(57)【要約】【課題】電源部を構成する電力変換部を冗長化するとともに、電力変換部における電力の変換効率と信頼性を向上を図ったディジタル形保護継電器を提供する。【解決手段】ディジタル形保護継電器１は、電力変換部２１、２２を並列に接続した電源部２と、電力変換部２１、２２の稼働状態を監視する電源監視部４１と、稼働させる電力変換部２１、２２の選択を行う電源選択部４２と、を備える。そして、電源監視部４１での監視結果に基づいて、稼働中の第１の電力変換部２１を停止させ、第２の電力変換部２２を稼働させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディジタル形保護継電器であって、
入力電力から所定の出力電力を得て、内部回路に電力を供給する複数の電力変換部を並列に接続した電源部と、
複数の電力変換部の各々の稼働状態を監視する電源監視部と、
前記電源監視部の監視結果に基づいて、稼働させる電力変換部の選択を行う電源選択部と、
を備え、
前記電源監視部での監視結果に基づいて、稼働中の電力変換部を停止させ他の電力変換部を稼働させることを特徴とするディジタル形保護継電器。
【請求項２】
前記内部回路に対して電力を供給する補助電源部と、
前記補助電源部から電力の供給を受けた際に、前記内部回路における消費電力を制限する消費電力抑制部と、
を更に備えることを特徴とする請求項１項に記載のディジタル形保護継電器。
【請求項３】
前記補助電源部は、
稼働中の電力変換部を停止させ他の電力変換部を稼働させる間に、前記内部回路の電圧を所定の値より低下させないように、前記内部回路に対して電力を供給することを特徴とする請求項２に記載のディジタル形保護継電器。
【請求項４】
前記補助電源部は、コンデンサであることを特徴とする請求項２または請求項３記載のディジタル形保護継電器。
【請求項５】
前記内部回路は、主回路と副回路からなり、前記副回路を主回路から離接するための切替部とを備え、
前記切替部は、前記消費電力抑制部からの電力削減指示により、前記副回路を主回路から切り離すことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のディジタル形保護継電器。
【請求項６】
前記電源選択部に対して電力変換部の稼働を指示する切替要求部と、
前記電源監視部での監視結果より、前記電力変換部の故障を判定する故障判定部と、
を備え、
停止状態の前記電力変換部を稼働させて、当該電力変換部の故障の有無を判定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のディジタル形保護継電器。
【請求項７】
前記電力変換部の状態を表示する表示部と、
ユーザの入力を受け付ける入力部と、
前記入力部からの入力結果に基づいて、前記電力変換部の稼働状態を切り替える稼働状態切替部と、
を更に備えることを特徴とする請求項６に記載のディジタル形保護継電器。
【請求項８】
前記電力変換部の入力側に、入力電力遮断部と、
前記電力変換部を回路から着脱させるための着脱部とを更に設け、
停止させた前記電力変換部を回路から切り離し、他の電力変換部と交換することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のディジタル形保護継電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冗長化した電源部を備えるディジタル形保護継電器に関するものである。
【０００２】
ディジタル形保護継電器は、入力電力から所定の出力電力を得て、内部回路に電力を供給する電源部を備える。電源部は、例えば、電源回路が挙げられる。
【０００３】
ディジタル形保護継電器は、計器用変圧器・変流器を介して入力される電圧・電流の大きさ・位相条件により、電力系統に発生する短絡事故、地絡事故などの異常現象を検出する。そして、異常現象を検出した場合には、遮断器に対してトリップ指令を出力する。これにより、異常現象を検出した区間を、遮断器が電力系統から迅速に切り離すことで、事故の波及を防止、局限し、電力供給の信頼性向上を図る。
【０００４】
