(57)【要約】【課題】全てをバックアップする方よりも小さい電力容量のバックアップ電源で、重要負荷（優先度の高い負荷）をバックアップするためのシステムを提供する。【解決手段】本発明の給電システムは、電源と、非常用電源と、前記１又は複数の付加のそれぞれに接続された１又は複数の遮断器と、前記遮断器の制御を行なう管理装置を備え、前記管理装置は、停電発生時に前記非常用電源が供給可能な電力量を把握し、予め設定されている前記１又は複数の負荷のそれぞれの重要度に基づいた数値を用いて、前記非常用電源が供給可能な電力量から前記１又は複数の負荷のそれぞれに供給可能な電力量を計算し、前記非常用電源から前記１又は複数の負荷のそれぞれに供給された電力量を計測し、前記１又は複数の負荷のそれぞれに割り当てられた電力量を供給し終えた負荷に対して、電力の供給を遮断するように前記遮断器を制御することを特徴とする給電システム。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
停電時において、１又は複数の負荷に給電を行う給電システムであって、
電源と、
前記電源の停止時に電源に接続されている前記１又は複数の負荷に給電を行う非常用電源と、
前記電源および前記非常用電源と前記１又は複数の付加のそれぞれとの間に接続された１又は複数の遮断器と、
前記遮断器の制御を行なう管理装置を備え、
前記管理装置は、停電発生時に前記非常用電源が供給可能な電力量を把握し、予め設定されている前記１又は複数の負荷のそれぞれの重要度に基づいた数値を用いて、前記非常用電源が供給可能な電力量から前記１又は複数の負荷のそれぞれに供給可能な電力量を計算し、前記非常用電源から前記１又は複数の負荷のそれぞれに供給された電力量を計測し、前記１又は複数の負荷のそれぞれに割り当てられた電力量を供給し終えた負荷に対して、電力の供給を遮断するように前記遮断器を制御する
ことを特徴とする給電システム。
【請求項２】
前記非常用電源は、蓄電池および非常用発電機の２つの電源を備え、
前記非常用電源が供給可能な電力量の把握は、非常用発電機が動作しない場合は蓄電池が供給可能な電力量の把握であり、非常用発電機が動作する場合は蓄電池と非常用発電機があわせて供給可能な電力量の把握であることを特徴とする請求項１に記載の給電システム。
【請求項３】
予め設定されている前記１又は複数の負荷のそれぞれの重要度に基づいた数値は、バックアップ時間であることを特徴とする請求項１又は２に記載の給電システム。
【請求項４】
予め設定されている前記１又は複数の負荷のそれぞれの重要度に基づいた数値は、バックアップ時間の割合であることを特徴とする請求項１又は２に記載の給電システム。
【請求項５】
給電システムの停電時において、電源に接続されている１又は複数の負荷に給電を行う方法であって、
前記システムが停電を検知するステップと、
前記システムの管理装置が前記システムの非常用発電機が供給可能な電力量を把握するステップと、
前記管理装置が、予め設定されている前記１又は複数の負荷のそれぞれの重要度に基づいた数値を用いて、前記把握した前記非常用発電機が供給可能電力量から前記１又は複数の負荷のそれぞれに対するバックアップ時間を決定するステップと、
前記管理装置が、前記非常用電源から前記１又は複数の負荷のそれぞれに供給された電力量を計測するステップと、
前記管理装置が、前記１又は複数の負荷のそれぞれに割り当てられた電力量を供給し終えた負荷に対し電力を遮断するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
前記非常用電源は、蓄電池および非常用発電機の２つの電源を備え、
前記非常用電源が供給可能な電力量の把握は、非常用発電機が動作しない場合は蓄電池が供給可能な電力量の把握であり、非常用発電機が動作する場合は蓄電池と非常用発電機があわせて供給可能な電力量の把握であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
予め設定されている前記１又は複数の負荷のそれぞれの重要度に基づいた数値は、バックアップ時間であることを特徴とする請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
