(57)【要約】【課題】開閉器の特性や装置間の信号伝搬遅れなどに左右されることなく、実系統の電源切替時間を正確に測定可能にする。【解決手段】  計測装置８によって、各変圧器５ａ、５ｂ、６から出力される電源電圧検出信号“Ｖａ”、“Ｖｂ”、“Ｖｎ”を取り込んで、サンプリングホールド処理、Ａ／Ｄ変換処理、データ格納処理、差電圧振幅値演算処理、差電圧データ格納処理、積変化量演算処理、比較判定処理、電源切替時間演算処理を行い、電源切替時間（超過継続時間）を計測する。【選択図】図１
2008059128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの電源と、２つの電源の選択制御を実行する制御装置と、制御装置の選択指示によって入切を実行して各電源から出力される電源電圧のいずれかを選択して負荷に供給する開閉器とを備えた電源システムにおいて、
各電源側の電源電圧とこの電源電圧が供給される負荷側の電源電圧との差電圧を演算する差電圧演算手段と、
差電圧演算手段で得られた今回の差電圧と前回の差電圧との差分を演算し、この差分に基づき、選択装置が電源切替中かどうかを判定する電源切替判定手段と、
電源切替判定手段で前記選択装置が電源切替中と判定されている時間を計測し、電源切替時間を求める電源切替時間演算手段と、
を備えたことを特徴とする電源システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電源システムにおいて、
前記電源切替判定手段は、次式が満たされているとき、前記選択装置が電源切替動中であると判定する、
△Ｖ積１ｓｙｃ＞ｋ△Ｖ積１ｓｙｃ
但し、△Ｖ積１ｓｙｃ：電源切替指標となる積変化量
ｋ△Ｖ積１ｓｙｃ：予め設定されている基準値
ことを特徴とする電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電源から供給される電源電圧を選択して、負荷に供給する電力システムに係わり、特に電源切替動作が良好かどうかを判定する電力システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、新幹線の電源系統では、数１０ｋｍ毎に変電所が存在しており、電源供給先の変電所が切り替わる都度、３００ｍｓ程度（２５０〜３５０ｍｓ）時間で高速切替えを実行している。
【０００３】
図３はこのような複数の電源系統を持つ電源システムの一例を示すブロック図である。
【０００４】
この図に示す電源システム１０１は、電源電圧を供給する複数の交流電源１０２ａ、１０２ｂと、これら各交流電源１０２ａ、１０２ｂ毎に設けられ、入力された開閉指示に応じて主接点を開閉する複数の開閉器１０３ａ、１０３ｂと、電源電圧の状況に応じて、各開閉器１０３ａ、１０３ｂを開閉する制御装置１０４と、制御装置１０４によって各開閉器１０３ａ、１０３ｂの開閉が行われたとき、各開閉器１０３ａ、１０３ｂに設けられた各補助接点１０５ａ、１０５ｂの開閉状況に基づき、電源切替時間を計測する計測装置１０６とを備えている。
【０００５】
