閉器と受電母線である第２の系統との間に接続された第２の開閉器、第１の開閉器の遮断時刻と第２の開閉器の投入時刻との時間差が最小となるように第１の開閉器に開極指令、第２の開閉器に閉極指令をそれぞれ出力して、第１の開閉器と第２の開閉器との間に接続された負荷の受電系統を第１の系統から第２の系統へ切り換える切換制御部とを備えたものである。
【００１６】
また、第２の開閉器は二つの可動電極を有し、二つの可動電極のいずれか一方が閉極方向に動作しても、他方が開極方向に動作することにより開極状態を維持できるものである。
【００１７】
また、第１及び第２の開閉器は、開閉動作の駆動源として電磁反発力を用いると共に、閉極状態または開極状態を保持する機構として皿バネを用いたものである。
【００１８】
また、第１及び第２の開閉器は、遮断機能を有するものである。
【００１９】
また、第２の開閉器は固定電極と可動電極を有し、可動電極に、固定電極と可動電極との接点間距離を保持するストッパーを設けたものである。
【００２０】
また、この発明に係る電源切換方法は、複数の相からなる第１の系統のそれぞれの相に接続された第１の開閉器に開極指令を出力し、第１の開閉器のいずれか一つが遮断したことを検出してから複数の第１の開閉器と第２の系統のそれぞれの相に接続された第２の開閉器に閉極指令を出力して、第１の開閉器と第２の開閉器との間に接続された負荷の受電系統を第１の系統から第２の系統へ切り換えるものである。
【００２１】
また、第１の開閉器のいずれか一つが遮断したことを検出してから所定時間経過しても他の第１の開閉器が遮断しなかった場合、第２の開閉器に開極指令を出力すると共に第１の開閉器に閉極指令を出力するものである。
【００２２】
また、第１の系統に接続された第１の開閉器に開極指令を出力し、第１の開閉器の開極動作開始を検出してから、第１の開閉器と第２の系統に接続された第２の開閉器に閉極指令を出力して、第１の開閉器と第２の開閉器との間に接続された負荷の受電系統を第１の系統から第２の系統へ切り換えるものである。
【００２３】
また、第１の系統に接続された第１の開閉器の遮断時刻と第２の系統に接続された第２の開閉器の投入時刻との時間差が最小となるように第１の開閉器に開極指令、第２の開閉器に閉極指令をそれぞれ出力して、第１の開閉器と第２の開閉器との間に接続された負荷の受電系統を第１の系統から第２の系統へ切り換えるものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による電源系統及び電源切換装置を示す構成図である。図において、１は例えば電力会社から電力供給される商用電源、２は例えば自家用発電機であり、商用電源１から電力供給される母線Ａを中心とした第１の系統、自家用発電機２から供給される母線Ｃを中心とした第２の系統とが構成されている。３は遮断器、４はトランス、５は母線Ａと母線Ｃとの間に接続され、第１の系統と第２の系統とを切り換える電源切換装置であり、第１の系統側に接続された第１の開閉器５ａ、第２の系統側に接続された第２の開閉器５ｂ、第１の開閉器５ａ、第２の開閉器５ｂの開極、閉極タイミングを制御する切換制御部５ｃ、母線Ｂの電流を検出する検出器５ｄから構成されている。第１及び第２の開閉器５ａ、５ｂは、第１及び第２の系統の複数の相のそれぞれについて接続（例えば、３相であれば開閉器も３つ）されている。６は例えばモーターなどの負荷であり母線Ｂを介して電源切換装置５に接続されている。
【００２５】
また図２は、図１の電源切換装置における切換制御部の動作を示すフローチャート、図３は第１の開閉器、第２の開閉器の動作及び負荷への通電状態を示す図、図４は、第１及び第２の系統に流れる電流波形を示す図である。
【００２６】
