(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池等の直流電源をインバータ動作により交流電源に変換して出力する静止型変換器構成のＤＣ／ＡＣ変換部と、前記ＤＣ／ＡＣ変換部を制御する制御部とを備え、
工事前に前記ＤＣ／ＡＣ変換部の交流出力側が工事対象戸の活線状態の引込線に接離自在に接続され、前記ＤＣ／ＡＣ変換部が配電線の系統電源に連系運転され、
前記引込線が前記配電線から切離される工事中に前記ＤＣ／ＡＣ変換部から前記工事対象戸への給電を継続し、
前記引込線が前記配電線に接続されて活線状態に戻る工事終了後に前記ＤＣ／ＡＣ変換部の運転が停止されて前記ＤＣ／ＡＣ変換部の出力側が前記配電線から切離される無停電工事用電源装置において、
検電ラインを前記引込線に接続して検相クランプを行うことなく、
前記制御部に、
前記ＤＣ／ＡＣ変換部の出力側の電圧に基づき、検出位相を出力する検出電圧位相演算部と、
前記ＤＣ／ＡＣ変換部の出力側の電圧に基づき、制御基準の演算位相を、前記系統電源の周期に基づく単位量の累積演算により出力する基準電圧位相演算部と、
前記検出位相と前記演算位相との誤差を算出し，前記誤差が設定量以上になるときに前記演算位相を前記検出位相に補正する誤差検出部と、
前記演算位相に基づき前記ＤＣ／ＡＣ変換部の出力電圧の位相を制御し，工事前に前記ＤＣ／ＡＣ変換部を前記連系運転に制御し，工事中に前記ＤＣ／ＡＣ変換部を自立運転に制御し，工事終了時に前記ＤＣ／ＡＣ変換部を前記連系運転に戻す手段とを設けた
ことを特徴とする無停電工事用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各戸の無停電工事に用いられる無停電工事用電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、引込線の取換え，修理等の工事対象戸が１戸の小規模の配電工事を無停電で行うため、本願の出願人は、特願平９−１０１０７２号の出願により、つぎに説明する無停電工事用電源装置を既に発明している。
【０００３】
この既発明の無停電工事用電源装置は、蓄電池等の直流電源を静止型変換器構成のＤＣ／ＡＣ変換部により系統電源に相当する交流のバックアップ電源に変換し、このバックアップ電源を工事対象戸に給電する。
【０００４】
そして、直流電源を小容量の蓄電池等とすることにより、露地等にも持運ぶことができ、小型軽量な構成で工事可能な地域の制限や工事中の騒音の発生や大気汚染なく、負荷による変動のない安定な無停電工事が行えるものである。
【０００５】
ところで、この無停電工事用電源装置は事載装置としてもよく、とくに、近年の電気自動車の普及に伴い、電気自動車に搭載してその駆動用バッテリを直流電源に利用することが考えられる。
【０００６】
そして、小型のいわゆる軽貨物電気自動車等であれば、細い露地にも進入できるため、工事可能範囲の制約も極めて少なく、持運ぶ場合と同等の工事が行える。
【０００７】
つぎに、従来の無停電工事用電源装置を用いた工事の手順等について説明する。
まず、工事前に装置の給電ライン及び検電ラインの先端のクリップを工事対象戸の引込線の工事個所より負荷側（家屋側），配電線側（系統側）にそれぞれ接続し、検電ラインから取込んだ配電線の系統電源の電圧（系統電圧）を基準にした同期ＣＶＣＦ運転により、ＤＣ／ＡＣ変換部を系統電源に連系運転する。
【０００８】
そして、ＤＣ／ＡＣ変換部が連系運転状態になると、引込線を切断してその取換え等の工事を行う。
【０００９】
この工事中は、ＤＣ／ＡＣ変換部から出力されたバックアップ電源により工事対象戸の給電が継続する。
【００１０】
そして、工事が終了すると、引込線が再接続されてＤＣ／ＡＣ変換部が再び連系運転の状態に戻り、その後、ＤＣ／ＡＣ変換部の運転が停止されて給電ライン及び検電ラインのクリップが引込線から取外されて工事が完了する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