予め設定されている前記１又は複数の負荷のそれぞれの重要度に基づいた数値は、バックアップ時間の割合であることを特徴とする請求項５又は６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、停電時において、１又は複数の負荷に給電を行う給電システムに関し、より詳細には、全てをバックアップする方よりも小さい電力容量のバックアップ電源で、重要負荷（優先度の高い負荷）をバックアップするためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
給電システムにおける電流分配装置は、ヒューズなどの遮断器を利用しており、全ての系統に同等の品質の給電管理を行っている。
【０００３】
図１は従来の給電システムの一例を示すブロック図である。図１に記載の給電システムは、商用電源１０１と、交流を直流に変換する整流装置等を備える電源装置１０２と、非常用発電機等の第一の非常用電源１１１と、蓄電池等の第二の非常用電源１１２と、電源装置からの電力を複数の負荷に分配する分電盤等の電流分配装置１２０と、複数の負荷１３１〜１３３を備えている。なお、図１は一例として３分岐の場合が示されているが、実際には３分岐に限定されず、１分岐〜多分岐になる可能性もある。
【０００４】
商用電源１０１から出力された交流の電流は、電源装置１０２で直流に変換され、電流分配装置１２０に入力される。電流分配装置１２０により分配された電流は、遮断器１２１〜１２３を介して、それぞれの負荷１３１〜１３３に供給される。
【０００５】
商用電源１０１が停電となった場合、第一の非常用電源１１１又は第二の非常用電源１１２から電力が供給される。第一の非常用電源１１１の例である非常用発電機は商用電源に停電が生じた場合、長時間のバックアップができる。しかし、非常用なので信頼性は低い。一方で、第二の非常用電源１１２の例である蓄電池は、電源装置１０２から出力される直流電流が蓄積されるため、信頼性が高いが、バックアップの時間が短い。よってこの２つの非常用電源１１１、１１２を組み合わせることで、バックアップ電源を有効に活用することができる。
【０００６】
ただし、このようなバックアップシステムの場合、すべての負荷に同等に給電管理を行なうため、負荷ごとの優先順位は設けられていない。
【０００７】
また、停電になったことを検出すると自動で一部の回路のみにバックアップ電力を供給する方法がある。図２は、従来の給電システムの一例である、商用電源の停電時に一部の負荷のみに優先してバックアップ電力を贈るバックアップシステムを備えた給電システムを示すブロック図である。図２に記載の給電システムは、商用電源２０１と、交流を直流に変換する整流装置等を備える電源装置２０２と、蓄電池等の非常用電源２１１と、電源装置からの電力を複数の負荷に分配する分電盤等の電流分配装置２２０と、複数の負荷２３１〜２３３を備えている。なお、図２の場合も、３分岐に限定されない。
【０００８】
商用電源２０１から出力された交流の電流は、電源装置２０２で直流に変換され、電流分配装置２２０に入力される。電流分配装置２２０により分配された電流は、遮断器２２１〜２２３を介して、各負荷に供給される。ここで、停止するとシステムの故障につながる負荷等の優先度の高い負荷（バックアップを行なう必要がある負荷：図２では２３１・２３２）については、非常用電源２１１が接続される。しかし、バックアップを行なう必要がない負荷（図２では２２３）については、非常用電源２１１が接続されない。よって、商用電源が停電となった場合、非常用電源２１１が接続された負荷（図２では２３１・２３２）のみに非常用電源２１１から電力が供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平４−３２５８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
全ての系統に同等の品質の給電管理を行っている場合、（全て負荷が消費する電力）×（必要なバックアップ時間）の電力容量のバックアップ電源を用意する必要があり、コストが高くなる。また、停電期間が予め定められているような場合でも、負荷の重要度に関わらず、各負荷に同等にバックアップを行うために、重要な負荷のみにバックアップを行えば停電中も電力供給を継続することが可能な場合でも、バックアップ電力の消費により、重要な負荷に電力が供給されなくなり、重要な負荷を停止させてしまう、つまり、バックアップ電力を有効利用できていない場合がある。