なお、本発明の電源切換装置に用いる第１及び第２の開閉器５ａ、５ｂは、例えば特開平９−３２６２２２号公報に開示されているような、開閉駆動源として電磁反発力を利用した高速スイッチを用いるのが有効である。図５は、第１及び第２の開閉器５ａ、５ｂを示す構成図である。図において、１０１はスイッチ、１０２は反発部、１０３ａ、１０３ｂはコイル、１０４は可動電導棒、１０５は可動電極、１０６は固定電極、１０７はストッパー、１０８は皿バネ、１０９はコイル押さえである。動作を簡単に説明する。まず、図に示すように、閉極状態でコイル１０３ａに急峻な電流が流されると、反発部１０２に電流が誘起され、コイル１０３ａとの間に反発力を生じ、この反発力で可動電導棒１０４が紙面右方向へ移動し可動電極１０５と固定電極１０６が開極する。このとき、皿バネ１０８は開極状態を保持する役目も果たす。このように、開閉駆動源として電磁反発力を用い、さらに閉極状態または開極状態を保持する機構として皿バネを用いているため、簡便な構造で高速なスイッチを実現できる。
【００２７】
次に、本発明の実施の形態１による電源切換装置の切換制御部５ｃの動作について、図１ないし図４を用いて説明する。なお、ここで言う開極及び閉極とは、開閉器の可動電極と固定電極との機械的な接離を意味するものであり、遮断及び投入とは、可動電極と固定電極との電気的な導通、非導通を意味するものである。
【００２８】
図２に示すように、まずステップＳ１で、第１及び第２の系統が連系、即ち周波数、位相、電圧が一致しているか否かを確認する。これは、もし一致しないまま第１の系統（商用電源）から第２の系統（自家用発電機）へ切り換えると、切換時に自家用発電機の回転軸に強いトルクが発生するなどして、ねじれ振動やたわみなどの許容範囲を超えて機械的なダメージを与えたり、同期はずれなどによる負荷の脱落などが生じてしまう場合があるからである。従って、ステップＳ１でＮＯの場合、ステップＳ２で、第２の系統の周波数、位相、電圧を第１の系統に合わせる作業が必要である。
【００２９】
次に、ステップＳ３で、第１の系統のそれぞれの相に接続された第１の開閉器５ａに開極指令を出力する。開極指令は全ての相同時に行われる。開極指令を出力した後、ステップＳ４で、母線Ｂに設けられた変流器などの検出器５ｄで電流を測定し、ステップＳ５で母線Ｂのいずれかの相の電流が０になったかどうかを判断する。ここで、いずれかの相の電流が０であれば、その相の第１の開閉器５ａは遮断し、第１の系統から切り離されたとする。
【００３０】
系統が複数の相から構成される場合、開極指令を全ての相で同時に行っても、同時に系統から切り離されるわけではない。これは、それぞれの相で位相差があり、電流ゼロ点を迎えないと開閉器は遮断しないためである。このメカニズムについて、３相の場合を例にとり図４を用いて説明する。図において、縦軸は電流（Ａ）、横軸は時間（ｍｓ）を表し、実線は第１相の電流波形、点線は第２相の電流波形、１点鎖線は第３相の電流波形をそれぞれ示す。
【００３１】
例えば、矢印の地点で３相同時に開極指令を行うと、まず最初に第１相が電流ゼロ点を迎え系統から切り離される。残りは第２相、第３相となり、この二つは位相差が１８０度となるので、同時に電流ゼロ点を迎え系統から切り離される。このように、開極指令を三相同時に出力しても、電流ゼロ点を迎えないと遮断しないため、位相差によりそれぞれの相で遮断時間に差ができることとなる。
【００３２】
ステップＳ５で複数の相の第１の開閉器５ａうちいずれか一つが遮断して第１の系統から切り離されたことを検出したら、ステップＳ６で第２の開閉器５ｂに閉極指令を出力する。第２の開閉器５ｂへの閉極指令は、全ての相で同時に行われる。ステップＳ７で全ての相に電圧が回復したことで第２の開閉器５ｂの投入を確認し、ステップＳ８で第１の系統から第２の系統へ負荷５の受電系統の切換が完了する。
【００３３】
