(57)【要約】【課題】負荷の動作を停止することなく、開閉器の閉故障の検出を可能にする。【解決手段】制御装置１００は、所定期間、主接点（主接点部２１０）が開状態となるように主接点（主接点部２１０）を制御する開閉制御部１１０と、所定期間における連動部２２０の状態に基づいて主接点（主接点部２１０）の状態を検出することによって、主接点（主接点部２１０）が閉状態に固定される閉故障を検出する状態検出部１２０とを含む。所定期間は、主接点（主接点部２１０）が開状態であっても負荷３００の動作が停止されない期間に設定される。【選択図】図１
2015220072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉器を制御する制御装置であって、
前記開閉器は、
電力線と負荷との間に設けられ、開状態および閉状態のいずれかの状態に切り替わる主接点と、
前記主接点の状態に連動して状態が切替わる連動部とを含み、
前記制御装置は、
所定期間、前記主接点が前記開状態となるように前記主接点を制御する開閉制御部と、
前記所定期間における前記連動部の状態に基づいて前記主接点の状態を検出することによって、前記主接点が前記閉状態に固定される閉故障を検出する状態検出部とを含み、
前記所定期間は、前記主接点が前記開状態であっても前記負荷の動作が停止されない期間に設定される、制御装置。
【請求項２】
前記電力線は、交流電力を伝送し、
前記所定期間は、前記電力線の電圧が所定電圧以上になった後に開始され、
前記所定期間は、前記交流電力の半周期以下に設定される、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記電力線は、直流電力を伝送し、
前記電力線と前記負荷との間に電力貯蔵装置が設けられ、
前記所定期間は、前記電力線の電圧が所定電圧以上になった後に開始され、
前記所定期間は、前記負荷が前記電力貯蔵装置からの電力のみによって動作可能な期間長以下に設定される、請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
前記交流電力は、正弦波交流電力であり、
前記所定期間は、前記正弦波交流電力の電圧がゼロになったときから所定の遅延時間が経過した後に開始される、請求項２に記載の制御装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記開閉器をバイパス可能なように前記開閉器に接続される第２の開閉器をさらに制御する制御装置であり、
前記所定期間は、前記負荷の動作に必要な電力が、前記第２の開閉器の容量以下のときに開始される、請求項１に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、開閉器の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機器などの電気負荷（以下、単に「負荷」という）に供給される電力を伝送するための電力線には、リレー、ブレーカおよびコンタクタなどの開閉器が設けられることがある。そのような開閉器は、接点が開閉することで動作する。開閉器が閉状態（つまり、接点が閉状態）のときは、電力線による電力伝送が行なわれるため、負荷に電力が供給される。一方、開閉器が開状態（つまり、接点が開状態）のときには、電力線による電力伝送が遮断されるため、負荷に電力が供給されない。負荷に電力が供給されないと、負荷の動作が停止してしまう。
【０００３】
開閉器は、閉状態に固定されて、開状態に切替わらない故障が生じることがある（以後、これを「閉故障」という）。閉故障は、たとえば、接点が溶着することによって生じる。溶着は、たとえば、接点に大電流が流れて発熱することによって生じる。
【０００４】
特開２００５−２９５６９８号公報は、コンタクタの閉故障を検出するための、車両用の電源装置を開示する。この電源装置は、電力線に設けられる主接点と、主接点から（すなわち電力線から）絶縁されるとともに、主接点と連動して動作する補助接点とを含む。主接点が閉状態になると、補助接点も閉状態になる。電源装置は、補助接点の開閉状態を検出することによって、電力線から絶縁された状態で、主接点の溶着を検出できる。これにより、コンタクタの閉故障の検出行なうことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２９５６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特開２００５−２９５６９８号公報が開示する電源装置によると、閉故障の検出は、主接点を開状態とするための制御を実行したうえで、補助接点の開閉状態を検出することによって行なわれる。そのため、閉故障でないときに主接点を開状態とするための制御を実行すると、主接点が開状態となり、電力線による電力伝送が遮断される。その結果、負荷への電力供給が行なわれなくなり、負荷の動作が停止してしまう可能性がある。
【０００７】
本発明の目的は、負荷の動作を停止することなく、開閉器の閉故障の検出を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ある局面において、開閉器を制御する制御装置である。開閉器は、主接点と、連動部とを含む。主接点は、電力線と負荷との間に設けられ、開状態および閉状態のいずれかの状態に切替わる。連動部は、主接点の状態に連動して状態が切替わる。制御装置は、開閉制御部と、状態検出部とを含む。開閉制御部は、所定期間、主接点が開状態となるように主接点を制御する。状態検出部は、所定期間における連動部の状態に基づいて主接点の状態を検出することによって、主接点が閉状態に固定される閉故障を検出する。所定期間は、主接点が開状態となっても負荷の動作が停止しない期間に設定される。
【０００９】
上記構成の制御装置では、所定期間、主接点が開状態となるように、開閉制御部が主接点を制御する。所定期間における連動部の状態を、状態検出部が検出することによって、開閉器の閉故障を検出できる。所定期間は、主接点が開状態であっても負荷の動作が停止されない期間に設定される。したがって、主接点が開状態となっても、負荷の動作が維持される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、負荷の動作を停止することなく、開閉器の閉故障を検出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】各実施の形態に共通する制御装置を説明するための図である。
【図２】実施の形態１に係る制御装置を説明するための図である。
【図３】実施の形態１において図２の制御装置１００によって実行される処理の一例を説明するための図である。
【図４】アーク放電を模式的に説明するための図である。
【図５】実施の形態２に係る制御装置を説明するための図である。
【図６】実施の形態２において図５の制御装置１００Ａによって実行される処理の一例を説明するための図である。
【図７】実施の形態３において図２の制御装置１００によって実行される処理の一例を説明するための図である。
【図８】実施の形態４に係る制御装置を説明するための図である。
【図９】実施の形態４において図８の制御装置１００Ｂによって実行される処理を説明するための図である。
【図１０】実施の形態５に係る制御装置を説明するための図である。
【図１１】制御装置の適用例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１３】
図１は、各実施の形態に共通する、開閉器の制御装置（以下、単に「制御装置」という）を説明するための図である。図１を参照して、制御装置１００は、たとえば、電力供給システム１に用いられる。
【００１４】
電力供給システム１は、制御装置１００と、電圧センサ１３１と、電流センサ１３２と、開閉器２００と、負荷３００と、電力線ＰＬと、電力ノードＮ１およびＮ２とを含む。電力供給システム１は、商用系統電力から負荷３００に電力が供給されるだけでなく、太陽電池や燃料電池などの直流電源から負荷３００に電力を供給する電力供給システムであってもよく、具体的には、住宅や工場、蓄電池を搭載した車両など、様々なものに適用できる。
【００１５】