そのため、電力系統の事故発生時に正常な動作ができるよう、ディジタル形保護継電器を構成する、電源部、演算部、アナログ入力部、整定部、及び入出力部に対し、常時監視や点検を行っている。
【０００５】
万が一、ディジタル形保護継電器が故障した場合にはディジタル形保護継電器の全ての機能が停止してしまう。そのため、ディジタル形保護継電器の信頼性向上を目的に、電源部として使用されるスイッチング電源を複数の並列に接続することで、冗長化することが行われる。これにより、１個のスイッチング電源が故障した時でもディジタル形保護継電器の機能の維持を可能とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特願2011-97773号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ディジタル形保護継電器において、スイッチング電源による冗長化では、信頼性の向上というメリットがある。その反面、並列に接続したスイッチング電源が、すべて常に稼動してディジタル形保護継電器内部へ電力を供給しているため、電源部全体での消費電力が大きくなる。
【０００８】
スイッイング電源は、一次側に入力される電圧のレベルを変換して二次側に出力すると共に、一次側から供給される電力についても、ある割合で二次側へ供給しており、この一次側の入力電力に対する二次側の出力電力の割合を変換効率と称している。また、ここでは外部からスイッチング電源に電圧を入力する部分を一次側、スイッチング電源からディジタル形保護継電器内部へ電圧を出力する部分を二次側と称している。
【０００９】
スイッチング電源の一般的な特性として、スイッチング電源の出力電力が小さくなると変換効率が悪化するという特性がある。複数のスイッチング電源を並列に接続する場合には、ディジタル形保護継電器内部で消費する電力を複数のスイッチング電源が分担して供給する。そのため、スイッチング電源１個あたりで供給する出力電力が小さくなる。従って、各スイッチング電源の変換効率が低下するため、ディジタル形保護継電器の電力変換部における消費電力が増加することになる。更に、消費電力の増加に伴い電力変換部全体の発熱も増加するため、電力変換部の故障や寿命への影響が懸念される。
【００１０】
本発明の実施形態は、上記のような問題を解決するものであり、電源部を構成する電力変換部を冗長化するとともに、電力変換部における電力の変換効率と信頼性の向上を図ったディジタル形保護継電器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の実施形態におけるディジタル形保護継電器は、入力電力から所定の出力電力を得て、内部回路に電力を供給する複数の電力変換部を並列に接続した電源部と、複数の電力変換部の各々の稼働状態を監視する電源監視部と、前記電源監視部の監視結果に基づいて、稼働させる電力変換部の選択を行う電源選択部と、を備え、前記電源監視部での監視結果に基づいて、稼働中の電力変換部を停止させ他の電力変換部を稼働させることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態のディジタル形保護継電器の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態のディジタル形保護継電器の動作を示すフローチャートである。
【図３】第２の実施形態のディジタル形保護継電器の構成を示すブロック図である。
【図４】第２の実施形態のディジタル形保護継電器の動作を示すフローチャートである。
【図５】第３の実施形態のディジタル形保護継電器の構成を示すブロック図である。
【図６】第３の実施形態のディジタル形保護継電器の動作を示すフローチャートである。
【図７】第４の実施形態のディジタル形保護継電器の構成を示すブロック図である。
【図８】第５の実施形態のディジタル形保護継電器の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係るディジタル形保護継電器の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
［１．第１の実施形態］