この実施の形態によれば、図３に示すように、全ての相が第１の系統から切り離されることを待たずに、いずれかの相が第１の系統から切り離されたら、第２の系統の第２の開閉器５ｂへ閉極指令を出力するので、従来例と比べて、負荷がどちらの系統にも接続されない無電状態を大幅に短縮できる効果が得られる。
【００３４】
なお、上記実施の形態１では、開閉器の開閉動作を母線Ｂの電流を検出する検出器５ｄで検出したが、図６に示すように、母線Ａに接続された検出器５１ｄ、、母線Ｂに接続された検出器５２ｄ、母線Ｃに接続された検出器５３ｄの３つで行っても良い。この場合、母線Ａに接続された検出器５１ｄ及び母線Ｂに接続された検出器５２ｄで第１の開閉器５ａの遮断を検出し、母線Ｂに接続された検出器５２ｄ及び母線Ｃに接続された検出器５３ｄで第２の開閉器５ｂの投入を検出するので、開閉動作をそれぞれ２台の検出器で検出することになり、安全で確実な動作を得ることができる。
【００３５】
実施の形態２．
図７は、この発明の実施の形態２による電源切換装置の切換制御部５ｃの動作を説明するフローチャートである。なお、装置の構成は上記図１に示すものと同様である。
【００３６】
次に動作について説明する。本実施の形態では、ステップＳ１ないしステップＳ６は上記実施の形態と同一である。ステップＳ６で、第２の開閉器５ｂに閉極指令を出力した後、ステップＳ１１で、複数の相のいずれか一つの電流値が０になってから、即ち第１の開閉器５ａのいずれか一つが遮断してから所定の時間経過したか否かを判断する。
【００３７】
ここで所定の時間について、例えば３相非接地系を例に、図８を用いて説明する。図８（ａ）に示すように３相交流の場合、１相、２相、３相は、それぞれ１２０度ずつ位相がずれる。１つの相が電流ゼロ点を迎えるまでに、１／２サイクルの時間が必要であるが、他の相はその間にそれぞれ１回ずつ電流ゼロ点を迎える。つまり、１／２サイクルに４回電流ゼロ点を迎えるというものである。従って、ある電流ゼロ点から次の電流ゼロ点まで１／６サイクルである。
【００３８】
さらに、第１相が切れた後、残りの電流の位相差は１８０度となり、図８（ｂ）に示すように、第２相は本来、第１相が電流ゼロ点を迎える所から１／３サイクルで電流ゼロ点を迎える（点線）ものが１／１２サイクル早まる。一方、第３相は本来、第１相が電流ゼロ点を迎える所から１／６サイクルで電流ゼロ点を迎える（点線）ものが１／１２サイクル伸びる。そして、第２相、第３相は位相差が１８０度であるため、同時に電流ゼロ点を迎える。従って、第１の開閉器５ａのいずれか一つが遮断してから１／６＋１／１２＝１／４サイクル以内に第２相、第３相も切れるはずである。即ち、３相の場合、所定の時間とは１／４サイクルということになる。なお、１サイクルは、５０Ｈｚの東日本で２０ｍｓ、６０Ｈｚの西日本で約１６．６７ｍｓである。
【００３９】
ステップＳ１１で所定の時間経過していれば、ステップＳ１２で、検出器５ｄでもって他の相の電流値も０になったか否かを判断する。電流値が０になっていれば他の相の第１の開閉器５ａも全て正常に遮断し、第１の系統から切り離されたとして、上記実施の形態１におけるステップＳ７以降と同一の処理となる。ステップＳ１２で、電流値が０になっていなければ、他の第１の開閉器５ａは何かの異常で正常に遮断されず、第１の系統から切り離されなかったとする。既に、上記実施の形態１におけるステップＳ６で第２の開閉器５ｂに閉極指令を出力しているため、ここで何もしなければ負荷６は両方の系統に接続されてしまい非常に危険である。そこで、ステップＳ１３で、第２の開閉器５ｂに開極指令を出力すると共に、第１の開閉器５ａに閉極指令を出力して、切換前の状態に戻す。
【００４０】
以上のように、この発明の実施の形態２によれば、第１の開閉器５ａが正常に動作しなかった場合、切換前の状態に戻すことができるため、負荷６が二つの系統に同時に接続されることを防ぎ、負荷６への影響を小さくすることができる。
【００４１】
実施の形態３．