そして、制御装置１０４によって、各交流電源１０２ａ、１０２ｂのいずれか、例えば交流電源１０２ａを選択して、開閉器１０３ａを閉状態にさせ、交流電源１０２ａ→開閉器１０３ａ→負荷１０７なる経路で、負荷１０７に電源電圧を供給している状態で、交流電源１０２ａに何らかの異常が発生したとき、開閉器１０３ａに開指示を出して、交流電源１０２ａと負荷１０７との間を遮断するとともに、予め決められた停電時間後に、開閉器１０３ｂに閉指示を出して、交流電源１０２ｂと負荷１０７とを接続し、交流電源１０２ｂ→開閉器１０３ｂ→負荷１０７なる経路で、負荷１０７に電源電圧を供給する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このような従来の電源システム１０１では、電力設備を構成している各機器、回路の特性変化、経年変化などにより、電源切替時間が変化する。このため、予め設定された周期で、制御装置１０４によって、各開閉器１０３ａ、１０３ｂを開閉し、計測装置１０６によって、各開閉器１０３ａ、１０３ｂの主接点と同じ動きをする各補助接点１０５ａ、１０５ｂの開閉内容を取り込んで、電源切替時間が正常な範囲に入っているかどうかを確認するようにしている。
【０００７】
しかしながら、このような電源切替時間計測方法では、各開閉器１０３ａ、１０３ｂに設けられた主接点と補助接点１０５ａ、１０５ｂとの動作に差があることから、実系統電源切替時間を正確に計測することができないという問題があった。
【０００８】
また、経年劣化などにより、各開閉器１０３ａ、１０３ｂ本体の動作特性、各補助接点１０５ａ、１０５ｂの動作特性などが変化することから、実回路上の切替時間に対する精度管理が困難であるという問題があった。
【０００９】
本発明は上記の事情に鑑み、開閉器の特性や装置間の信号伝搬遅れなどに左右されることなく、実系統の電源切替時間を正確に測定することができる電源システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために本発明は、２つの電源と、２つの電源の選択制御を実行する制御装置と、制御装置の選択指示によって入切を実行して各電源から出力される電源電圧のいずれかを選択して負荷に供給する開閉器とを備えた電源システムにおいて、各電源側の電源電圧とこの電源電圧が供給される負荷側の電源電圧との差電圧を演算する差電圧演算手段と、差電圧演算手段で得られた今回の差電圧と前回の差電圧との差分を演算し、この差分に基づき、選択装置が電源切替中かどうかを判定する電源切替判定手段と、電源切替判定手段で前記選択装置が電源切替中と判定されている時間を計測し、電源切替時間を求める電源切替時間演算手段とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
この場合、前記電源切替判定手段は、次式が満たされているとき、前記選択装置が電源切替動中であると判定することを特徴としている。
【００１２】
△Ｖ積１ｓｙｃ＞ｋ△Ｖ積１ｓｙｃ
但し、△Ｖ積１ｓｙｃ：電源切替指標となる積変化量
ｋ△Ｖ積１ｓｙｃ：予め設定されている基準値
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、開閉器の特性や装置間の信号伝搬遅れなどに左右されることなく、実系統の電源切替時間を正確に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明による電源システムの実施形態を示すブロック図である。
【００１５】