本実施形態に係るディジタル形保護継電器は、電源部に電力変換部を複数備え、それぞれを並列に接続する。通常時には、１つの電力変換部を稼働させておき、他の電力変換部は停止させておく。稼働中の電力変換部に異常が発生した場合には、停止中の電力変換部を起動し、正常な運転となったことを確認したうえで、異常が発生した電力変換部を停止する。これにより、電源部において、消費電力と発熱を抑えつつ冗長化を実現させる。
【００１５】
［１−１．構成］
以下では、図１，２を参照しつつ、本実施形態に係るディジタル形保護継電器について説明する。図１は、本実施形態に係るディジタル形保護継電器の構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１に示すように、ディジタル形保護継電器１は、入力する電力を変換する電源部２で変換し、変換した電力により内部回路３を駆動させる。また、ディジタル形保護継電器１は、電源部２の制御を行う電源制御部４を備える。
【００１７】
電源部２は、ディジタル形保護継電器１に入力する入力電力から内部回路３に合わせた出力電力に変換する。ディジタル形保護継電器１は、電源部２として、第１の電力変換部２１、第２の電力変換部２２、第１のダイオード及び第２のダイオードを備える。電源部２は、第１の電力変換部２１及び第２の電力変換部２２を並列に接続したものである。図１では、２つのスイッチング電源を並列に接続しているのが、３以上のスイッチング電源を並列に接続しても良い。
【００１８】
第１の電力変換部２１及び第２の電力変換部２２としては、スイッチング電源を利用することができる。第１の電力変換部２１及び第２の電力変換部２２としては、同一の構成のスイッチング電源を利用しても良い。第１の電力変換部２１として長寿命の特性のあるスイッチング電源を使用し、第２の電力変換部として、即応性に優れたスイッチング電源を利用しても良い。
【００１９】
第１の電力変換部２１及び第２の電力変換部２２の２次側の出力には、ダイオードを接続する。言い換えると、１つのスイッチング電源は、１つのダイオードと組になる。ダイオードは、発熱の観点より、ショットキーダイオードが望ましい。電力変換部２１，２２の出力側にダイオードを接続することで、電力変換部２１，２２を停止中に他のスイッチング電源からの電流の流入を防止することができる。
【００２０】
電源制御部４は、電力変換部２１，２２の稼働／停止の制御を行うことで、電源部２の制御を行う。電源制御部４は、電源監視部４１、電源選択部４２を備える。電源監視部４１、電源選択部４２は、電源制御部４が備えるＣＰＵにより実現しても良い。それだけでなく、入力した信号に基づいて所定の信号を出力する回路により実現されていてもよい。
【００２１】
電源監視部４１は、電力変換部２１，２２の入力電圧Ｖｉｎ１、Ｖｉｎ２及び出力電圧Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２を検出する。そして、検出した入力電圧Ｖｉｎ１、Ｖｉｎ２及び出力電圧Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２のいずれかが、異常電圧値を超えていれば、電力変換部に異常が発生したと判定する。異常電圧値としては、電力変換部２１，２２ごとに設けても良い。例えば、第１の電力変換部２１に入力する入力電圧Ｖｉｎ１に対しては、許容最小入力電圧Ｖｉｎ１_minと許容最大入力電圧Ｖｉｎ１_maxとを定めておき、入力電圧Ｖｉｎ１がこの範囲外の値となった場合には、第１の電力変換部２１で異常が発生したと判定する。同様に、第１の電力変換部２１の出力電圧Ｖｏｕｔ１、第２の電力変換部２２の入力電圧Ｖｉｎ１及び出力電圧Ｖｏｕｔ２毎にそれぞれ許容最小入力電圧と許容最大入力電圧を設定する。そして、第１の電力変換部２１の出力電圧Ｖｏｕｔ１、第２の電力変換部２２の入力電圧Ｖｉｎ１及び出力電圧Ｖｏｕｔ２が、許容最小電圧と許容最大電圧の範囲より外れた場合には、異常があると判定する。
【００２２】
電源監視部４１は、異常があったと判定した場合には、異常があった電力変換部２１，２２を示す情報を含む監視結果を電源選択部４２に対して出力する。
【００２３】