上記実施の形態２のステップＳ２２において、他の第１の開閉器５ａが遮断しなかったと判断して、第２の開閉器５ｂに開極指令を出力した場合、既に、第２の開閉器５ｂは閉極動作を開始している。このとき、運動し始めた力を抗して開極動作をさせるので、静止している電極を開極させる場合に比べて非常に大きな力を要する。そこで、本実施の形態では、第２の開閉器５ｂにおいて、固定電極も可動電極に、即ち可動電極を二つ設ける構成とした。
【００４２】
図９は、この発明の実施の形態３による電源切換装置の第２の開閉器の電極部を拡大した構成図である。図において、１０２ａ、１０２ｂは反発部、１０５ａ、１０５ｂは可動電極、１１０３ａ、１１０３ｂ、２１０３ａ、２１０３ｂはコイルである。
【００４３】
次に動作について説明する。まず最初に、可動電極１０５ｂは閉極動作をすべく、紙面上方向に移動中とする。上記実施の形態２のステップＳ２２において、他の第１の開閉器５ａが遮断しなかったと判断されると、第２の開閉器５ｂのコイル２１０３ａに急峻な電流を流し、反発部１０２ａとの間の反発力で可動電極１０５ａを紙面上方向へ移動させる。従って、可動電極１０５ｂが閉極動作をすべく可動電極１０５ａに近づいてきても、可動電極１０５ａも移動するので、少ない力で開極状態を維持することが可能である。
【００４４】
実施の形態４．
上述したように、上記実施の形態２のステップＳ２２において、他の第１の開閉器５ａが遮断しなかったと判断して、第２の開閉器５ｂに開極指令を出力した場合、既に、第２の開閉器５ｂは閉極動作を開始している。このとき、運動し始めた力を抗して開極動作をさせるので、静止している電極を開極させる場合に比べて非常に大きな力を要する。そこで、本実施の形態では、第１及び第２の開閉器を２段に構成するものである。
【００４５】
図１０は、この発明の実施の形態４による電源切換装置を示す構成図である。図において、５ｅは第２の開閉器５ｂに直列に接続された第３の開閉器、５ｆは第１の開閉器５ａに直列に接続された第３の開閉器である。
【００４６】
次に動作について説明する。ここで、第１及び第３の開閉器５ａ、５ｅ、５ｆは閉極状態、第２の開閉器５ｂが開極状態である。まず、上記実施の形態１のステップＳ１ないしステップＳ６と同様に、第１の開閉器５ａに開極指令を出力し、複数の相のいずれか一つの電流値が０になったら第２の開閉器５ｂに閉極指令を出力する。そして、他の相の電流値が０にならなかった場合、他の相に接続されている第１の開閉器５ａは正常に遮断しなかったとして、第３の開閉器５ｅに開極指令を切換制御部５ｃから出力する。
【００４７】
このように、既に第２の開閉器５ｂに閉極指令が出力されていても、第３の開閉器５ｅに開極指令を出力することで、両方の系統に接続することはなく安全で確実な切換が可能である。また、第２の開閉器５ｂの閉極動作を途中で止めて開極させることもなく、さらに第３の開閉器５ｅを開極させるだけなので、スムーズな切換が可能である。また、開閉器が２段構成であるので、第３の開閉器５ｅ、５ｆは遮断能力が不要であり、コンタクタ（電磁石などの力によって電路の開閉を行う接触器）で構成できる。
【００４８】
なお、上記実施の形態５では、負荷６の受電系統を第１の系統から第２の系統へ切り換えるものとして説明したが、受電系統を第２の系統から第１の系統へ切り換える場合は、第２の開閉器５ｂに開極指令を出力し、複数の相のいずれか一つの電流値が０になったら第１の開閉器５ａに閉極指令を出力する。そして、他の相の電流値が０にならなかった場合、他の相に接続されている第２の開閉器５ｂは正常に遮断しなかったとして、第３の開閉器５ｆに開極指令を出力すれば良い。
【００４９】
実施の形態５．