【００１１】
また、停電になったことを検出すると自動で一部の回路のみにバックアップ電力を供給システムにおいては、バックアップ用電源を有する回路とバックアップ無しの回路が完全に分離されることになり、負荷への電力配線接続時にどちらの回路に接続するかが決まってしまうため、バックアップ無し回路に接続した負荷に対して、あとからバックアップを行ないたいと思った際には配線切り替え作業を行なう必要がある。したがって、負荷を接続する際にバックアップ電力の系統であるか、それ以外の系統であるのかを判断しなければならない。
【００１２】
各負荷がＩＣＴ装置である場合、電力供給を遮断することでＩＣＴ装置を停止すると以下の２つのことが懸念される。
【００１３】
１．それぞれの装置は電力停止でも壊れないように作られているものが多いが、電源が故障する可能性とソフトウェア的に故障する場合がある。
【００１４】
２．システムとして動作している場合、ＩＣＴ装置の電力を停止すると、データが保存されない場合がある、又は次回の立ち上げ時に停止要因をチェックする機能が働き、ＩＣＴ装置の動作までに時間が必要となる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
蓄電池や非常用発電機などのバックアップ電源の電力容量の把握と事前に設定された優先度情報を管理している管理装置と、遮断器とを連携させる。
【００１６】
具体的には、本発明の給電システムは、停電時において、１又は複数の負荷に給電を行う給電システムであって、電源と、前記電源の停止時に電源に接続されている前記１又は複数の負荷に給電を行う非常用電源と、前記電源および前記非常用電源と前記１又は複数の付加のそれぞれとの間に接続された１又は複数の遮断器と、前記遮断器の制御を行なう管理装置を備え、前記管理装置は、停電発生時に前記非常用電源が供給可能な電力量を把握し、予め設定されている前記１又は複数の負荷のそれぞれの重要度に基づいた数値を用いて、前記非常用電源が供給可能な電力量から前記１又は複数の負荷のそれぞれに供給可能な電力量を計算し、前記非常用電源から前記１又は複数の負荷のそれぞれに供給された電力量を計測し、前記１又は複数の負荷のそれぞれに割り当てられた電力量を供給し終えた負荷に対して、電力の供給を遮断するように前記遮断器を制御することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の給電システムの前記非常用電源は、蓄電池および非常用発電機の２つの電源を備え、前記非常用電源が供給可能な電力量の把握は、非常用発電機が動作しない場合は蓄電池が供給可能な電力量の把握であり、非常用発電機が動作する場合は蓄電池と非常用発電機があわせて供給可能な電力量の把握であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の給電システムの予め設定されている前記１又は複数の負荷のそれぞれの重要度に基づいた数値は、バックアップ時間であることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の給電システムの予め設定されている前記１又は複数の負荷のそれぞれの重要度に基づいた数値は、バックアップ時間の割合であることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の給電システムの停電時において、電源に接続されている１又は複数の負荷に給電を行う方法は、前記システムが停電を検知するステップと、前記システムの管理装置が前記システムの非常用発電機が供給可能な電力量を把握するステップと、前記管理装置が、予め設定されている前記１又は複数の負荷のそれぞれの重要度に基づいた数値を用いて、前記把握した前記非常用発電機が供給可能電力量から前記１又は複数の負荷のそれぞれに対するバックアップ時間を決定するステップと、前記管理装置が、前記非常用電源から前記１又は複数の負荷のそれぞれに供給された電力量を計測するステップと、前記管理装置が、前記１又は複数の負荷のそれぞれに割り当てられた電力量を供給し終えた負荷に対