電源制御部４は、監視結果に基づいて、電力変換部２１，２２の稼働を制御する。制御方法としては、各スイッチング電源に対して、停止信号を出力することで、稼働状態と停止状態との切り替えを行う。
【００２４】
［１−２．作用］
以下では、本実施形態に係るディジタル形保護継電器１の電力変換部の動作について説明する。図２は、ディジタル形保護継電器１の電力変換部の動作を示すフローチャートである。
【００２５】
ディジタル形保護継電器１の動作は、立ち上げ工程（ｓｔｅｐ１０１〜ｓｔｅｐ１０４）と、運用工程（ｓｔｅｐ１０５〜ｓｔｅｐ１０８）とに大きく２つの工程に分けることができる。以下、それぞれの工程ごとに詳細に説明する。
【００２６】
（立ち上げ工程）
立ち上げ工程では、電力変換部２１，２２を共に起動させて、内部回路３に対して電力を供給する（ｓｔｅｐ１０１）。この場合には、電力変換部２１，２２が共に稼働している状態であり、２つの並列に接続された電力変換部２１，２２が共に稼働している、二電源状態である。
【００２７】
次に、稼働した電力変換部２１，２２が正常に稼働しているのか監視を行う（ｓｔｅｐ１０２）。稼働状態のチェックは、電力変換部２１，２２の入力電圧Ｖｉｎ１、Ｖｉｎ２及び出力電圧Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２が許容電圧の範囲内に収まるか、否かで判定する（ｓｔｅｐ１０３）。
【００２８】
入力電圧Ｖｉｎ１、Ｖｉｎ２及び出力電圧Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２が、それぞれ許容電圧の範囲内であれば、電力変換部２１，２２が正常に稼働していると判定する（ｓｔｅｐ１０３のＹＥＳ）。入力電圧Ｖｉｎ１、Ｖｉｎ２及び出力電圧Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２のいずれかが、許容電圧の範囲外であれば、故障が発生したと判定する（ｓｔｅｐ１０３のＮＯ）。この場合には、正常でない電力変換部を交換する必要があるために、立ち上げを中断する。
【００２９】
電力変換部２１，２２が正常に稼働している場合は、第２の電力変換部２２を停止状態とする（ｓｔｅｐ１０４）。第２の電力変換部２２を停止状態とするために、電源選択部４２は、第２の電力変換部２２に対して停止信号Ｓ２を出力する。停止信号Ｓ２を受信した第２の電力変換部２２は、電力の変換を停止する。一方、内部回路３に対しては、稼働状態の第１の電力変換部２１より電力が供給される。以上のような手順によりディジタル形保護継電器１を立ち上げることが可能となる。
【００３０】
（運用工程）
運用工程では、第１の電力変換部２１に異常が起きていない場合には、第１の電力変換部２１から内部回路３に対して電力が供給される。この状態を通常状態とする。
【００３１】
通常状態では、電源監視部４１は、第１の電力変換部２１が正常に稼働しているかの監視を行う。稼働状態のチェックは、電力変換部２１の入力電圧Ｖｉｎ１及び出力電圧Ｖｏｕｔ１が許容電圧の範囲内に収まるか、否かで判定する（ｓｔｅｐ１０５）
【００３２】
入力電圧Ｖｉｎ１及び出力電圧Ｖｏｕｔ１が、それぞれ許容電圧の範囲内であれば、第１の電力変換部２１が正常に稼働していると判定し、この比較をディジタル形保護継電器１が運用中に定期的に繰り返す（ｓｔｅｐ１０５のＮＯ）。一方、入力電圧Ｖｉｎ１及び出力電圧Ｖｏｕｔ１のどちらかが、許容電圧の範囲外であれば、故障が発生したと判定する（ｓｔｅｐ１０５のＹＥＳ）。そして、第２の電力変換部２２を稼働させるために、第２の電力変換部２２に対して出力している停止信号Ｓ２の出力を停止する（ｓｔｅｐ１０６）。停止信号Ｓ２の入力が途切れた第２の電力変換部２２は、停止状態から稼働状態に移行を開始する。停止状態の第２の電力変換部２２が稼働状態に移行するために係る時間は、数ｍｓｅｃである。
【００３３】