電力線ＰＬは、電力線ＰＬ１およびＰＬ２を含む。電力線ＰＬ１およびＰＬ２は、電力ノードＮ１およびＮ２に接続される。電力ノードＮ１およびＮ２には、図１には図示しない電力源から、電力が供給される。電力線ＰＬは、電力源からの電力を、負荷３００に伝送する。なお、電力源は、交流電源または直流電源に限定されない。交流電源は、たとえば、商用系統電力やモータを利用した発電機、パワーコンディショナなどの直流電力を交流電力に変換して出力する電力変換機などが挙げられる。また、直流電源は、たとえば、太陽電池やリチウムイオン電池などの蓄電池、燃料電池などが挙げられる。
【００１６】
負荷３００は、電力を消費する電気負荷である。負荷３００は、たとえば電気器機である。負荷３００への電力供給が行なわれると、負荷３００は動作する。負荷３００への電力供給が行なわれないと、負荷３００の動作は停止する。
【００１７】
開閉器２００は、少なくとも電力線ＰＬに設けられる。開閉器２００は、主接点部２１０と、連動部２２０とを含む。なお、後に図２などを参照して説明するように、主接点部２１０は主接点を含み、連動部２２０は補助接点を含む。
【００１８】
主接点部２１０は、たとえば電力線ＰＬ１に設けられる。主接点部２１０は、開状態および閉状態のいずれかの状態に切替わる。主接点部２１０が閉状態に切替わると、電力ノードＮ１と負荷３００とが接続される。主接点部２１０が開状態に切替わると、電力ノードＮ１と負荷３００とは切り離される。なお、主接点部２１０は、電力線ＰＬ２に設けられてもよい。あるいは、主接点部２１０は、電力線ＰＬ１および電力線ＰＬ２の両方の電力線に設けられてもよい。
【００１９】
連動部２２０の状態は、主接点部２１０の開閉状態に連動して切替わる。たとえば、主接点部２１０が開状態となると、連動部２２０は、それに応じた状態（第１の状態）に切替わる。主接点部２１０が閉状態となると、連動部２２０は、それに応じた状態（第２の状態）に切替わる。連動部２２０の第１の状態および第２の状態については、後に図２を参照してさらに説明する。
【００２０】
連動部２２０の状態は、主接点部２１０の開閉状態と同時に切替わる必要はなく、たとえば、時間差（タイムラグ）を有して切替わってもよい。
【００２１】
制御装置１００は、開閉制御部１１０と、状態検出部１２０と、電圧電流検出部１３０とを含む。
【００２２】
開閉制御部１１０は、開閉器２００の開閉動作を制御する。つまり、開閉制御部１１０は。主接点部２１０が開状態または閉状態となるように、主接点部２１０を制御する。
【００２３】
状態検出部１２０は、連動部２２０の状態を検出する。状態検出部１２０は、連動部２２０の状態を検出することによって、主接点部２１０の状態を検出することができる。開閉制御部１１０の制御と、主接点部２１０の状態とに基づいて、状態検出部１２０は、主接点部２１０が閉状態に固定される開閉器２００の故障（閉故障）を検出する。開閉器２００の閉故障は、たとえば、主接点部２１０が溶着することによって生じる。
【００２４】
電圧電流検出部１３０は、電力線ＰＬの電圧および／または電力線ＰＬを流れる電流を検出する。このため、電圧センサ１３１および／または電流センサ１３２が、電力線ＰＬに設けられる。図１に示す例では、電圧センサ１３１は、電力線ＰＬ１とＰＬ２との間に設けられる。電流センサ１３２は、電力線ＰＬ１に設けられる。電力線ＰＬ１でなく、電力線ＰＬ２に、電流センサ１３２が設けられてもよい。電圧センサ１３１の検出結果は、電圧電流検出部１３０に送られる。電流センサ１３２の検出結果は、電圧電流検出部１３０に送られる。説明の便宜上、電圧センサ１３１が検出する箇所における電力線ＰＬの電圧を主電圧と称し、「Ｖ」として図示する。
【００２５】
電力供給システム１において、制御装置１００は、開閉制御部１１０によって、開閉器２００の開閉制御を行なう。また、制御装置１００は、状態検出部１２０によって、開閉器２００の閉故障を診断する。
【００２６】
開閉器２００の閉故障の診断は、たとえば、次のようにして行なうことができる。
まず、主接点部２１０が開状態となるための制御が、開閉制御部１１０によって実行される。制御の詳細については、後に図２を参照してさらに説明する。
【００２７】
つぎに、主接点部２１０が開状態となるための制御が行なわれている間に、状態検出部１２０によって、連動部２２０の状態が検出される。状態検出部１２０は、連動部２２０の状態に基づいて、主接点部２１０が開状態であるか否かを判断する。すなわち、連動部２２０が第１の状態であれば、主接点部２１０は開状態と判断される。連動部２２０が第２の状態であれば、主接点部２１０は閉状態であると判断される。主接点部２１０が開状態となるための制御が行なわれているにもかかわらず、主接点部２１０が閉状態であると検出されれば、主接点部２１０は正常に動作していない。したがって、状態検出部１２０は、開閉器２００が閉故障であると検出（診断）する。
【００２８】
しかし、上述のように開閉器２００の閉故障を診断する場合に、開閉器２００が閉故障でないにもかかわらず主接点部２１０を開状態に切替えるための制御が行なわれると、主接点部２１０が開状態に切替わってしまう。主接点部２１０が開状態に切替わると、電力線ＰＬによる負荷３００への電力伝送が遮断されるおそれがある。
【００２９】
そこで、開閉器２００の閉故障を診断するために、以下の制御が実行される。
すなわち、所定期間のみ、主接点部２１０が開状態となるように、開閉制御部１１０が主接点部２１０を制御する。所定期間における連動部２２０の状態に基づいて、状態検出部１２０が、主接点部２１０の状態を検出する。ここで、所定期間は、主接点部２１０が開状態であっても負荷３００の動作が停止しない期間に設定される。
【００３０】
このようにして開閉器２００の閉故障の診断を行うことで、主接点部２１０が開状態になったとしても、負荷３００の動作は停止することなく、開閉器２００の閉故障の検出が可能になる。詳細については、後に、各実施の形態とともに説明する。
【００３１】
開閉器２００の閉故障の診断は、あらかじめ定められた時刻、たとえば、１時間ごと（毎時０分など）、１日ごと（毎日０時など）、あるいは１か月ごと（毎月１日など）において行なわれてもよい。または、溶着が疑われるような場合、たとえば一時的に過電流が流れた場合などに、開閉器２００の閉故障の診断が行なわれてもよい。
【００３２】
[実施の形態１]
図２は、実施の形態１に係る制御装置を説明するための図である。図２を参照して、制御装置１００は、たとえば、電力供給システム１Ａに用いられる。電力供給システム１Ａは、制御装置１００と、電圧センサ１３１と、電流センサ１３２と、開閉器２００Ａと、負荷３００Ａと、交流電源４００と、電力線ＰＬと、電力ノードＮ１およびＮ２と、電源端子Ｖｃｃとを含む。図１の電力供給システム１と同様の構成については、ここでは説明を繰り返さない。
【００３３】
開閉器２００Ａは、主接点部２１０Ａと、連動部２２０Ａと、励磁コイル２３０とを含む。主接点部２１０Ａは、主接点（メイン接点）２１１を含む。連動部２２０Ａは、補助接点２２１を含む。図２に示す例では、開閉器２００Ａは、センサ１２１と、スイッチ１５０と、抵抗Ｒ１とをさらに含む。
【００３４】
主接点２１１は、電力線ＰＬ１に設けられる。主接点２１１は、開状態または閉状態に切替わる。主接点２１１の開閉状態は、主接点部２１０Ａの開閉状態にそれぞれ対応する。主接点２１１が閉状態に切替わると、電力線ＰＬによる電力伝送によって、交流電源４００からの電力が負荷３００Ａに供給される。主接点２１１が開状態に切替わると、電力線ＰＬによる電力伝送が遮断される。そのため、交流電源４００から負荷３００Ａへの電力供給が行われなくなり、負荷３００Ａの動作が停止する。
【００３５】
補助接点２２１の開閉状態は、主接点２１１の開閉状態に連動して切替わる。たとえば、主接点２１１が開状態に切替わると、補助接点２２１も開状態に切替わる。主接点２１１が閉状態に切替わると、補助接点２２１も閉状態に切替わる。補助接点２２１の開状態は、連動部２２０Ａの第１の状態に対応する。補助接点２２１の閉状態は、連動部２２０Ａの第２の状態に対応する。
【００３６】
補助接点２２１と主接点２１１との連動させるためには、種々の公知の技術を用いることができる。たとえば、主接点２１１のバネ（図示しない）と、補助接点２２１のバネ（図示しない）とが機械的に連動するように開閉器２００Ａを構成することで、補助接点２２１を、主接点２１１に連動させることができる。