し電力を遮断するステップとを含むことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の本発明の給電システムの停電時において、電源に接続されている１又は複数の負荷に給電を行う方法における前記非常用電源は、蓄電池および非常用発電機の２つの電源を備え、前記非常用電源が供給可能な電力量の把握は、非常用発電機が動作しない場合は蓄電池が供給可能な電力量の把握であり、非常用発電機が動作する場合は蓄電池と非常用発電機があわせて供給可能な電力量の把握であることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の本発明の給電システムの停電時において、電源に接続されている１又は複数の負荷に給電を行う方法における予め設定されている前記１又は複数の負荷のそれぞれの重要度に基づいた数値は、バックアップ時間であることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の本発明の給電システムの停電時において、電源に接続されている１又は複数の負荷に給電を行う方法における予め設定されている前記１又は複数の負荷のそれぞれの重要度に基づいた数値は、バックアップ時間の割合であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
全てをバックアップする方よりも小さい電力容量のバックアップ電源で、重要負荷（優先度の高い負荷）をバックアップできる。今まで停止していた負荷にも短時間のバックアップ電力を供給できるようになり、装置停止時間を低減できる。
【００２５】
また、上記「発明が解決しようとする課題」に記載の１及び２を解決する方法として、停電発生時において重要性が比較的低い負荷に対しても短時間の電力供給を行い、装置をシャットダウン（ＯＦＦ）させてから電力供給を遮断する方法が取りうる。
【００２６】
また、図２のようなバックアップ可能な回路とバックアップを行わない回路を物理的に分離する必要が無いため、バックアップ電源を置く場所がシステムのどこでも良く、また、負荷を接続する際にバックアップ可能な回路であるかどうかを考慮する必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来の給電システムの一例を示すブロック図である。
【図２】従来の給電システムの一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の給電システムの一の実施形態を示すブロック図である。
【図４】図３に記載の本発明の一の実施形態の給電システムの管理装置の、負荷ごとに停電後に停止する時間を定める場合における動作シーケンスを示すフローチャート。
【図５】図３に記載の本発明の一の実施形態の給電システムの管理装置の、バックアップ電力と負荷電力を基に、あらかじめ定めた割合を乗じて求める場合の動作シーケンスを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図３は本発明の給電システムの一の実施形態を示すブロック図である。図１に記載の給電システムは、商用電源３０１と、交流を直流に変換する整流装置等を備える電源装置３０２と、非常用発電機等の第一の非常用電源３１１と、蓄電池等の第二の非常用電源３１２と、第一の非常用電源の動作時の電力容量を計測する第一の容量計測装置３１３と、第二の非常用電源の動作時の電力容量を計測する第二の容量計測装置３１４と、各付加のバックアップの優先順位等を決定する管理装置３１５と、電源装置からの電力を複数の負荷に分配する分電盤等の電流分配装置３２０と、複数の負荷３３１〜３３３を備えている。なお、図３は一例として３分岐の場合が示されているが、実際には３分岐に限定されず、１分岐〜多分岐になる可能性もある。また、本実施形態では、非常用電源は、非常用発電機と、蓄電池の２つが示されているが、実際は２つには限定されず、１又は複数とすることができる。
【００２９】
商用電源３０１から出力された交流の電流は、通常、電源装置３０２で直流に変換され、電流分配装置３２０に入力される。電流分配装置３２０により分配された電流は、それぞれ各遮断器３２１〜３２３を介して、各負荷３３１〜３３３に供給される。
【００３０】