本実施の形態では、上記実施の形態とは別の切換制御部の動作について説明する。図１１は、この発明の実施の形態２による電源切換装置の切換制御部の動作を示すフローチャートである。また図１２は、この発明の実施の形態２による電源切換装置の第１及び第２の開閉器の動作、負荷の通電状態を示すブロック図である。なお、装置全体の構成は図１に示すものと同様である。また、ここでは第１及び第２の系統ともに単相でも複数の相で構成されていても良い。
【００５０】
次に、動作について図１、図１１及び図１２を用いて説明する。まず、ステップＳ２１ないしＳ２３は上記実施の形態１のステップＳ１ないしステップＳ３に相当し省略する。次に、ステップＳ２４で、第１の開閉器５ａの開極動作を検出する。ここで、開極動作の検出方法としては、例えばレーザ発振器を用いた接点モニタなどがある。
【００５１】
図１３は、上記図５に示す開閉器に接点モニタを搭載した例を示す断面構成図である。図において、７は接点モニタであり、レーザ発振器７１と受光器７２とから構成されている。図に示すように、可動電導棒１０４の移動線上を垂直にレーザ光が交差するようにレーザ発振器７１と受光器７２が設置されている。従って、図１３（ａ）に示すように、レーザ発振器７１から出射されたレーザ光（矢印）が受光器７２で受光できているうちは閉極状態であり、図１３（ｂ）に示すように、レーザ発振器７１から出射されたレーザ光が、可動電導棒１０４に遮られ受光器７２で受光できなくなれば開極動作開始とする。なお、開極動作開始と判断する位置は、接点間に電圧がかかってもブレークダウンしない位置に設定する。このようにして、開閉器の開極動作を検出することができる。
【００５２】
ステップ２５で第１の開閉器５ａが開極動作を開始していれば、ステップＳ２６で第２の開閉器５ｂに閉極指令を出力する。ステップＳ２７で、第２の系統に電流が回復したことで閉極動作完了を確認し、ステップＳ２８で第１の系統から第２の系統へ負荷６の受電系統の切換が完了する。
【００５３】
この実施の形態によれば、図１２に示すように、第１の開閉器５ａの開極動作開始を検出してから第２の開閉器５ｂの閉極指令を出力するので、第１の開閉器５ａへの開極指令と第２の開閉器５ｂへの閉極指令との時間差が短く、よって、負荷がどちらの系統にも接続されない無電状態を大幅に短縮できる効果が得られる。
【００５４】
実施の形態６．
本実施の形態では、上記各実施の形態とはさらに別の切換制御部の動作について説明する。図１４は、この発明の実施の形態６による電源切換装置の切換制御部の動作を示すフローチャートである。また図１５は、この発明の実施の形態６による電源切換装置の第１及び第２の開閉器の動作を示すブロック図である。なお、装置の構成は図１に示すものと同様であるが、検出器５ｄは必要ない。また、ここでは、第１の系統及び第２の系統は単相であっても複数の相で構成されていても良い。
【００５５】
次に動作について説明する。まず、ステップＳ１ないしＳ３は上記実施の形態１と同様である。次に、ステップＳ３１で時限△ｔを計算する。ここでｔ１は、第１の開閉器５ａの遮断時間、ｔ２は第２の開閉器５ｂの投入時間、Ａは第１の開閉器５ａの遮断時刻と第２の開閉器５ｂの投入時刻との間にできる時間差で、装置の安全が失われない程度の最小時間である。第１の系統から第２の系統への電源切換において、第１の開閉器５ａの遮断時刻より、第２の開閉器５ｂの投入時刻の方が遅くないと負荷６は両方の系統につながってしまう。しかし、その時間差Ａが長いと、負荷６がどちらの系統にも接続されない無電状態が長くなるので、装置の安全が失われない程度に時間差Ａは短いのが好ましい。そこで、図１５（ａ）に示すように、第１の開閉器５ａの遮断時間ｔ１より第２の開閉器５ｂの投入時間ｔ２が短い、または両者が同じの場合は△ｔが正の値となり（ステップＳ３２）、時間差Ａが最小（装置の性能によって異なる）になるように、第２の開閉器５ｂの閉極指令を第１の開閉器５ａの開極指令より時限△ｔだけ遅らせる（ステップＳ３３）。また、図１５（ｂ）に示すように、第１の開閉器５ａの遮断時間ｔ１より第２の開閉器５ｂ投入時間ｔ２が長い場合は△ｔが負の値となり、所定の時間Ａが最小になるように、第２の開閉器５ｂの閉極指令を第１の開閉器５ａの開極指令より時限△ｔの絶対値｜△ｔ｜だけ早める（ステップＳ３４）。以上のような設定を切換制御部５ｃで行い、切換動作を開始する（上記実施の形態１におけるステップＳ６以降と同様）。