【００３７】
補助接点２２１の一方端は、電源端子Ｖｃｃに接続される。補助接点２２１の他方端は、抵抗Ｒ１の一方端に接続される。抵抗Ｒ１の他方端は、グランド（ＧＮＤ）１に接続される。ＧＮＤ１は、基準電位（たとえば０Ｖ）を有する。
【００３８】
電源端子Ｖｃｃには、電圧が印加される。補助接点２２１が閉状態のとき、電源端子ＶｃｃとＧＮＤ１との間に発生する電位差によって、補助接点２２１および抵抗Ｒ１に電流が流れる。この電流の有無は、センサ１２１によって検出される。センサ１２１は、たとえば電圧センサである。センサ１２１が電圧センサの場合、センサ１２１は、抵抗Ｒ１に発生する電圧を検出することによって、補助接点２２１および抵抗Ｒ１を流れる電流の有無を検出できる。センサ１２１の検出結果は、状態検出部１２０に送信される。これにより、状態検出部１２０は、補助接点２２１の開閉状態、すなわち連動部２２０Ａの状態を検出することができる。
【００３９】
なお、センサ１２１は、電流センサであってもよい。センサ１２１が電流センサの場合、センサ１２１は、補助接点２２１および抵抗Ｒ１を流れる電流を検出する。
【００４０】
励磁コイル２３０は、主接点２１１を開状態または閉状態に切替えるために用いられる。励磁コイル２３０に電流が流れると、磁場が発生する。たとえば、磁場が発生していると、主接点２１１が開状態となるように、主接点２１１が設計される。磁場が発生していないと、主接点２１１が閉状態となるように、主接点２１１が設計される。設計されるとは、主接点２１１が正常に動作する場合（開閉器２００Ａが閉故障でない場合）には、磁場が発生しているときに主接点２１１は開状態になることを意味する。逆に、主接点２１１が溶着などによって正常に動作しない場合（開閉器２００Ａが閉故障である場合）には、磁場が発生しても、主接点２１１は閉状態で固定されて、開状態に切替わらない。
【００４１】
なお、励磁コイル２３０に流れる電流と、主接点２１１の開閉状態とは、上述とは逆の関係であってもよい。すなわち、励磁コイル２３０に電流が流れて磁場が発生しているときに、主接点２１１が閉状態となるように、主接点２１１が設計されてもよい。
【００４２】
励磁コイル２３０の一方端は、電源端子Ｖｃｃに接続される。励磁コイル２３０の他方端は、スイッチ１５０の一方端に接続される。スイッチ１５０の他方端はＧＮＤ１に接続される。
【００４３】
スイッチ１５０は、開閉制御部１１０によって制御される。制御は、たとえば、開閉制御部１１０からスイッチ１５０に、開閉信号が送信されることによって行なわれる。開閉信号がＯＮのとき、スイッチ１５０が導通状態（ＯＮ）とされる。このとき、電源端子ＶｃｃとＧＮＤ１との間に発生する電位差によって、励磁コイル２３０に電流が流れる。開閉信号がＯＦＦのとき、スイッチ１５０が非導通状態（ＯＦＦ）とされる。このとき、励磁コイル２３０には電流は流れない。このようにスイッチ１５０を制御することによって、開閉制御部１１０は、主接点２１１の開閉状態を切替えることができる。
【００４４】
交流電源４００は、電力ノードＮ１およびＮ２に接続される。交流電源４００は、交流電力を発生する。図２に示す例では、電力ノードＮ２は、グランド（ＧＮＤ）２に接続される。ＧＮＤ２は、基準電位を有する。ＧＮＤ２が有する基準電位は、ＧＮＤ１が有する基準電位と異なっていてもよい。
【００４５】
負荷３００Ａは、交流電力を受けて動作する。
電力供給システム１Ａにおいて、開閉器２００Ａの閉故障を診断するために、以下の制御が実行される。
【００４６】
すなわち、所定期間、主接点２１１が開状態となるように、開閉制御部１１０が主接点２１１を制御する。所定期間における補助接点２２１の状態に基づいて、状態検出部１２０が、主接点２１１の状態を検出する。
【００４７】
実施の形態１において、所定期間は、電力線ＰＬの電圧（主電圧Ｖ）が所定電圧以上になった後に開始される。所定電圧は、主接点２１１が閉状態から開状態に切替わる際にアークが発生するのに必要な電圧に設定される。所定電圧は、たとえば、開閉器２００の設計データおよび実験などに基づいて設定することができる。
【００４８】
主接点２１１が開状態に切替わったとしても、アークが発生していれば、アーク電流によって、電力線ＰＬによる負荷３００Ａへの電力伝送が維持される。その結果、負荷３００への電力供給が維持されるため、負荷３００Ａの動作は停止しない。
【００４９】
電力線ＰＬの電圧が所定電圧以上であることの判断は、たとえば、電圧電流検出部１３０によって検出される電圧が所定電圧以上であるか否かを判断することによって行なわれ得る。電力線ＰＬが伝送する電力の型が規定されており、電力線ＰＬの電圧が予測可能であれば、電力線ＰＬの電圧が所定電圧以上であることの判断が容易になる。これについては、後に[実施の形態３]で説明する。
【００５０】
図３は、実施の形態１において図２の制御装置１００によって実行される処理の一例を説明するための図（タイミングチャート）である。図２および図３を参照して、図３の「主電圧Ｖ」は、電力線ＰＬの電圧（図２中の「Ｖ］）を示す。「開閉信号」は、開閉制御部１１０が主接点２１１の開閉状態を切替えるためにスイッチ１５０に送信する制御信号を示す。「主接点」は、主接点２１１の開閉状態を示す。「補助接点（状態検出）」は、補助接点２２１の開閉状態（状態検出部１２０の検出結果）を示す。「Ｖｔｈ１」は、主電圧Ｖに対して設定される閾値電圧（所定電圧）である。「ｄｔ１」は、開閉信号がＯＦＦとされる期間（所定期間）である。
【００５１】
図２および図３を参照して、はじめに、時刻ｔ０において、開閉信号がＯＮとされている。開閉信号がＯＮとされているため、主接点２１１は閉状態であり、補助接点２２１も閉状態である。なお、補助接点２２１の閉状態は、状態検出部１２０の検出結果と同じである。
【００５２】
時刻ｔ１００において、主電圧ＶがＶｔｈ１以上となる。主電圧ＶがＶｔｈ１以上のとき、たとえば時刻ｔ１１０において、開閉信号がＯＦＦとされる。これにより、主接点２１１が開状態に切替わるように制御される。
【００５３】
以下、開閉器２００Ａが閉故障でない場合と、閉故障である場合とについてそれぞれ説明する。
【００５４】
[開閉器２００Ａが閉故障でない場合]
開閉器２００Ａが閉故障でない場合は、時刻ｔ１１０において開閉信号がＯＦＦとされると、主接点２１１は、閉状態から開状態に切替わる。このとき、主電圧Ｖは、閾値電圧Ｖｔｈ１以上であるため、主接点２１１においてアーク放電が発生する。アーク放電によって、アーク電流が流れる。アーク電流が流れているため、主接点２１１が開状態であったとしても、負荷３００Ａへの電力供給が維持される。そのため、負荷３００Ａの動作は停止しない。
【００５５】
時刻ｔ１１０において主接点２１１が開状態に切替わることに応じて、時刻ｔ１２０において、補助接点２２１が開状態に切替わる。時刻ｔ１１０と時刻ｔ１２０との時間差は、主接点２１１の切替えと補助接点２２１の切替えとのタイムラグに相当する。タイムラグがない場合、時刻ｔ１１０と時刻ｔ１２０とは同じ時刻となる。補助接点２２１の開状態を検出することによって、状態検出部１２０は、主接点２１１が開状態であることを検出する。これにより、開閉信号の「ＯＦＦ」に応じて主接点２１１が正常に開状態に切替わったことが検出される。したがって、開閉器２００Ａは、閉故障でないと診断される。
【００５６】
なお、時刻ｔ１２０の後、一旦、補助接点２２１が開状態に切替わり、その後、時刻ｔ１３０において再び閉状態に切替わる。これは、補助接点２２１のチャタリングを表している。図３に示す例では、チャタリングは、時刻ｔ１３０に収束する。図示しないが、主接点２１１においてもチャタリングが生じ得る。
【００５７】
時刻ｔ１４０において、主電圧Ｖが閾値電圧Ｖｔｈ１を下回る。主電圧Ｖが閾値電圧Ｖｔｈ１を下回っても、アーク放電は維持される。したがって、主電圧Ｖが閾値電圧Ｖｔｈ１を下回る時刻ｔ１４０においては、開閉信号はいまだＯＦＦとされていてもよい。アーク放電は、最長で、主電圧Ｖがゼロになる（後述の時刻ｔ１８０）まで維持され得る。したがって、開閉信号がＯＦＦとされる期間（所定期間ｄｔ１）は、最長で、交流電力の半周期である。換言すれば、所定期間ｄｔ１は、交流電力の半周期以下に設定される。なお、主接点２１１が閉状態に切替わると、アーク放電は終了する。