この図に示す電源システム１は、電源電圧を供給する複数の交流電源２ａ、２ｂと、これら各交流電源２ａ、２ｂ毎に設けられ、入力された開閉指示に応じて主接点を開閉する複数の開閉器３ａ、３ｂと、電源電圧の状況に応じて、各開閉器３ａ、３ｂを開閉する制御装置４と、各開閉器３ａ、３ｂと各交流電源２ａ、２ｂとの間に介挿され、各交流電源２ａ、２ｂから供給される各電源電圧を各々、変圧して、電源電圧検出信号“Ｖａ”、“Ｖｂ”を出力する複数の変圧器５ａ、５ｂと、各開閉器３ａ、３ｂと負荷７との間に介挿され、電源電圧を変圧して、電源電圧検出信号“Ｖｎ”を出力する変圧器６と、各変圧器５ａ、５ｂ、６から出力される電源電圧検出信号“Ｖａ”、“Ｖｂ”、“Ｖｎ”を取り込み、電源切替時間を計測する計測装置８とを備えている。
【００１６】
制御装置４は、制御プログラムなどがインストールされた制御基板などを備えており、各交流電源２ａ、２ｂのいずれか、例えば交流電源２ａを選択して、開閉器３ａを閉状態にし、交流電源２ａ→開閉器３ａ→負荷７なる経路で、負荷７に電源電圧を供給している状態で、交流電源２ａから交流電源２ｂへの切替え時には、開閉器３ａに開指示を出して、交流電源２ａと負荷７との間を遮断するとともに、予め決められた停電時間後に、開閉器３ｂに閉指示を出して、交流電源２ｂと負荷７とを接続させ、交流電源２ｂ→開閉器３ｂ→負荷７なる経路で、負荷７に電源電圧を供給する。
【００１７】
また、計測装置８は、図２に示すように、入力変換手段９と、サンプリングホールド手段１０と、Ａ／Ｄ変換手段１１と、デジタルデータ格納手段１２と、差電圧振幅値演算手段１３と、差電圧データ格納手段１４と、積変化量演算手段１５と、比較判定手段１６と、電源切替時間演算手段１７とを備えている
入力変換手段９は、各変圧器５ａ、５ｂ、６から出力される電源電圧検出信号“Ｖａ”、“Ｖｂ”、“Ｖｎ”を取り込み、アナログ値に変換する。
【００１８】
サンプリングホールド手段１０は、入力変換手段９で得られた各アナログ値を一定周期でサンプリングホールドする。
【００１９】
Ａ／Ｄ変換手段１１は、サンプリングホールド手段１０でサンプリングホールドされた各アナログ値をＡ／Ｄ変換してデジタル値に変換する。デジタルデータ格納手段１２は、Ａ／Ｄ変換手段１１で得られた各デジタル値を格納する。
【００２０】
差電圧振幅値演算手段１３は、デジタルデータ格納手段１２に格納されている各デジタル値を取り込み、下記の（１）式、（２）式に示す演算を行い、差電圧“△Ｖａｎ”、“△Ｖｂｎ”を求める。
【００２１】
差電圧データ格納手段１４は、差電圧振幅値演算手段１３で新たな差電圧“△Ｖａｎ”、“△Ｖｂｎ”が得られる毎に、これを取り込んで、ＦＩＦＯ（First In First out）方式で記憶するとともに、記憶している前回の差電圧“△Ｖａｎ”、“△Ｖｂｎ”を前回の差電圧“△Ｖａｎ−１ｓｙｃ”、“△Ｖｂｎ−１ｓｙｃ”として出力する。
【００２２】
積変化量演算手段１５は、差電圧振幅値演算手段１３で得られた今回の差電圧“△Ｖａｎ”、“△Ｖｂｎ”と差電圧データ格納手段１４から出力される前回の差電圧“△Ｖａｎ−１ｓｙｃ”、“△Ｖｂｎ−１ｓｙｃ”とを取り込み、下記の（３）式に示す演算を行い、積変化量“△Ｖ積１ｓｙｃ”を求める。
【００２３】
比較判定手段１６は、積変化量演算手段１５で得られた積変化量“△Ｖ積１ｓｙｃ”と予め設定されている基準値“ｋ△Ｖ積１ｓｙｃ”とを比較する。
【００２４】