【００５６】
このように、時間差Ａが最小となるように第１の開閉器５ａへの開極指令、第２の開閉器の閉極指令を出力するので、負荷が二つの系統に接続されることを防ぐと共に、負荷がどちらの系統にも接続されない無電状態を短くしてスムーズな切換が可能となる。
【００５７】
実施の形態７．
上記各実施の形態において、第２の開閉器５ｂの投入時間は、開閉器の接点間距離を短くすれば、小さくすることができる。図１６は、この発明の実施の形態７による電源切換装置に用いる第２の開閉器を示す構成図である。図において、８は可動電極１０５に取り付けられたストッパーである。切換動作を行うと決定した時点で、第１の開閉器５ａに開極指令を出力する前に、第２の開閉器５ｂに閉極指令を出力し、第２の開閉器５ｂの可動電極１０５を図に示すようにストッパー８の位置まで移動させ、可動電極１０５と固定電極１０４との接点距離をあらかじめ縮めておく。このようにすれば、接点距離が短くなり、第２の開閉器５ｂの投入時間を短縮できる。ただし、ブレークダウン防止のために、可動電極１０５と固定電極１０４との接点距離は、耐圧間距離以上に設定されている必要がある。
【００５８】
実施の形態８．
本発明は、通常の切換動作時の切り換えに伴う無電状態を短くして負荷への影響を小さくすることを目指したものである。従って、上記各実施の形態では、通常の負荷電流を遮断する能力を持った開閉器を用いて説明してきた。一般に、本発明が用いられる高圧の配電系統では、負荷電流の数十倍になる事故電流を遮断するために、開閉器の上位に事故電流を遮断する能力を持つ遮断器を配置する。そこで、上記各実施の形態で説明した第１及び第２の開閉器５ａ、５ｂを遮断器で構成すれば、上位の遮断器は不要になり、低コストな装置が得られる。
【００５９】
なお、上記各実施の形態では、第１の系統、第１の開閉器５ａが商用電源からの受電、第２の系統、第２の開閉器５ｂが自家用発電機からの受電としたが、これが逆であっても同様の動作であり、同様の効果を奏することは言うまでもない。また、どちらの系統が商用電源、自家用発電機であっても良いことは言うまでもない。
【００６０】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、受電母線であり複数の相からなる第１の系統のそれぞれの相に接続された第１の開閉器、この第１の開閉器と受電母線であり複数の相からなる第２の系統のそれぞれの相に接続された第２の開閉器、第１の開閉器に開極指令を出力し、第１の系統のそれぞれの相に接続された第１の開閉器のいずれか一つが遮断したことを検出してから第２の開閉器に閉極指令を出力して、第１の開閉器と第２の開閉器との間に接続された負荷の受電系統を第１の系統から第２の系統へ切り換える切換制御部を備えたので、負荷がどちらの系統にも接続されない無電状態を大幅に短縮でき、高速に切換を行うことができる効果が得られる。
【００６１】
また、切換制御部は、第１の系統のそれぞれの相に接続された第１の開閉器のいずれか一つが遮断したことを検出してから所定の時間経過しても他の第１の開閉器が遮断しなかった場合、第２の開閉器に開極指令を出力すると共に第１の開閉器に閉極指令を出力するので、負荷が両方の系統に接続することはなく確実に切換を行うことができる効果が得られる。
【００６２】