そして、電源監視部４１は、第２の電力変換部２２が正常に稼働状態に移行したかの監視を行う。稼働状態のチェックは、第２の電力変換部２２の入力電圧Ｖｉｎ２及び出力電圧Ｖｏｕｔ２が許容電圧の範囲内に収まるか、否かで判定する（ｓｔｅｐ１０７）。入力電圧Ｖｉｎ２及び出力電圧Ｖｏｕｔ２が、それぞれ許容電圧の範囲内であれば、第２の電力変換部２２が正常に稼働していると判定する（ｓｔｅｐ１０７のＹＥＳ）。一方、入力電圧Ｖｉｎ２及び出力電圧Ｖｏｕｔ２のどちらかが、許容電圧の範囲外であれば、第２の電力変換部２２が稼働状態でないと判定する。電源監視部４１は、第２の電力変換部２２が稼働状態となるまで、第２の電力変換部２２の稼働状態の監視を行う（ｓｔｅｐ１０７のＮＯ）。
【００３４】
次に、第２の電力変換部２２が正常に稼働したと判定した場合には、第１の電力変換部２１に対して、停止信号Ｓ１を出力する（ｓｔｅｐ１０８）。以上のような手順により、第１の電力変換部２１に故障が発生した場合でも、第２の電力変換部２２を稼働させることで、内部回路３に対して電力の供給を継続する。
【００３５】
［１−３．効果］
以上のようにディジタル形保護継電器１は、電力変換部２１、２２を並列に接続した電源部２と、電力変換部２１、２２の稼働状態を監視する電源監視部４１と、稼働させる電力変換部２１、２２の選択を行う電源選択部４２と、を備える。そして、電源監視部４１での監視結果に基づいて、稼働中の第１の電力変換部２１を停止し、第２の電力変換部２２を稼働させる。
【００３６】
このように、通常状態においては、第１の電力変換部２１を稼働させておき、第２の電力変換部２２を停止状態にすることで、電源部２における消費電力と発熱を低減することを可能とした。これにより、電源部２の寿命を延ばす効果が期待できる。また、第２の電力変換部２２を稼働させる時間は、数ｍｓｅｃであり、第１の電力変換部２１の故障を判定してから停止するまでの時間より短い時間である。そのため、通常時には第２の電力変換部２２を停止させておいても、並列冗長電源回路として機能するため、電源部２の冗長化によるディジタル形保護継電器１の信頼性の向上も同時に実現することが可能となる。
【００３７】
本実施形態では、電源部２を２つの電力変換部２１、２２で構成したが、電源部２を構成する電力変換部の数は２つに限らない。例えば、３以上の電力変換部を用いても良い。いずれの場合にも、通常時には、電力変換部の１つを稼働させておき、他の電力変換部は、稼働中の電力変換部に故障が発生した場合に備えて、停止させておく。これにより、電源部２を構成する電力変換部の数に影響されることなく、電源部２の冗長化によるディジタル形保護継電器１の信頼性の向上と、電源部２の消費電力と発熱の抑制を同時に実現することが可能となる。
【００３８】
［２．第２の実施形態］
第１の実施形態では、稼働中の電力変換部に故障が発生した場合には、停止中の電力変換部を稼働させることで、電源部２を冗長化しつつ、電源部２の消費電力と発熱の抑制を図った。本実施形態では、電力変換部を停止した際の影響の低減を図るために、内部回路３での消費電力を抑制しつつ、電力消費が少なくなった内部回路３に対して補助電源より電力を供給する。
【００３９】
［２−１．構成］
図３は、第２の実施形態の構成を示すブロック図である。図３に示すように、ディジタル形保護継電器１に補助電源部５と、電源制御部４に消費電力抑制部４３とを追加した。さらに、内部回路３を主回路３２と副回路３３に分けて、副回路３３を主回路３２から離接するための切替部を備える。以下では、説明のために、運用状態では、電力変換部２１が稼働し、電力変換部２２が停止しているものとする。
【００４０】
補助電源部５は、運用状態において、稼働中の電力変換部２１が停止状態となった場合に、一時的に電力変換部２１の代わりとして、内部回路３に対して電力を供給する電源である。補助電源部５は、稼働中の第１の電力変換部２１が停止したのち、数ｍｓｅｃの間、内部回路３の消費電力に応じた所定の電力を供給する。補助電源部５は、例えば、コンデンサである。補助電源部５は、電源部２の出力側に設けられる。
【００４１】
消費電力抑制部４３は、運用状態において、稼働中の第１の電力変換部２１が停止した場合に、内部回路３の消費電力を抑制する。消費電力抑制部４３は、電源監視部４１と接続され、電源監視部４１より、監視結果を受信する。その監視結果により、第１の電力変換部２１が停止したと判定した場合には、内部回路３の切替部３１に対して電力抑制信号を出力する。