管理装置３１５には、第１の量検出装置３１３及び第二の容量検出装置３１４から電力の容量を把握するためのデータが送信され、管理装置３１５からは、電流分配装置３２０内の各遮断器３３１〜３３３のそれぞれにＯＮ／ＯＦＦ信号が送信される。
【００３１】
管理装置３１５には、事前に各負荷３３１〜３３３の優先順位・制御方法等が定められる。例えば、以下のとおり定めることができる。
【００３２】
１．各負荷ごとに、停電後に停止するまでの時間を定める。
例：負荷１：１０分、負荷２：３０分、負荷３：時間指定なし
この場合、各負荷に対する最低保障時間を確保した上で、停電発生時には、最優先負荷（負荷３）はバックアップ電力に応じて、可能な限り長時間運転を継続できるようにする。
【００３３】
２．各負荷への電力供給の時間の割合をあらかじめ定める。なお、バックアップ時間の設定方法は、上記以外にも、蓄電池単独の場合と、二つの非常用発電機が作動した場合に分けて決定する場合、非常用発電機を考慮に入れない場合等、さまざまな決定方法がある。
例：負荷１：５％、負荷２：４０％、負荷３：１００％
上記割合をあらかじめ定めることにより、停電発生時に、上記定めた割合と、負荷電力及びバックアップ電力を基に、バックアップ時間を決定することができる。これにより、負荷容量に応じてバックアップ電力を調整することができる。
【００３４】
商用電源３０１が停電となった場合、第一の非常用電源３１１又は第二の非常用電源３１２から電力が供給される。停電中に、管理装置３１５は、第一の容量検出装置３１３及び第二の容量検出装置３１４から得た情報を基に、バックアップ可能な電力量の把握を行なう。例えば、第一の容量検出装置３１３では、第一の非常用電源３１１（非常用発電機）の燃料の残量等、また、第二の容量検出装置では、第二の非常用電源３１２（蓄電池）の電圧等から、バックアップ可能な電力量を把握することができる。
【００３５】
停電が開始されてからの時間または各々に求められる品質を用いて、どのタイミングで負荷を停止するか判断を行なう。商用電源３０１の停電発生時に、各非常用電源３１１、３１２が供給可能な電力量を電池電圧や燃料残量から把握し、この電力量と予め設定されている各負荷３３１〜３３３の重要性の度合いに基づいた最低給電時間や供給比率から負荷ごとに供給可能な電力量を計算し、その後、割り当てられた電力量（定電力であれば供給時間）を供給し終えた負荷に対しては、管理装置１３５からの指示に基づいてそれぞれ遮断装置３２１〜３２３により各負荷３３１〜３３３への電力の供給を遮断する。具体的には、図４又は図５に記載の動作シーケンスのフローチャートに従う。そして、外部からの制御が可能な遮断装置を用いた上で、優先度が低い（品質が低い）装置が接続されている遮断装置を管理装置によりＯＦＦにすることで、装置への給電を停止する。
【００３６】
図４は、図３に記載の本発明の一の実施形態の給電システムの管理装置の、負荷ごとに停電後に停止する時間を定める場合における動作シーケンスを示すフローチャートである。この場合、上記１．のように、あらかじめ各負荷ごとに停電後に停止するまでの時間を定めておく。
【００３７】
ステップ４０１において、システムは停電を検知する。ステップ４０２において、第一の容量検出装置からのデータにより、管理装置は第一の非常用電源（非常用発電機）の動作を確認する。ステップ４０３において、第一の非常用電源が動作しているか判断する。非常用発電機が動作していないと判断した場合、ステップ４０４において、第一の非常用電源なし時のバックアップ時間データの読み込みを開始する。第一の非常用電源が動作していると判断した場合、ステップ４０５において、第一の非常用電源の残容量が検出される。ステップ４０５において検出した第一の非常用電源の残容量を元に、ステップ４０６において、第一の非常用電源あり時のバックアップ時間データの読み込みを開始する。ステップ４０７において、各個別の付加のバックアップ時間を決定する。ステップ４０７において決定した各個別の付加のバックアップ時間を基に、ステップ４０８において、各負荷に接続する各遮断器のＯＮ／ＯＦＦ制御を行なう。
【００３８】
図５は、図３に記載の本発明の一の実施形態の給電システムの管理装置の、バックアップ電力と負荷電力を基に、あらかじめ定めた割合を乗じて求める場合の動作シーケンスを示すフローチャートである。この場合、上記２．のように、あらかじめ各負荷への電力供給の時間の割合を定めておく。