また、第２の開閉器に直列に接続された第３の開閉器を有し、切換制御部は、第１の系統のそれぞれの相に接続された第１の開閉器のいずれか一つが遮断したことを検出してから所定時間経過しても他の第１の開閉器が遮断しなかった場合、第３の開閉器に開極指令を出力するので、負荷が両方の系統に接続することはなく確実に切換ができる効果が得られる。また、開閉器の閉極動作を途中で止めて開極させることもないので、スムーズに切換を行うことができる効果が得られる。
【００６３】
また、受電母線である第１の系統に接続された第１の開閉器、この第１の開閉器と受電母線である第２の系統との間に接続された第２の開閉器、第１の開閉器に開極指令を出力し第１の開閉器の開極動作開始を検出してから第２の開閉器に閉極指令を出力して、第１の開閉器と第２の開閉器との間に接続された負荷の受電系統を第１の系統から第２の系統へ切り換える切換制御部とを備えたので、負荷がどちらの系統にも接続されない無電状態を大幅に短縮でき、高速に切換を行うことができる効果が得られる。
【００６４】
また、受電母線である第１の系統に接続された第１の開閉器、この第１の開閉器と受電母線である第２の系統との間に接続された第２の開閉器、第１の開閉器の遮断時刻と第２の開閉器の投入時刻との時間差が最小となるように第１の開閉器に開極指令、第２の開閉器に閉極指令をそれぞれ出力して、第１の開閉器と第２の開閉器との間に接続された負荷の受電系統を第１の系統から第２の系統へ切り換える切換制御部とを備えたので、負荷がどちらの系統にも接続されない無電状態を大幅に短縮でき、高速に切換を行うことができる効果が得られる。
【００６５】
また、第２の開閉器は二つの可動電極を有し、二つの可動電極のいずれか一方が閉極方向に動作しても、他方が開極方向に動作することにより開極状態を維持できるので、スムーズに切換を行うことができる効果が得られる。
【００６６】
また、第１及び第２の開閉器は、開閉動作の駆動源として電磁反発力を用いると共に、閉極状態または開極状態を保持する機構として皿バネを用いたので、高速に切換を行うことができる効果が得られる。
【００６７】
また、第１及び第２の開閉器は、遮断機能を有するので、上位の遮断器は不要になり、低コストな装置が得られる効果がある。
【００６８】
また、第２の開閉器は固定電極と可動電極を有し、可動電極に、固定電極と可動電極との接点間距離を保持するストッパーを設けたので、高速に切換を行うことができる効果が得られる。
【００６９】
また、この発明に係る電源切換方法は、複数の相からなる第１の系統のそれぞれの相に接続された第１の開閉器に開極指令を出力し、第１の開閉器のいずれか一つが遮断したことを検出してから複数の第１の開閉器と第２の系統のそれぞれの相に接続された第２の開閉器に閉極指令を出力して、第１の開閉器と第２の開閉器との間に接続された負荷の受電系統を第１の系統から第２の系統へ切り換えるので、負荷がどちらの系統にも接続されない無電状態を大幅に短縮でき、高速に切換を行うことができる効果が得られる。
【００７０】
また、第１の開閉器のいずれか一つが遮断したことを検出してから所定時間経過しても他の第１の開閉器が遮断しなかった場合、第２の開閉器に開極指令を出力すると共に第１の開閉器に閉極指令を出力するので、負荷が両方の系統に接続することはなく確実に切換を行うことができる効果が得られる。
【００７１】
また、第１の系統に接続された第１の開閉器に開極指令を出力し、第１の開閉器の開極動作開始を検出してから、第１の開閉器と第２の系統に接続された第２の開閉器に閉極指令を出力して、第１の開閉器と第２の開閉器との間に接続された負荷の受電系統を第１の系統から第２の系統へ切り換えるので、負荷がどちらの系統にも接続されない無電状態を大幅に短縮でき、高速に切換を行うことができる効果が得られる。
【００７２】