【００５８】
時刻ｔ１５０において、開閉信号がＯＮとされる。これにより、主接点２１１が閉状態に切替わる。主接点２１１が閉状態であるため、交流電源４００の電力が、電力線ＰＬの電力伝送によって、負荷３００Ａに供給される。そのため、負荷３００Ａの動作が維持される。なお、主接点２１１が閉状態に切替わると、アーク放電は終了する。
【００５９】
時刻ｔ１５０において主接点２１１が閉状態に切替わることに応じて、時刻ｔ１６０において、補助接点２２１も閉状態に切替わる。時刻ｔ１６０の後、一旦、補助接点２２１が開状態となり、その後、時刻ｔ１７０において再び閉状態となっている。これは、補助接点２２１のチャタリングを表している。図３に示す例では、時刻ｔ１７０において、チャタリングが収束する。
【００６０】
時刻ｔ１８０において、主電圧Ｖはゼロになる。
[開閉器２００Ａが閉故障の場合]
開閉器２００Ａが閉故障の場合は、時刻ｔ１１０において開閉信号がＯＦＦとされても、主接点２１１は、閉状態で固定されているため、開状態に切替わらない（図３中、一点鎖線で示される）。したがって、補助接点２２１も、閉状態のままである（図３中、一点鎖線で示される）。補助接点２２１の閉状態を検出することによって、状態検出部１２０は、主接点２１１が閉状態であることを検出する。これにより、開閉信号が「ＯＦＦ」であるにもかかわらず、主接点２１１が閉状態となっていることが検出される。したがって、開閉器２００Ａは閉故障であると診断される。
【００６１】
図３に示すタイミングチャートによれば、開閉器２００Ａの閉故障を診断するため、主電圧Ｖが閾値電圧Ｖｔｈ１（所定電圧）以上のときに、所定期間ｄｔ１（時刻ｔ１１０〜時刻ｔ１５０）、主接点２１１が開状態となるように、開閉制御部１１０が主接点２１１を制御する。これにより、アーク放電が発生して、負荷３００Ａへの電力供給が維持される。状態検出部１２０は、所定期間ｄｔ１における補助接点２２１の状態に基づいて、主接点２１１の状態を検出することによって、開閉器２００Ａを診断する。したがって、負荷３００Ａの動作を停止することなく、開閉器２００Ａの閉故障を検出することが可能となる。
【００６２】
図４は、アーク放電を模式的に説明するための図である。図４を参照して、主接点２１１は開状態とされている。主接点２１１においてアーク放電が発生したことにより、アーク電流Ｉａｒｃが流れている。アーク電流Ｉａｒｃが流れることによって、主接点２１１が開状態であっても、電力線ＰＬによる電力伝送が維持される。
【００６３】
[実施の形態２]
実施の形態１では、電力線ＰＬ（図１など）が交流電力を伝送する場合について説明した。これに対し、実施の形態２では、電力線ＰＬが直流電力を伝送する場合について説明する。
【００６４】
図５は、実施の形態２に係る制御装置を説明するための図である。図５を参照して、制御装置１００Ａは、たとえば、電力供給システム１Ｂに用いられる。電力供給システム１Ｂは、制御装置１００Ａと、電圧センサ１３１と、電流センサ１３２と、スイッチ１５０と、開閉器２００Ａと、負荷３００Ｂと、直流電源４００Ａと、コンデンサ５００と、電力線ＰＬと、電力ノードＮ１およびＮ２と、抵抗Ｒ１と、電源端子Ｖｃｃとを含む。図１および図２を参照して説明した電力供給システム１および１Ａと同様の構成については、ここでは説明を繰り返さない。
【００６５】
制御装置１００Ａは、開閉制御部１１０Ａと、状態検出部１２０と、電圧電流検出部１３０とを含む。
【００６６】
開閉制御部１１０Ａは、先に説明した開閉制御部１１０（図２）と同様の機能を有する。開閉制御部１１０Ａは、たとえば、スイッチ１５０を制御するタイミングにおいて、開閉制御部１１０と異なる。
【００６７】
直流電源４００Ａは、電力ノードＮ１およびＮ２に接続される。直流電源４００Ａは、直流電力を発生する。図５に示す例では、直流電源４００Ａのプラス側（＋）は、電力ノードＮ１に接続される。直流電源４００Ａのマイナス側（−）は、電力ノードＮ２に接続される。
【００６８】
負荷３００Ｂは、直流電力を受けて動作する。説明の便宜上、負荷３００Ｂに供給される電流を「ＩＬ」として図示する。
【００６９】
コンデンサ５００は、電力貯蔵装置として電力線ＰＬと負荷３００Ｂとの間に設けられる。コンデンサ５００は、一方端（＋）が電力線ＰＬ１に接続され、他方端（−）が電力線ＰＬ２に接続されることによって、負荷３００Ｂに対して並列に設けられる。電力貯蔵装置としては、コンデンサ５００の代わりに、たとえば、リチウムイオン電池や鉛蓄電池などの蓄電池が用いられてもよい。以下では、電力貯蔵装置としてコンデンサ５００を適用した実施の形態について説明する。
【００７０】
コンデンサ５００は、電力線ＰＬの電力（直流電源４００Ａからの電力）によって充電される。コンデンサ５００の充電電力は、負荷３００Ａに放電される。これにより、負荷３００Ａへの電力供給が安定化する。説明の便宜上、コンデンサ５００の電圧を「Ｖｃ」として図示する。Ｖｃは、（開閉器２００Ａよりも負荷３００Ｂ側の）電力線ＰＬの電圧Ｖと等しい。
【００７１】
なお、主接点２１１が開状態であってコンデンサ５００が充電されていないときに、主接点２１１が閉状態に切替わると、コンデンサ５００に突入電流が流れる。そのため、突入電流を防止する種々の手段が用いられてもよい。たとえば、リレーと抵抗器との並列接続構成（図示しない）を、コンデンサ５００の一方端（＋）と電力線ＰＬ１との間に設けることによって、突入電流を防止することができる。
【００７２】
電力供給システム１Ｂにおいて、開閉器２００Ａの閉故障を診断するために、以下の制御が実行される。
【００７３】
すなわち、所定期間、主接点２１１が開状態となるように、開閉制御部１１０が主接点２１１を制御する。所定期間における補助接点２２１の状態に基づいて、状態検出部１２０が、主接点２１１の状態を検出する。
【００７４】
実施の形態２において、所定期間は、電力線ＰＬの電圧（主電圧Ｖ）が所定電圧以上になった後に開始する。図５に示す例では、コンデンサ５００の電圧は、電力線ＰＬの電圧に等しい。すなわち、所定期間は、コンデンサ５００の電圧が所定電圧以上に充電された後に開始する。
【００７５】
所定期間は、負荷３００Ｂがコンデンサ５００からの電力（放電電力）のみによって動作可能な期間長以下に設定される。そのため、主接点２１１が開状態であっても、所定期間、コンデンサ５００から負荷３００Ｂに電力が供給される。その結果、負荷３００Ｂへの電力供給が維持されるため、負荷３００Ｂの動作は停止しない。
【００７６】
所定期間は、たとえば、コンデンサ５００に蓄えられている電荷量と、負荷３００Ｂに流れている電流ＩＬとによって決まる。コンデンサ５００に蓄えられている電荷量は、コンデンサ５００の容量と、コンデンサ５００の電圧とに基づいて求めることができる。負荷３００Ｂに流れている電流ＩＬは、たとえば電流センサ１３２によって検出できる。
【００７７】
図６は、実施の形態２において図５の制御装置１００Ａによって実行される処理の一例を説明するための図（タイミングチャート）である。図６の「コンデンサ電圧Ｖｃ」は、コンデンサ５００の電圧（Ｖｃ）を示す。コンデンサ電圧Ｖｃは、電力線ＰＬの電圧（主電圧Ｖ）に等しい。「電流ＩＬ」は、負荷３００Ｂに供給される電流である。「Ｖｔｈ２」は、コンデンサ電圧Ｖｃ（主電圧Ｖ）に対して設定される閾値電圧（所定電圧）である。「ｄｔ２」は、開閉信号がＯＦＦとされる期間（所定期間）である。図５に示すコンデンサ５００は、当初、完全には充電されていないものとする。
【００７８】
図５および図６を参照して、はじめに、時刻ｔ０において、開閉信号がＯＮとされている。開閉信号がＯＮとされているため、主接点２１１は閉状態であり、補助接点２２１も閉状態である。主接点２１１が閉状態であるため、コンデンサ５００は直流電源４００Ａからの電力によって充電されており、コンデンサ電圧Ｖｃ（主電圧Ｖ）は時間とともに上昇する。電流ＩＬは、ほぼ一定である。電流ＩＬが流れていることは、負荷３００Ｂには電力が供給されて、負荷３００Ｂが動作していることを意味する。
【００７９】
時刻ｔ２００において、コンデンサ電圧Ｖｃ（主電圧Ｖ）がＶｔｈ２に到達する。コンデンサ電圧Ｖｃ（主電圧Ｖ）がＶｔｈ２以上の、たとえば時刻ｔ２１０において、開閉信号がＯＦＦとされる。これにより、主接点２１１が開状態に切替わるように制御される。