電源切替時間演算手段１７は、比較判定手段１６によって、積変化量“△Ｖ積１ｓｙｃ”が基準値“ｋ△Ｖ積１ｓｙｃ”を超えていると判定されている時間（超過継続時間）を測定して、電源切替時間（超過継続時間）を演算する。
【００２５】
△Ｖａｎ＝Ｖａｎ−Ｖｎｎ            …（１）
△Ｖｂｎ＝Ｖｂｎ−Ｖｎｎ            …（２）
但し、△Ｖａｎ：交流電源２ａ側の差電圧
△Ｖｂｎ：交流電源２ｂ側の差電圧
Ｖａｎ：交流電源２ａ側の電源電圧値
Ｖｂｎ：交流電源２ｂ側の電源電圧値
Ｖｎｎ：負荷７に供給される電源電圧値
△Ｖ積１ｓｙｃ＝｜△Ｖａｎ×△Ｖｂｎ ｜
−｜△Ｖａｎ−１ｓｙｃ×△Ｖｂｎ−１ｓｙｃ｜  …（３）
但し、｜｜：絶対値符号
△Ｖ積１ｓｙｃ：電源切替指標となる積変化量
△Ｖａｎ：交流電源２ａ側の差電圧（今回）
△Ｖｂｎ：交流電源２ｂ側の差電圧（今回）
△Ｖａｎ−１ｓｙｃ：交流電源２ａ側の差電圧（前回）
△Ｖｂｎ−１ｓｙｃ：交流電源２ｂ側の差電圧（前回）
そして、制御装置４によって、各開閉器３ａ、３ｂが開閉されて、各交流電源２ａ、２ｂのいずれか、例えば交流電源２ａ→開閉器３ａ→負荷７なる経路で、負荷７に電源電圧を供給している状態から開閉器３ａに開指示が出されて、交流電源２ａと負荷７との間が遮断されるとともに、予め決められた停電時間後に、開閉器３ｂに閉指示が出されて、交流電源２ｂと負荷７とが接続され、交流電源２ｂ→開閉器３ｂ→負荷７なる経路で、負荷７に電源電圧が供給されるとき、計測装置８によって、各変圧器５ａ、５ｂ、６から出力される電源電圧検出信号“Ｖａ”、“Ｖｂ”、“Ｖｎ”を取り込んで、サンプリングホールド処理、Ａ／Ｄ変換処理、データ格納処理、差電圧振幅値演算処理、差電圧データ格納処理、積変化量演算処理、比較判定処理、電源切替時間演算処理を行い、電源切替時間（超過継続時間）を計測する。
【００２６】
次に、図３を用いて基準値“ｋ△Ｖ積１ｓｙｃ”の決め方について具体的に説明する。図３に示す（ａ）〜（ｅ）は電源切替時の１サイクル（サンプリング時間）を示している。
【００２７】
今仮に、定格電圧３０ｋＶの系統で、電源電圧検出信号“Ｖｎ”の値が８０％（＝２４ｋＶ）以上である場合、Ｖｎ＝電圧有と判断するものとする。また、電源電圧検出信号ＶａとＶｂとは、９０度の位相差があるものとし、電圧値が同一にならないため、仮にＶｘとする。さらに、電源電圧検出信号“Ｖａ”と“Ｖｎ”（ＶｂとＶｎも同様）間は、計測装置や補助変圧器により、多少の誤差が発生するが、本例では誤差０とする（誤差範囲は任意の設定による。）
この状態において、各サイクル（ａ）〜（ｅ）における積変化量“△Ｖ積１ｓｙｃ”は以下のように求めることができる。
【００２８】
《サイクル（ａ）、サイクル（ｂ）の場合》
ΔＶａｎ＝Ｖａｎ−Ｖｎｎ
＝Ｖａｎ−Ｖａｎ
＝２４−２４＝０
ΔＶｂｎ＝Ｖｂｎ−Ｖｎｎ
＝Ｖｂｎ−Ｖａｎ
＝Ｖｘ
ΔＶ積１ｓｙｃ＝｜ΔＶａｎ×ΔＶｂｎ｜
−｜ΔＶａｎ−１ｓｙｃ×ΔＶｂｎ−１ｓｙｃ｜
＝｜０×Ｖｘ｜−｜０×Ｖｘ｜
＝０
《サイクル（ｃ）の場合》
ΔＶａｎ＝Ｖａｎ−Ｖｎｎ
＝２４−０
＝２４
ΔＶｂｎ＝Ｖｂｎ−Ｖｎｎ
＝２４−０
＝２４
ΔＶ積１ｓｙｃ＝｜ΔＶａｎ×ΔＶｂｎ｜
−｜ΔＶａｎ−１ｓｙｃ×ΔＶｂｎ−１ｓｙｃ｜
＝｜２４×２４｜−｜Ｖｘ×０｜
＝−５７６
《サイクル（ｄ）の場合》
ΔＶａｎ＝Ｖａｎ−Ｖｎｎ
＝２４−０
＝２４
ΔＶｂｎ＝Ｖｂｎ−Ｖｎｎ
＝２４−０
＝２４
ΔＶ積１ｓｙｃ＝｜ΔＶａｎ×ΔＶｂｎ｜