【００４２】
本実施形態の内部回路３は、主回路３２と副回路３３から構成される。主回路３２は、電源部２の出力側と接続する。主回路３２は、ディジタル形保護継電器１が電力系統の保護を行う上で必要な構成を含む回路である。例えば、主回路３２は、系統事故時に異常を検出した区間を電力系統から切り離すための機能を実現する制御を行う制御部６を含む。一方、切替部３１により、主回路３２より切り離し可能な構成とする。副回路３３は、ディジタル形保護継電器１が電力系統の保護を行う上で、一時的に機能を停止しても支障がない構成を含む回路である。例えば、表示部や入力部などのＨＩ７などを含む。
【００４３】
［２−２．作用］
以下では、本実施形態に係るディジタル形保護継電器１の電力変換部２１の動作について説明する。図４は、ディジタル形保護継電器１の電力変換部２１の動作を示すフローチャートである。立ち上げ工程（ｓｔｅｐ２０１〜ｓｔｅｐ２０４）については、第１実施形態の立ち上げ工程（ｓｔｅｐ１０１〜ｓｔｅｐ１０４）と同様であるので、その説明を省略する。
【００４４】
（運用工程）
通常状態において、入力電圧Ｖｉｎ１及び出力電圧Ｖｏｕｔ１のどちらかが、許容電圧の範囲外であれば、第１の電力変換部２１に故障が発生したと判定した場合（ｓｔｅｐ２０５のＹＥＳ）、第２の電力変換部２２を稼働させるために、第２の電力変換部２２に対して出力している停止信号Ｓ２の出力を停止する（ｓｔｅｐ２０６）。そして、消費電力抑制部４３は、内部回路３に対して、消費電力の抑制指示を行う（ｓｔｅｐ２０７）。抑制指示は、内部回路３のスイッチに対して、消費電力抑制部４３から抑制指示を出力することで行う。
【００４５】
そして、電源監視部４１は、待機スイッチング電源が正常に稼働状態に移行したかの判定を行う。スイッチング電源が正常に稼働したと判定した場合には、（ｓｔｅｐ２０７のＮＯ）、常用スイッチ電源を停止する（ｓｔｅｐ２０８）。そして、第２の電力変換部２２からの電力供給の安定後、消費電力抑制部４３は、副回路３３を主回路３２に接続する指示を出力する。
【００４６】
［２−３．効果］
以上のようにディジタル形保護継電器１は、内部回路３に対して電力を供給する補助電源部５と、補助電源部５から電力の供給を受けた際に、内部回路３における消費電力を制限する消費電力抑制部４３と、を更に備える。補助的に、内部回路３に対して電力を供給することで、停止中の第２の電力変換部２２からの出力電圧が十分な大きさになるまでの時間を確保し時間協調を図ることが可能となる。さらに、内部回路３において、電力を供給する範囲を限定することで、補助電源部５から供給する電力量を抑制することができる。このため、補助電源部５として大きな電源を用意しなくても、時間協調を可能とする。
【００４７】
内部回路３は、主回路３２と副回路３３からなり、副回路３３を主回路３２から離接するための切替部３１とを備え、切替部３１は、消費電力抑制部４３からの電力削減指示により、副回路３３を主回路３２から切り離す。これにより、単純な構成で、内部回路３の消費電力を抑制することが可能となる。
【００４８】
［３．第３の実施形態］
第１の実施形態では、稼働中の第１の電力変換部２１に故障が発生した場合には、停止中の第２の電力変換部２２を稼働させることで、電源部２を冗長化しつつ、電源部２の消費電力と発熱の抑制を図った。本実施形態では、第１の電力変換部２１を稼働させて、ディジタル形保護継電器１を運用中に停止状態となる第２の電力変換部２２を稼働させて、稼働させた電力変換部２２の故障の有無を判定する。
【００４９】
［３−１．構成］
図５は、第３の実施形態の構成を示すブロック図である。図５に示すように、内部回路３内の制御部６に、切替要求部６１、故障判定部６２、及び表示制御部６３を追加した。さらに、内部回路３に入力部と表示部を備えるヒューマンインタフェース（以下、ＨＩとする）７を追加した。
【００５０】
制御部６は、電源制御部４の制御を行う制御部であり、運用中に停止状態となる第２の電力変換部２２を稼働させて、稼働させた第２の電力変換部２２の故障の有無を判定する。そして、判定結果をＨＩ７に表示する。制御部６は、切替要求部６１、故障判定部６２、及び表示制御部６３を備える。