【００８０】
以下、開閉器２００Ａが閉故障でない場合と、閉故障である場合とについてそれぞれ説明する。
【００８１】
[開閉器２００Ａが閉故障でない場合]
開閉器２００Ａが閉故障でない場合は、時刻ｔ２１０において開閉信号がＯＦＦとされると、主接点２１１は、閉状態から開状態に切替わる。主接点２１１が閉状態から開状態に切替わると、電力線ＰＬによる直流電源４００Ａから負荷３００Ｂへの電力伝送が遮断される。このとき、直流電源４００Ａの電力に代えて、コンデンサ５００に蓄えられている電力が、負荷３００Ｂに供給される。すなわち、図６に示すように、時刻ｔ２１０において主接点２１１が開状態に切替わった後も、電流ＩＬが流れ続け、負荷３００Ｂへの電力供給が維持される。したがって、負荷３００Ｂの動作は停止しない。
【００８２】
時刻ｔ２１０において主接点２１１が開状態に切替わることに応じて、時刻ｔ２２０において、補助接点２２１が開状態に切替わる。補助接点２２１の開状態を検出することによって、状態検出部１２０は、主接点２１１が開状態であることを検出する。これにより、開閉信号の「ＯＦＦ」に応じて主接点２１１が正常に開状態に切替わったことが検出される。したがって、開閉器２００Ａは、閉故障でないと診断される。
【００８３】
なお、時刻ｔ２２０〜ｔ２３０において、補助接点２２１のチャタリングが生じている。図６に示す例では、チャタリングは、時刻ｔ２３０に収束する。図示しないが、主接点２１１においてもチャタリングが生じ得る。
【００８４】
時刻ｔ２４０において、コンデンサ電圧Ｖｃが閾値電圧Ｖｔｈ２を下回る。主電圧Ｖが閾値電圧Ｖｔｈ２を下回っても、コンデンサ５００が放電可能である限り、電流ＩＬが流れて、負荷３００Ｂへの電力供給が維持される。したがって、主電圧Ｖが閾値電圧Ｖｔｈ２を下回る時刻ｔ２４０においては、開閉信号は依然としてＯＦＦとされていてもよい。
【００８５】
時刻ｔ２５０において、開閉信号がＯＮとされる。これにより、主接点２１１が閉状態に切替わる。主接点２１１が閉状態であるため、直流電源４００Ａの電力が、電力線ＰＬの電力伝送によって、負荷３００Ｂに供給される。そのため、負荷３００Ｂの動作が維持される。なお、主接点２１１が閉状態に切替わると、コンデンサ５００が再び充電されて、コンデンサ電圧Ｖｃは上昇し得るが、図６に示す例では、後の時刻ｔ２７０辺りにおいて、コンデンサ電圧Ｖｃが上昇を開始する。これは、図示しない主接点２１１のチャタリングが時刻ｔ２７０辺りに収束して、その後、コンデンサ電圧Ｖｃが上昇することを表している。
【００８６】
時刻ｔ２５０において主接点２１１が閉状態に切替わることに応じて、時刻ｔ２６０において、補助接点２２１も閉状態に切替わる。時刻ｔ２６０の後、一旦、補助接点２２１が開状態となり、その後、時刻ｔ２７０において再び閉状態となっている。これは、補助接点２２１のチャタリングを表している。図６に示す例では、チャタリングは、時刻ｔ２７０に収束する。
【００８７】
なお、時刻ｔ２８０において、主電圧Ｖは再び閾値電圧Ｖｔｈ２以上になる。
[開閉器２００Ａが閉故障の場合]
開閉器２００Ａが閉故障の場合は、時刻ｔ２１０において開閉信号がＯＦＦとされても、主接点２１１は、閉状態で固定されているため、開状態に切替わらない（図６中、一点鎖線で示される）。したがって、補助接点２２１も、開状態のままである（図６中、一点鎖線で示される）。コンデンサ５００も放電されないため、コンデンサ電圧Ｖｃ（主電圧Ｖ）も、一定である（図６中、一点鎖線で示される）。補助接点２２１の閉状態を検出することによって、状態検出部１２０は、主接点２１１が閉状態であることを検出する。これにより、開閉信号が「ＯＦＦ」であるにもかかわらず、主接点２１１が閉状態となっていることが検出される。したがって、開閉器２００Ａは閉故障であると診断される。
【００８８】
図６に示すタイミングチャートによれば、開閉器２００Ａの故障を診断するため、（コンデンサ電圧Ｖｃ（主電圧Ｖ）が閾値電圧Ｖｔｈ２（所定電圧）以上のときに、所定期間ｄｔ２（時刻ｔ２１０〜時刻ｔ２５０）、主接点２１１が開状態となるように、開閉制御部１１０Ａが主接点２１１を制御する。これにより、コンデンサ５００の放電によって、負荷３００Ｂへの電力供給が維持される。状態検出部１２０は、所定期間ｄｔ２における補助接点２２１の状態に基づいて、主接点２１１の状態を検出することによって、開閉器２００Ａを診断する。したがって、負荷３００Ｂの動作を停止することなく、開閉器２００Ａの閉故障を検出することが可能となる。
【００８９】
[実施の形態３]
実施の形態２では、電力線ＰＬ（図１など）が直流電力を伝送する場合について説明した。実施の形態３では、先に説明した実施の形態１と同様に電力線ＰＬが交流電力を伝送する場合について説明する。実施の形態３は、電力線ＰＬの電圧を予測する点などにおいて、実施の形態１と異なる。
【００９０】
再び図２を参照して、電力線ＰＬの電圧が予測可能であれば、電圧電流検出部１３０によって検出される電圧が所定電圧以上（先に実施の形態１で説明したアーク放電が発生する電圧）であるか否かの判断が行ないやすくなる。
【００９１】
具体的に、たとえば、電力線ＰＬが伝送する交流電力が所定の正弦波交流電力であれば、電力線ＰＬの電圧を予測することができる。所定の正弦波交流電力は、たとえば所定の周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚなど）および所定の電圧（実効値が１００Ｖまたは２００Ｖなど）を有する、正弦波交流電力である。
【００９２】
すなわち、正弦波交流電力であれば、電圧がゼロとなる点（ゼロクロス点）での時刻に基づいて、その後の任意の時刻における電圧が予測できる。そこで、実施の形態３では、アーク放電が発生する電圧に到達する時刻（この時刻を、ゼロクロス点から所定の遅延時間ΔＴ１経過後の時刻とする）を予測し、その時刻から、所定期間、主接点２１１が開状態となるように、開閉制御部１１０が主接点２１１を制御する。このような制御によっても、主接点２１１が開状態に切替わるとアーク放電が発生する。したがって、主接点２１１が開状態であったとしても、アーク電流によって、負荷３００への電力供給が維持される。
【００９３】
なお、ゼロクロス点は、たとえば、電圧電流検出部１３０によって検出することができる。
【００９４】
図７は、実施の形態３において図２の制御装置１００によって実行される処理の一例を説明するための図（タイミングチャート）である。図７に示す例では、主電圧Ｖは、正弦波である。「ｄｔ３」は、開閉信号がＯＦＦとされる期間（所定期間）である。「Ｔｏｎ」は、チャタリングが収束する時間である。
【００９５】
図２および図７を参照して、はじめに、時刻ｔ０において、開閉信号がＯＮとされている。開閉信号がＯＮとされているため、主接点２１１は閉状態であり、補助接点２２１も閉状態である。
【００９６】
時刻ｔ３００において、主電圧Ｖがゼロとなる。すなわち、時刻ｔ３００は、ゼロクロス点の時刻である。
【００９７】
時刻ｔ３１０において、主電圧Ｖは、閾値電圧Ｖｔｈ１に到達する。
主電圧Ｖが閾値電圧Ｖｔｈ１以上となる時刻ｔ３００から所定の遅延時間（ΔＴ１）経過したとき、すなわち時刻ｔ３２０において、開閉信号がＯＦＦとされる。これにより、主接点２１１が開状態に切替わるように制御される。
【００９８】
以下、開閉器２００Ａが閉故障でない場合と、閉故障である場合とについてそれぞれ説明する。
【００９９】
[開閉器２００Ａが閉故障でない場合]
開閉器２００Ａが閉故障でない場合は、時刻ｔ３２０において開閉信号がＯＦＦとされると、主接点２１１は、閉状態から開状態に切替わる。このとき、主電圧Ｖは、閾値電圧Ｖｔｈ１以上であるため、主接点２１１においてアーク放電が発生する。これにより、負荷３００Ａへの電力供給が維持されるため、負荷３００Ａの動作は停止しない。なお、このとき、主電圧Ｖが実際に閾値電圧Ｖｔｈ１以上であることを、電圧電流検出部１３０が確認してもよい。
【０１００】
以下、時刻ｔ３３０〜時刻ｔ３７０において、図３の時刻ｔ１２０〜ｔ１６０と同様にして、開閉器２００Ａは閉故障でないと診断される。
【０１０１】
時刻ｔ３８０において、補助接点２２１のチャタリングが収束する。また、主電圧ＶがＶｔｈ１以下となる。