【００３９】
ステップ５０１において、システムは停電を検知する。ステップ５０２において、第二の容量検出装置からのデータにより、第二の非常用電源（蓄電池）の容量を検出する。ステップ５０３において、第一の容量検出装置からのデータにより、第一の非常用電源（非常用発電機）の動作を確認する。ステップ５０４において第一の非常用電源が動作しているか判断する。第一の非常用電源が動作していないと判断した場合は次に、一方で第一の非常用電源が動作していると判断した場合はステップ５０６において第一の非常用電源の残容量を検出した後に、ステップ５０５において、バックアップ電力が算出される。
【００４０】
次に、ステップ５０７において、システムは、各負荷の電力を計測する。計測した各負荷電力を基に、ステップ５０８において以下の計算を行なう。
Σ（負荷電力）×（バックアップ時間割合）・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
ここでバックアップ時間割合は、あらかじめ各負荷の優先度に応じて決められた値である。ステップ５０９において最終バックアップ時間を決定する。計算式は、
（バックアップ電力／（１）の式）＋今までのバックアップ時間・・・・・・・・（２）
である。次にステップ５１０において、個別装置のバックアップ時間の決定を行なう。計算式は、
（最終バックアップ時間（（２）の式））×（バックアップ時間割合）・・・・・（３）
である。（３）の式を基に、各負荷に接続する各遮断器のＯＮ／ＯＦＦ制御を行なう。
【００４１】
さらに、管理装置１１５を、以下のように設定することにより、バックアップの効率をさらに向上させることができる。
【００４２】
１．バックアップが開始される可能性を評価し（非常用発電機の起動、移動電源車の到着の可否、停電規模の収集、修理駆けつけ時間）、その可否に応じてバックアップの時間を複数変更する。バックアップ開始可能性評価の一例として、非常用発電機の起動に関して、非常用発電機が起動した場合は、非常用発電機が供給可能な電力量をバックアップ可能な電力量に算入する。それにより、蓄電池によりバックアップ可能な電力量との合計の電力量を算出し、その結果に応じて、非常用発電機が動作するバックアップ時間を比例的に変更する。もしくは、非常用発電機が動作している時間は停電とはみなさず、非常用発電機が停止した時間を停電開始とみなす。
【００４３】
また、移動電源車の到着の可否・修理可否については、移動電源車の到着までの時間と接続・起動までの時間が、蓄電池と非常用発電機によりバックアップ可能な時間よりも短い場合には、停電とみなさない。更に、停電の復旧時間見込み時間が判明した場合、停電継続時間が蓄電池と非常用発電機によりバックアップ可能な時間よりも短い場合には、停電とみなさずに遮断を行なわない。
【００４４】
２．接続されたそれぞれの負荷に対してＯＦＦ信号を出せるようにしておくことにより、遮断器でＯＦＦにする前に負荷をＯＦＦにする。システムとして動作している場合、装置の電力の供給を直接停止するとデータが保存されなかったり、次回の立ち上げ時に停止要因をチェックする機能が働き動作までに時間が必要となる場合があるが、停電発生時において重要性が比較的低い負荷に対しても短時間の電力供給を行い、装置をシャットダウン（ＯＦＦ）させてから電力供給を遮断することにより、上記問題が解決できる。
【符号の説明】
【００４５】
１０１、２０１、３０１  商用電源
１０２、２０２、３０２  電源装置
１１１、３１２  第一の非常用電源
１１２、３１３  第二の非常用電源
１２０  非常用電源
３１３  第一の容量検出装置
３１４  第二の容量検出装置
３１５  制御装置
１２０、２２０、３２０  電流分配装置
１２１〜１２３、２２１〜２２３、３２１〜３２３  遮断器
１３１〜１３３、２３１〜２３３、３３１〜３３３  負荷
【図１】
2014036470.tif 000003
【図２】
2014036470.tif 000004
【図３】
2014036470.tif 000005
【図４】
2014036470.tif 000006
【図５】
2014036470.tif 000007