−｜ΔＶａｎ−１ｓｙｃ×ΔＶｂｎ−１ｓｙｃ｜
＝｜２４×２４｜−｜２４×２４｜
＝０
《サイクル（ｅ）の場合》
ΔＶａｎ＝Ｖａｎ−Ｖｎｎ
＝Ｖａｎ−Ｖｂｎ
＝Ｖｘ
ΔＶｂｎ＝Ｖｂｎ−Ｖｎｎ
＝Ｖｂｎ−Ｖａｎ
＝２４−２４＝０
ΔＶ積１ｓｙｃ＝｜ΔＶａｎ×ΔＶｂｎ｜
−｜ΔＶａｎ−１ｓｙｃ×ΔＶｂｎ−１ｓｙｃ｜
＝｜Ｖｘ×０｜−｜２４×２４｜
＝５７６
上述した各式から理解できるように、図３に示すサイクル（ａ）、（ｂ）、（ｄ）のように、積変化量“△Ｖ積１ｓｙｃ”が１ｓｙｃ前と同一であれば変化量は０となる。また、サイクル（ｃ）のようにＶｎが０になった場合はΔＶ積１ｓｙｃがマイナスの値（−５７６）になる。さらに、サイクル（ｅ）のようにＶｎが０から定格値なった場合はΔＶ積１ｓｙｃがプラスの値（５７６）になる。
【００２９】
よって、ｋΔＶ積１ｓｙｃの設定は、０からマイナス値になった場合、カウントを開始し、０からプラス値になった場合、カウントを停止する。
【００３０】
このように、この実施の形態では、各変圧器５ａ、５ｂ、６から出力される電源電圧検出信号“Ｖａ”、“Ｖｂ”、“Ｖｎ”を取り込んで、サンプリングホールド処理、Ａ／Ｄ変換処理、データ格納処理、差電圧振幅値演算処理、差電圧データ格納処理、積変化量演算処理、比較判定処理、電源切替時間演算処理を行い、電源切替時間（超過継続時間）を計測するようにしているので、各開閉器３ａ、３ｂの特性や装置間の信号伝搬遅れなどに左右されることなく、実系統の電源切替時間を正確に測定することができる。
【００３１】
また、この実施の形態では、（１）式〜（３）式を用いて、積変化量“△Ｖ積１ｓｙｃ”を求めるとともに、この積変化量“△Ｖ積１ｓｙｃ”と、予め設定されている基準値“ｋ△Ｖ積１ｓｙｃ”との間に、“△Ｖ積１ｓｙｃ＞ｋ△Ｖ積１ｓｙｃ”が成り立っている間、電源切替中であると判定するようにしているので、判定計算を簡素化でき、各開閉器３ａ、３ｂの特性や装置間の信号伝搬遅れなどに左右されることなく、リアルタイムで、実系統の電源切替時間を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による電源システムの一形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示す計測装置の詳細な構成例を示すブロック図である。
【図３】基準値“ｋ△Ｖ積１ｓｙｃ”の設定方法を示す説明図である。
【図４】従来から知られている電源システムの一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３３】
１：電源システム
２ａ、２ｂ：交流電源
３ａ、３ｂ：開閉器
４：制御装置
５ａ、５ｂ：変圧器
６：変圧器
７：負荷
８：計測装置
９：入力変換手段
１０：サンプリングホールド手段
１１：Ａ／Ｄ変換手段
１２：デジタルデータ格納手段
１３：差電圧振幅値演算手段（差電圧演算手段）
１４：差電圧データ格納手段
１５：積変化量演算手段
１６：比較判定手段（電源切替判定手段）
１７：電源切替時間演算手段
【図１】
2008059128.tif 000003
【図２】
2008059128.tif 000004
【図３】
2008059128.tif 000005
【図４】
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