また、第１の系統に接続された第１の開閉器の遮断時刻と第２の系統に接続された第２の開閉器の投入時刻との時間差が最小となるように第１の開閉器に開極指令、第２の開閉器に閉極指令をそれぞれ出力して、第１の開閉器と第２の開閉器との間に接続された負荷の受電系統を第１の系統から第２の系統へ切り換えるので、負荷がどちらの系統にも接続されない無電状態を大幅に短縮でき、高速に切換を行うことができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による電源切換装置を示す構成図である。
【図２】  この発明の実施の形態１による電源切換装置の切換制御部の動作を示すフローチャートである。
【図３】  この発明の実施の形態１による電源切換装置の第１及び第２の開閉器の動作、負荷の通電状態を示すブロック図である。
【図４】  この発明の実施の形態１による電源切換装置の第１及び第２の系統の電流、電圧波形を示す図である。
【図５】  この発明の実施の形態１による電源切換装置の第１及び第２の開閉器を示す構成図である。
【図６】  この発明の実施の形態１による別の電源切換装置を示す構成図である。
【図７】  この発明の実施の形態２による電源切換装置の切換制御部の動作を示すフローチャートである。
【図８】  この発明の実施の形態２による電源切換装置の切換制御部の動作を説明する図である。
【図９】  この発明の実施の形態３による電源切換装置に用いる第２の開閉器を示す構成図である。
【図１０】  この発明の実施の形態４による電源切換装置を示す構成図である。
【図１１】  この発明の実施の形態５による電源切換装置の切換制御部の動作を示すフローチャートである。
【図１２】  この発明の実施の形態５による電源切換装置の第１及び第２の開閉器の動作、負荷の通電状態を示すブロック図である。
【図１３】  この発明の実施の形態５による電源切換装置の第１及び第２の開閉器を示す構成図である。
【図１４】  この発明の実施の形態６による電源切換装置の切換制御部の動作を示すフローチャートである。
【図１５】  この発明の実施の形態６による電源切換装置の第１及び第２の開閉器を示す構成図である。
【図１６】  この発明の実施の形態７による電源切換装置に用いる第２の開閉器を示す構成図である。
【図１７】  従来の電源切換装置を示す構成図である。
【図１８】  従来の電源切換装置の第１及び第２の開閉器の動作、負荷の通電状態を示すブロック図である。
【図１９】  電子機器の瞬停影響度を示す図である。
【符号の説明】
１  商用電源、２  自家発電機、３  遮断器、４  トランス、５  電源切換装置、５ａ  第１の開閉器、５ｂ  第２の開閉器、５ｃ  切換制御部、５ｄ  検出器、６  負荷、７  接点モニタ、８  ストッパー
【図１】
0003651570.tif 000002
【図２】
0003651570.tif 000003
【図３】
0003651570.tif 000004
【図４】
0003651570.tif 000005
【図５】
0003651570.tif 000006
【図６】
0003651570.tif 000007
【図７】
0003651570.tif 000008
【図８】
0003651570.tif 000009
【図９】
0003651570.tif 000010
【図１０】
0003651570.tif 000011
【図１１】
0003651570.tif 000012
【図１２】
0003651570.tif 000013
【図１３】
0003651570.tif 000014
【図１４】
0003651570.tif 000015
【図１５】
0003651570.tif 000016
【図１６】
0003651570.tif 000017
【図１７】
0003651570.tif 000018
【図１８】
0003651570.tif 000019
【図１９】
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