【００５１】
切替要求部６１は、電源選択部４２に対して第２の電力変換部の稼働を指示する。切替要求部６１は、運用状態において、定期的に、停止中の第２の電力変換部２２の稼働を電源選択部４２に対して指示しても良いし、ユーザのＨＩ７の操作を受けたタイミングで、停止中の第２の電力変換部２２の稼働を電源選択部４２に対して指示しても良い。
【００５２】
故障判定部６２は、稼働状態にある電力変換部の電源監視部４１での監視結果を受信する。故障判定部６２は、監視結果より、電力変換部２１、２２の故障を判定する。判定を行う対象となる電力変換部は、稼働中の全電力変換部でも、切替要求部６１が稼働を指示した電力変換部のみでも良い。故障判定部６２は、判定結果を表示制御部６３を介してＨＩ７に表示する。
【００５３】
［３−２．作用］
以下では、本実施形態に係るディジタル形保護継電器１の電力変換部２２の動作について説明する。図４は、ディジタル形保護継電器１の電力変換部２２の動作を示すフローチャートである。立ち上げ工程（ｓｔｅｐ３０１〜ｓｔｅｐ３０４）については、第１実施形態の立ち上げ工程（ｓｔｅｐ１０１〜ｓｔｅｐ１０４）と同様であるので、その説明を省略する。
【００５４】
（運用工程）
運用工程においては、通常状態において待機中の電力変換部の故障判定を行う。故障判定は、切替要求部６１が、電源選択部４２に対して、停止中の第２の電力変換部２２を稼働させる指示を出力することで開始される（ｓｔｅｐ３０５）。稼働指示を受信した電源選択部４２は、第２の電力変換部２２へ出力中の停止信号Ｓ２を停止する。これにより、第２の電力変換部２２の稼働が開始する。
【００５５】
そして、入力電圧Ｖｉｎ２及び出力電圧Ｖｏｕｔ２のいずれかが、許容電圧の範囲内であれば（ｓｔｅｐ３０６のＹＥＳ）、第２の電力変換部２２に故障はないと判定する（ｓｔｅｐ３０７）。一方、入力電圧Ｖｉｎ２及び出力電圧Ｖｏｕｔ２のどちらかが、許容電圧の範囲外であれば（ｓｔｅｐ３０６のＮＯ）、第２の電力変換部２２に故障が発生したと判定する（ｓｔｅｐ３０８）。
【００５６】
［３−３．効果］
以上のようにディジタル形保護継電器１は、電源選択部４２に対して電力変換部２１、２２の稼働を指示する切替要求部６１と、電源監視部４１での監視結果より、電力変換部２１、２２の故障を判定する故障判定部６２と、を備える。この構成により、停止状態の第２の電力変換部２２を稼働させて、第２の電力変換部２２の故障の有無を判定する。これにより、停止中の第２の電力変換部２２を起動させて、故障の有無の判定を行うことが可能となるため、ディジタル形保護継電器１の信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００５７】
［４．第４の実施形態］
第３の実施形態では、停止中の電力変換器を含めた電源部２を構成する電力変換器の状態を監視した。本実施形態では、さらに、監視結果をユーザに提示して、稼働する電力変換器の選択を受け付ける構成とする。これにより、運用状態で稼働する電力変換器を任意に選択することが可能となる。
【００５８】
［４−１．構成］
図７は、第４の実施形態の構成を示すブロック図である。図７に示すように、切替要求部６１は、ユーザのＨＩ７から電源選択指示を受け付け、その指示に基づいて電源選択部４２に対して電力変換部の稼働を指示する。
【００５９】
［４−１．作用効果］
ディジタル形保護継電器１では、運用中に停止している電力変換器を含めた電源部２を構成する電力変換器の状態を監視する。そして、電力変換器の状態を示す監視結果をＨＩ７に表示することで、ユーザに提示する。ユーザは、ＨＩ７の表示結果に基づいて、稼働する電力変換器の選択を行う。
【００６０】
これにより、ユーザは、ＨＩ７により電力変換部の状態を確認することが可能となる。表示結果に基づいて、各電力変換部２１、２２の稼働時間を制御が可能となる。例えば、一定期間ごとに稼働する電力変換部を切り替えて各電力変換部の総稼働時間を短縮することで、各電力変換部の劣化を抑制でき、ディジタル形保護継電器１の信頼性向上を図ることができる。
【００６１】