【０１０２】
[開閉器２００Ａが閉故障の場合]
開閉器２００Ａが閉故障の場合は、時刻ｔ３２０において開閉信号がＯＦＦとされても、主接点２１１は、閉状態で固定されているため、開状態に切替わらない（図７中、一点鎖線で示される）。したがって、補助接点２２１も、閉状態のままである（図７中、一点鎖線で示される）。したがって、開閉器２００Ａは閉故障であると診断される。
【０１０３】
図７に示すタイミングチャートによれば、開閉器２００Ａの故障を診断するため、主電圧Ｖがゼロになったゼロクロス点（時刻ｔ３００）から所定の遅延時間（ΔＴ１）が経過した後に、所定期間ｄｔ３（時刻ｔ３２０〜時刻ｔ３６０）、主接点２１１が開状態となるように、開閉制御部１１０が主接点２１１を制御する。所定期間ｄｔ３は、先のゼロクロス点（時刻ｔ３００）の次のゼロクロス点（時刻ｔ３８０）の前に終了する。これにより、アーク放電が発生して、負荷３００Ａへの電力供給が維持される。状態検出部１２０は、所定期間ｄｔ３における補助接点２２１の状態に基づいて主接点２１１の状態を検出することによって、開閉器２００Ａを診断する。したがって、負荷３００Ａの動作を停止することなく、開閉器２００Ａの閉故障を検出することが可能となる。
【０１０４】
図７に示すタイミングチャートにおいて、遅延時間ΔＴ１は、たとえば、次のように計算できる。すなわち、電力線ＰＬが伝送する正弦波交流電力の周波数が５０Ｈｚの場合であれば、その半周期は１０ｍｓｅｃとなる。その場合、たとえば、ΔＴ１＝１０ｍｓｅｃ−（ｄｔ３＋Ｔｏｎ）として、ΔＴ１を設定することができる。
【０１０５】
[実施の形態４]
実施の形態４では、先に説明した実施の形態１および実施の形態３と同様に電力線ＰＬ（図１など）が交流電力を伝送する場合について説明する。実施の形態４は、アーク放電を利用しない点などにおいて、実施の形態１および実施の形態３と異なる。
【０１０６】
再び図２を参照して、負荷３００Ａのように交流電力を受ける負荷のなかには、内部に整流回路を含む負荷も存在し得る。整流回路は、たとえば整流素子とコンデンサを含む。
【０１０７】
図８は、実施の形態４に係る制御装置を説明するための図である。図８を参照して、制御装置１００Ｂは、たとえば、電力供給システム１Ｃに用いられる。電力供給システム１Ｃは、制御装置１００Ｂと、電圧センサ１３１と、電流センサ１３２と、スイッチ１５０と、開閉器２００Ａと、負荷３００Ｃと、交流電源４００と、電力線ＰＬと、電力ノードＮ１およびＮ２と、抵抗Ｒ１と、電源端子Ｖｃｃとを含む。先に図１、図２および図５を参照して説明した電力供給システム１，１Ａおよび１Ｂと同様の構成については、ここでは説明を繰り返さない。
【０１０８】
制御装置１００Ｂは、開閉制御部１１０Ｂと、状態検出部１２０と、電圧電流検出部１３０とを含む。
【０１０９】
開閉制御部１１０Ｂは、先に説明した開閉制御部１１０（図２）と同様の機能を有する。開閉制御部１１０Ｂは、たとえば、スイッチ１５０を制御するタイミングにおいて、開閉制御部１１０と異なる。
【０１１０】
負荷３００Ｃは、ダイオード３１１〜３１４と、コンデンサ３２０と、電力消費部３３０とを含む。
【０１１１】
ダイオード３１１〜３１４は、整流素子として用いられる。ダイオード３１１〜３１４は、いわゆるダイオードブリッジによる全波整流回路を構成する。コンデンサ３２０は、全波整流回路の出力を平滑化するための平滑コンデンサである。
【０１１２】
電力消費部３３０は、ダイオード３１１〜３１４によって整流され、コンデンサ３２０によって平滑化された電力、すなわち直流電力を消費する。電力消費部３３０が直流電力を消費することによって、負荷３００Ｃが動作する。電力消費部３３０が消費する電力は、負荷３００Ｃの消費電力となる。
【０１１３】
コンデンサ３２０の電圧は、充放電されることによって変化する。また、電力線ＰＬの電圧（交流電源４００の電圧）は交流電圧であり、時間とともに変化する。電力線ＰＬの電圧の絶対値が、コンデンサ３２０の電圧よりも小さいとき、交流電源４００の電力は、電力線ＰＬの電力伝送によってコンデンサ３２０側には供給されない。このときは、交流電源４００に代えて、コンデンサ３２０からの電力が、電力消費部３３０に供給される。とくに、電力線ＰＬの電圧がゼロ付近（ゼロクロス点付近）のときに、電力線ＰＬの電圧の絶対値がコンデンサ３２０の電圧よりも小さくなりやすい。
【０１１４】
電力供給システム１Ｃにおいて、開閉器２００Ａの閉故障を診断するために、以下の制御が実行される。
【０１１５】
すなわち、ゼロクロス点付近において、所定期間、主接点２１１が開状態となるように、開閉制御部１１０が主接点２１１を制御する。所定期間における補助接点２２１の状態に基づいて、状態検出部１２０が、主接点２１１の状態を検出する。
【０１１６】
所定期間は、負荷３００Ｃがコンデンサ３２０の電力（放電電力）のみによって動作可能な期間長以下に設定される。そのため、主接点２１１が開状態であっても、所定期間、コンデンサ３２０から電力消費部３３０に電力が供給される。その結果、負荷３００Ｃの動作は停止しない。
【０１１７】
図９は、実施の形態４において図８の制御装置１００Ｂによって実行される処理を説明するための図(タイミングチャート）である。「ｄｔ４」は、開閉信号がＯＦＦとされる期間（所定期間）である。
【０１１８】
図８および図９を参照して、はじめに、時刻ｔ０において、開閉信号がＯＮとされている。開閉信号がＯＮとされているため、主接点２１１は閉状態であり、補助接点２２１も閉状態である。
【０１１９】
時刻ｔ４００において、主電圧Ｖがゼロとなる。すなわち、時刻ｔ４００は、ゼロクロス点の時刻である。
【０１２０】
時刻ｔ４００から所定の遅延時間（ΔＴ２）経過したとき、すなわち時刻ｔ４１０において、開閉信号がＯＦＦとされる。これにより、主接点２１１が開状態に切替わるように制御される。時刻ｔ４１０は、時刻ｔ４００のゼロクロス点の次のゼロクロス点（後述の時刻ｔ４４０）付近であって、次のゼロクロス点よりも前の時刻である。
【０１２１】
以下、開閉器２００Ａが閉故障でない場合と、閉故障である場合とについてそれぞれ説明する。
【０１２２】
[開閉器２００Ａが閉故障でない場合]
開閉器２００Ａが閉故障でない場合は、時刻ｔ４１０において開閉信号がＯＦＦとされると、主接点２１１は、閉状態から開状態に切替わる。これにより、電力線ＰＬによる交流電源４００から負荷３００Ｃへの電力伝送が遮断される。そのため、電流ＩＬも流れなくなる（ゼロになる）。このとき、交流電源４００の電力に代えて、コンデンサ３２０の電力が、負荷３００Ｃの電力消費部３３０に供給される。これにより、電力消費部３３０への電力供給が維持されるため、負荷３００Ｃの動作は停止しない。
【０１２３】
時刻ｔ４１０において主接点２１１が開状態に切替わることに応じて、時刻ｔ４２０において、補助接点２２１が開状態に切替わる。補助接点２２１の開状態を検出することによって、状態検出部１２０は、主接点２１１が開状態であることを検出する。これにより、開閉信号の「ＯＦＦ」に応じて主接点２１１が開状態となったことが検出される。したがって、開閉器２００Ａは、閉故障でないと診断される。
【０１２４】
なお、時刻ｔ４２０〜ｔ４３０において、補助接点２２１のチャタリングが生じている。図９に示す例では、チャタリングは、時刻ｔ４３０に収束する。図示しないが、主接点２１１においてもチャタリングが生じ得る。
【０１２５】
時刻ｔ４４０において、主電圧Ｖがゼロとなる。すなわち、時刻ｔ４４０は、ゼロクロス点である。このとき、開閉信号は依然としてＯＦＦとされている。
【０１２６】
時刻ｔ４５０において、開閉信号がＯＮとされる。これにより、主接点２１１が閉状態に切替わる。主接点２１１が開状態であるため、交流電源４００の電力が、電力線ＰＬの電力伝送によって、負荷３００Ｃの電力消費部３３０に供給される。そのため、負荷３００Ｃの動作が維持される。時刻ｔ４５０は、ゼロクロス点である時刻ｔ４４０の付近であって、時刻ｔ４４０よりも後の時刻である。
【０１２７】
時刻ｔ４５０において主接点２１１が閉状態に切替わることに応じて、時刻ｔ４６０において、補助接点２２１も閉状態に切替わる。その後、補助接点２２１のチャタリングが生じている。図９に示す例では、チャタリングは、時刻ｔ４７０に収束する。