本実施形態では、ＨＩ７をディジタル形保護継電器１に設けたが、これに限らない。例えば、ＨＩ７を外部に設置しておき、ディジタル形保護継電器１には、外部のＨＩ７との通信機能を持たせても良い。これにより、ディジタル形保護継電器１から離れた場所においても、電力変換部の状態の確認や稼働させる電力変換部の選択を行うことが可能となる。
【００６２】
［５．第５の実施形態］
第１の実施形態では、電源部２を構成する電力変換部は固定式であったが、本実施形態では、電力変換部を着脱可能な構成とした。
【００６３】
［５−１．構成］
図８は、第５の実施形態の構成を示すブロック図である。図８に示すように、各電力変換部２１、２２の入力側に、入力電力遮断部と、各電力変換部２１、２２を回路から着脱させるための着脱部９を備える。また、制御部６には、入力電力の遮断を判定する遮断判定部６４を備える。
【００６４】
入力電力遮断部８１，８２は、前記電源監視部４１をディジタル形保護継電器１の入力回路から遮断する遮断器である。第１の入力電力遮断部８１は、第１の電力変換部２１の入力側と接続され、第２の入力電力遮断部８２は、第２の電力変換部２２の入力側と接続される。入力電力遮断部８１，８２が作動することで電力変換部２１、２２は入力回路から遮断され、電力変換部２１、２２にかかる入力電圧は０となる。入力電力遮断部８１，８２は、ユーザの手動により遮断動作を実施する。
【００６５】
遮断判定部６４は、電源監視部４１からの監視結果を基に、入力電力が遮断されたか否かの判定を行う。遮断判定部６４は、電力変換部２１、２２に入力する入力電力が０となった場合に、入力電力遮断部による遮断動作が行なわれたと判定する。遮断判定部６４は、判定結果をＨＩ７に表示させる。
【００６６】
［５−２．作用効果］
このようなディジタル形保護継電器１では、故障が発生した電力変換部２１、２２を、運用中に交換することが可能となる。例えば、第１の電力変換部２１を稼働させ、第２の電力変換部２２を待機させる運用中に、第１の電力変換部２１に故障が発生した場合には、第１の電力変換部２１の入力側に設置された第１の入力電力遮断部８１を動作させる。
【００６７】
これにより、第１の電力変換部２１に入力する入力電力が遮断される。遮断が確実に行われた場合には、第１の電力変換部２１へ入力する入力電力は０となる。電源監視部４１は、第１の電力変換部２１の入力電圧を監視しており、入力電圧が０であることを監視結果として、遮断判定部６４へ出力する。遮断判定部６４では、監視結果を踏まえてＨＩ７に、第１の電力変換部２１に対する入力電力が遮断されたことを表示する。ユーザは、ＨＩ７の表示内容を踏まえて、第１の電力変換部２１の交換を行うことで、安全に交換作業を実施することが可能となる。
【００６８】
上記では、故障した電力変換部の交換について述べたが、交換対象となる電力変換部２１、２２は、故障している電力変換部に限らない。故障が発生せずとも定期的に電力変換部２１、２２を交換することで、ディジタル形保護継電器の信頼性や保守性向上を図ることができる。
【００６９】
［６．他の実施形態］
本明細書においては、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。具体的には、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７０】
１…ディジタル形保護継電器
２…電源部
３…内部回路
４…電源制御部
５…補助電源部
６…制御部
７…ＨＩ
９…着脱部
２１…第１の電力変換部
２２…第２の電力変換部
３１…切替部
３２…主回路
３３…副回路
４１…電源監視部
４２…電源選択部
４３…消費電力抑制部
４３…消費電力削減部
６１…切替要求部
６２…故障判定部
６３…表示制御部
６４…遮断判定部
【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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【図７】
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【図８】
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