【０１２８】
[開閉器２００Ａが閉故障の場合]
開閉器２００Ａが閉故障の場合は、時刻ｔ４１０において開閉信号がＯＦＦとされても、主接点２１１は、閉状態で固定されているため、開状態に切替わらない（図９中、一点鎖線で示される）。したがって、補助接点２２１も、開状態のままである（図９中、一点鎖線で示される）。補助接点２２１の開状態を検出することによって、状態検出部１２０は、主接点２１１が開状態であることを検出する。これにより、開閉信号が「ＯＦＦ」であるにもかかわらず、主接点２１１が閉状態となっていることが検出される。したがって、開閉器２００Ａは閉故障であると診断される。
【０１２９】
図９に示すタイミングチャートによれば、開閉器２００Ａの故障を診断するため、主電圧Ｖがゼロとなるゼロクロス点の時刻（時刻ｔ４４０）の付近において、所定期間ｄｔ４（時刻ｔ４２０〜時刻ｔ４５０）、主接点２１１が開状態となるように、開閉制御部１１０Ｂが主接点２１１を制御する。この時、コンデンサ３２０の放電によって、電力消費部３３０への電力供給が維持される。状態検出部１２０は、所定期間ｄｔ４における補助接点２２１の状態に基づいて、主接点２１１の状態を検出することによって、開閉器２００Ａを診断する。したがって、負荷３００Ｃの動作を停止することなく、開閉器２００Ａの閉故障を検出することが可能となる。
【０１３０】
図９に示すタイミングチャートにおいて、遅延時間ΔＴ２は、たとえば、次のように計算できる。すなわち、電力線ＰＬが伝送する正弦波交流電力の周波数が５０Ｈｚの場合であれば、その半周期は１０ｍｓｅｃとなる。その場合、たとえば、ΔＴ２＝１０ｍｓｅｃ−（ｄｔ４＋Ｔｏｎ）／２として、ΔＴ２を設定することができる。
【０１３１】
[実施の形態５]
実施の形態１〜実施の形態４では、１つの開閉器（図２などの開閉器２００Ａ）を用いる場合について説明した。実施の形態５では、複数の開閉器を用いる場合について説明する。
【０１３２】
図１０は、実施の形態５に係る制御装置を説明するための図である。図１０を参照して、制御装置１００Ｃは、たとえば、電力供給システム１Ｄに用いられる。電力供給システム１Ｄは、制御装置１００Ｃと、電圧センサ１３１と、電流センサ１３２と、スイッチ１５０と、開閉器２００−１，２００−２と、負荷３００と、電力線ＰＬと、電力ノードＮ１およびＮ２とを含む。先に図１、図２、図５および図８を参照して説明した電力供給システム１，１Ａ，１Ｂおよび１Ｃと同様の構成については、ここでは説明を繰り返さない。
【０１３３】
開閉器２００−１は、電力線ＰＬに設けられる。開閉器２００−１は、主接点部２１０−１と、連動部２２０−１とを含む。開閉器２００−１は、先に図１を参照して説明した開閉器２００と同様の構成および機能を有する。主接点部２１０−１および連動部２２０−１は、それぞれ、図１の主接点部２１０および連動部２２０と同様の構成および機能を有する。開閉器２００−２は、開閉器２００−１と同様の構成および機能を有する。
【０１３４】
電力線ＰＬは、電力線ＰＬ１およびＰＬ２を含む。電力線ＰＬ１は、電力線ＰＬ１−１，ＰＬ１−２を含む。電力線ＰＬ１−１およびＰＬ１−２は、互いに並列に接続される。
【０１３５】
電力供給システム１Ｄでは、２つ以上の開閉器が用いられる。各開閉器は、並列に配置される。図１０に示す例では、開閉器２００−１は、電力線ＰＬ１−１に設けられる。開閉器２００−２は、開閉器２００−１をバイパス可能なように、電力線ＰＬ１−１を介して、開閉器２００に接続される。
【０１３６】
制御装置１００Ｃは、開閉制御部１１０Ｃと、状態検出部１２０Ｃと、電圧電流検出部１３０とを含む。
【０１３７】
開閉制御部１１０Ｃは、主接点部２１０−１および２１０−２の開閉動作を制御する。主接点部２１０−１の制御と、主接点部２１０−２の制御とは、独立して行なうことが可能である。
【０１３８】
状態検出部１２０Ｃは、連動部２２０−１および２２０−２の状態を検出する。連動部２２０−１の状態の検出と、連動部２２０−２の状態の検出とは、独立して行なわれる。
【０１３９】
開閉制御部１１０Ｃが主接点部２１０−１および２１０−２の開閉動作を独立して制御し、状態検出部１２０Ｃが連動部２２０−１および２２０−２の状態を独立して検出するため、制御装置１００Ｃは、開閉器２００−１および開閉器２００−２の閉故障をそれぞれ検出することができる。
【０１４０】
電力供給システム１Ｄにおいて、開閉器２００−１の閉故障を診断するために、以下の制御が実行される。
【０１４１】
すなわち、所定期間のみ、主接点部２１０−２を閉状態にしたまま、主接点部２１０−１が開状態となるように、開閉制御部１１０Ｃが主接点部２１０−１を制御する。所定期間における連動部２２０−１の状態に基づいて、状態検出部１２０Ｃが、主接点部２１０−１の状態を検出する。
【０１４２】
実施の形態５において、所定期間は、負荷３００の動作に必要な電力が、開閉器２００−２の容量以下のときに開始される。開閉器２００−２の容量は、たとえば、主接点部２１０−２に流すことができる電流の大きさの上限である。
【０１４３】
このようにして開閉器２００−１の閉故障の診断を行うことで、主接点部２１０−１が開状態になったとしても、開閉器２００−２を介して、電力ノードＮ１およびＮ２からの電力が負荷３００に供給される。したがって、負荷３００の動作を停止することなく、開閉器２００−１の閉故障の検出が可能になる。
【０１４４】
負荷３００の動作に必要な電力は、たとえば、現時点での負荷３００の消費電力として求めることができる。また、現時点での負荷３００の消費電力に、適切な補正を行なうことにより、負荷３００の動作に必要な電力を求めてもよい。補正は、たとえば、現時点での負荷３００の消費電力に、所定のマージンを加算することによって行なわれてもよい。あるいは、補正は、たとえば、負荷３００の消費電力の変化率に基づいて、将来の負荷３００の消費電力を予測して算出することによって行なわれてもよい。
【０１４５】
現時点での負荷３００の消費電力は、たとえば、電圧電流検出部１３０を用いることによって取得できる。
【０１４６】
一方、開閉器２００−２の閉故障を診断するためには、以下の制御が実行される。
すなわち、所定期間のみ、主接点部２１０−１を閉状態にしたまま、主接点部２１０−２が開状態となるように、開閉制御部１１０Ｃが主接点部２１０−２を制御する。所定期間における連動部２２０−２の状態に基づいて、状態検出部１２０Ｃが、主接点部２１０−２の状態を検出する。
【０１４７】
この場合、所定期間は、負荷３００の動作に必要な電力が、開閉器２００−１の容量以下のときに開始される。開閉器２００−２の容量は、たとえば、主接点部２１０−２に流すことができる電流の大きさの上限である。開閉器２００−２の容量は、開閉器２００−１の容量と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【０１４８】
このようにして開閉器２００−２の閉故障の診断を行うことで、主接点部２１０−２が開状態になったとしても、開閉器２００−１を介して、電力ノードＮ１，Ｎ２からの電力が負荷３００に供給される。したがって、負荷３００の動作を停止することなく、開閉器２００−２の閉故障の検出が可能になる。
【０１４９】
このように、電力供給システム１Ｄでは、開閉器２００−１と、開閉器２００−２との２つの開閉器を利用して、一方の開閉器によって電力線ＰＬによる負荷３００への電力供給を維持しながら、他方の開閉器を診断することで、負荷３００の動作を停止することなく、各開閉器の閉故障を検出することが可能となる。
【０１５０】
なお、図１０を参照して、開閉器２００−１と、開閉器２００−２との２つの開閉器を利用する例について説明したが、開閉器の数は２つに限定されない。開閉器の数は、３つ以上であってもよい。
【０１５１】
[適用例]
図１１は、制御装置の適用例を説明するための図である。この適用例では、制御装置の機能がパワーコンディショナに組込まれて実現される。そのため、制御装置の構成要素は、パワーコンディショナの内部に設けられる図１１を参照して、電力供給システム１Ｅは、パワーコンディショナ１０と、電圧センサ１３１と、電流センサ１３２と、負荷３００と、分電盤６００と、電力線ＰＬと、電力ノードＮ１およびＮ２とを含む。
【０１５２】
パワーコンディショナ１０は、電力変換部１１と、制御部１２とを含む。
電力変換部１１には、電力Ｐが入力される。電力Ｐは、たとえば太陽電池、リチウムイオン電池および燃料電池などの直流電源から供給される。
【０１５３】
電力変換部１１は、入力された電力Ｐを、負荷３００が消費するための電力に変換して、電力ノードＮ１およびＮ２に出力する。電力変換部１１は、電力変換に必要な回路（たとえばインバータ回路など）を含む。
【０１５４】
制御部１２は、電力変換部１１を制御する。制御は、たとえば制御信号を用いて行なわれる。制御信号によって、電力変換部１１に含まれる回路が制御される。回路がインバータ回路の場合には、たとえば、インバータ回路に含まれるスイッチング素子のオン・オフが制御される。
【０１５５】
分電盤６００は、開閉器２００Ｂを含む。開閉器２００Ｂは、センサ１２１と、スイッチ１５０と、抵抗Ｒ１とを有さない点において、開閉器２００Ａ（図２など）とは異なる。開閉器２００Ｂの他の部分の構成は、図２などに示す開閉器２００Ａの対応する部分と同様であるので、ここでは説明を繰り返さない。このように、図１１に示す例では、開閉器２００Ｂは、分電盤６００の中に設けられる。
【０１５６】
パワーコンディショナ１０は、開閉制御部１１０と、状態検出部１２０と、電圧・電流検出部１３０と、スイッチ１５０と、抵抗Ｒ１と、センサ１２１と、電源端子Ｖｃｃとをさらに含む。これらの構成要素については、図２中の対応する部分と同様であるので、ここでは説明を繰り返さない。なお、図１１では、電圧センサ１３１および電流センサ１３２の検出結果が「Ｓ１」および「Ｓ２」として示される。「Ｓ１」および「Ｓ２」は、電圧・電流検出部１３０に入力される。また、電源端子Ｖｃｃには、パワーコンディショナ１０内部で生成された電圧が印加され得る。
【０１５７】
このようにして、パワーコンディショナ１０には、先に説明した制御装置（たとえば図２の制御装置１００）の機能が組込まれる。この機能によって、開閉器２００Ｂの閉故障を検出することができる。すなわち、図１１の構成とすることで、パワーコンディショナ１０からの電力を負荷３００に伝送する電力線ＰＬに設けられる開閉器２００Ｂの閉故障を検出することが可能になる。
【０１５８】
なお、開閉制御部１１０、状態検出部１２０、および電圧・電流検出部１３０の機能は、制御部１２に組込まれて実現されてもよい。
【０１５９】
最後に、本発明の実施の形態について総括する。図１を参照して、開閉器２００は、電力線ＰＬと負荷３００との間に設けられ、開状態および閉状態のいずれかの状態に切り替わる主接点（主接点部２１０）と、主接点（主接点部２１０）の状態に連動して状態が切替わる連動部２２０とを含む。制御装置１００は、所定期間、主接点（主接点部２１０）が開状態となるように主接点（主接点部２１０）を制御する開閉制御部１１０と、所定期間における連動部２２０の状態に基づいて主接点（主接点部２１０）の状態を検出することによって、主接点（主接点部２１０）が閉状態に固定される閉故障を検出する状態検出部１２０とを含む。所定期間は、主接点（主接点部２１０）が開状態であっても負荷３００の動作が停止されない期間に設定される。
【０１６０】
これにより、主接点部２１０が開状態に切替わったとしても、負荷３００の動作は停止することなく、開閉器２００の閉故障の検出が可能になる。
【０１６１】
好ましくは、図２および図３に示すように、電力線ＰＬは、交流電力を伝送し、所定期間は、電力線ＰＬの電圧Ｖが所定電圧（閾値電圧Ｖｔｈ１）以上になった後（時刻ｔ１１０）に開始され、所定期間は、交流電力の一周期以下（時刻ｔ１１０〜ｔ１５０）に設定される。
【０１６２】
これにより、主接点２１１が開状態に切替わると、アーク放電が発生して、負荷３００Ａへの電力供給が維持される。したがって、負荷３００Ａの動作を停止することなく、開閉器２００Ａの閉故障を検出することが可能となる。
【０１６３】
あるいは、好ましくは、図５および図６に示すように、電力線ＰＬは、直流電力を伝送し、電力線ＰＬと負荷３００Ｂとの間にコンデンサ５００が設けられ、所定期間は、電力線ＰＬの電圧Ｖが所定電圧（閾値電圧Ｖｔｈ２）以上になった後（時刻ｔ２１０）に開始され、所定期間は、負荷３００Ｂがコンデンサ５００からの電力のみによって動作可能な期間長以下（時刻ｔ２１０〜時刻ｔ２５０）に設定される。
【０１６４】
これにより、主接点２１１が開状態に切替わると、コンデンサ５００の放電によって、負荷３００Ｂへの電力供給が維持される。したがって、負荷３００Ｂの動作を停止することなく、開閉器２００Ａの閉故障を検出することが可能となる。
【０１６５】
好ましくは、図２および図７に示すように、交流電力は、正弦波交流電力であり、所定期間は、正弦波交流電力の電圧がゼロになったとき（時刻ｔ３００）から所定の遅延時間（ΔＴ１）が経過した後に開始される。
【０１６６】
これによっても、主接点２１１が開状態に切替わると、アーク放電が発生して、負荷３００Ａへの電力供給が維持される。したがって、負荷３００Ａの動作を停止することなく、開閉器２００Ａの閉故障を検出することが可能となる。
【０１６７】
また、好ましくは、図８および図９に示すように、負荷３００Ｃは、整流素子（ダイオード３１１〜３１４）とコンデンサ３２０とを有する整流回路を含み、所定期間は、負荷３００Ｃ（の電力消費部３３０）がコンデンサ３２０の電力のみによって動作可能な期間長以下（時刻ｔ４１０〜ｔ４５０）に設定される。
【０１６８】
これにより、主接点２１１が開状態に切替わったとしても、コンデンサ３２０の放電によって、電力消費部３３０への電力供給が維持される。したがって、負荷３００Ｃの動作を停止することなく、開閉器２００Ａの閉故障を検出することが可能となる。
【０１６９】
また、好ましくは、図１０に示すように、制御装置１００Ｃは、開閉器２００−１をバイパス可能なように開閉器２００−１に接続される第２の開閉器（開閉器２００−２）をさらに制御する。所定期間は、負荷３００の動作に必要な電力が、第２の開閉器（開閉器２００−２）の容量以下のときに開始される。
【０１７０】
このように、開閉器２００−１と、開閉器２００−２との２つの開閉器を利用することで、負荷３００の動作を停止することなく、各開閉器の閉故障を検出することが可能となる。
【０１７１】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１７２】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ  電力供給システム、１０  パワーコンディショナ、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ  制御装置、１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ  開閉制御部、１２０，１２０Ｃ  状態検出部、１２１  センサ、１３０  電圧電流検出部、１３１  電圧センサ、１３２  電流センサ、１５０  スイッチ、２００，２００Ａ，２００Ｂ  開閉器、３００，３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ  負荷、２１０，２１０Ａ  主接点部、２１１  主接点、２２０，２２０Ａ  連動部、２２１  補助接点、２３０  励磁コイル、３１１〜３１４  ダイオード、３２０，５００  コンデンサ、３３０  電力消費部、４００  交流電源、４００Ａ  直流電源、６００  分電盤、Ｎ１，Ｎ２  電力ノード、ＰＬ，ＰＬ１，ＰＬ１−１，ＰＬ１−２，ＰＬ２  電力線、Ｒ１  抵抗、Ｖｃｃ  電源端子。
【図１】
2015220072.tif 000003
【図２】
2015220072.tif 000004
【図３】
2015220072.tif 000005
【図４】
2015220072.tif 000006
【図５】
2015220072.tif 000007
【図６】
2015220072.tif 000008
【図７】
2015220072.tif 000009
【図８】
2015220072.tif 000010
【図９】
2015220072.tif 000011
【図１０】
2015220072.tif 000012
【図１１】
2015220072.tif 000013