前記既出願の従来装置の場合、工事前，後の連系運転の際にＤＣ／ＡＣ変換部の出力電圧を配電線の系統電源の電圧に同期させるため、給電ラインだけでなく検電ラインをクリップにより引込線に接続して検相クランプを行う必要があり、しかも、工事が終了すると検電ラインの取外しも必要になり、作業性が悪い問題点がある。
【００１２】
また、検電ラインのケーブル長の制限により、車載仕様等の場合、電源装置から工事対象戸までの距離が長くなると、工事が行えない事態も生じる。
【００１３】
本発明は、検電ラインを用いた検相クランプを行うことなく、ＤＣ／ＡＣ変換部の出力が系統電源と同期するようにし、作業効率の向上等を図ることを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明の無停電工事用電源装置においては、
検電ラインを前記引込線に接続して検相クランプを行うことなく、
ＤＣ／ＡＣ変換部を制御する制御部に、
ＤＣ／ＡＣ変換部の出力側の電圧に基づき、検出位相を出力する検出電圧位相演算部と、
前記ＤＣ／ＡＣ変換部の出力側の電圧に基づき、制御基準の演算位相を、前記系統電源の周期に基づく単位量の累積演算により出力する基準電圧位相演算部と、
検出位相と演算位相との誤差を算出し，誤差が設定量以上になるときに演算位相を検出位相に補正する誤差検出部と、
演算位相に基づきＤＣ／ＡＣ変換部の出力電圧の位相を制御し，工事前にＤＣ／ＡＣ変換部を連系運転に制御し，工事中にＤＣ／ＡＣ変換部を自立運転に制御し，工事終了時にＤＣ／ＡＣ変換部を連系運転に戻す手段とを設ける。
【００１５】
したがって、従来装置のように検電ラインを引込線にクリップ等で接続することなく、工事前はＤＣ／ＡＣ変換部の交流出力側が活線状態の引込線に接続されてＤＣ／ＡＣ変換部が配電線の系統電源に連系運転される。
【００１６】
また、ＤＣ／ＡＣ変換部の出力電圧の位相は制御部の演算位相によって制御され、この演算位相はＤＣ／ＡＣ変換部の出力側の電圧の検出位相から設定量以上ずれそうになると、検出位相に補正される。
【００１７】
そして、系統電源がＤＣ／ＡＣ変換部の出力より極めて大容量であることから、工事前の連系運転中は、前記検出位相が系統電源の位相になり、演算位相が系統電源の位相に一致してＤＣ／ＡＣ変換部が系統電源に同期して運転される。
【００１８】
また、引込線が配電線から切離される工事中は、その直前の系統電源の位相を基準にした演算位相に基づいてＤＣ／ＡＣ変換部が自立運転され、その出力が工事対象戸に給電されて無停電工事が行われる。
【００１９】
そして、工事が終了して引込線が配電線に再接続されると、検出位相が再び系統電源の位相になり、このとき、工事中の演算誤差等により演算位相が検出位相から設定量以上ずれていると、演算位相が検出位相に補正され、工事終了によるＤＣ／ＡＣ変換部の連系運転が系統電源に同期する。
【００２０】
そのため、従来装置の検電ラインを用いた検相クランプを行うことなく、ＤＣ／ＡＣ変換部の出力が系統電源に同期し、作業性が向上するとともに、検電ラインのケーブル長による工事可能範囲の制約を受けることもない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の１形態につき、図１ないし図４を参照して説明する。
図１は全体構成を示し、蓄電池等の直流電源１に３相インバータからなる静止型変換器構成のＤＣ／ＡＣ変換部２の直流入力側が接続され、この変換部２の交流出力側がリアクトル部３の各相の連系リアクトル３ｕ，３ｖ，３ｗ，遮断器部４の各相の遮断器４ｕ，４ｖ，４ｗを介して端子台５の各相の出力端子５ｕ，５ｖ，５ｗに接続される。
【００２２】
また、ＤＣ／ＡＣ変換部２を制御する制御部６は、デジタル演算機能を有する制御演算回路７と、この制御演算回路７に接続されたインバータパルス発生回路８とからなり、制御演算回路７は３相／２相変換により２相の電圧情報からＤＣ／ＡＣ変換部２の３相の制御を行うため、例えば計器用変圧器９ｕ，９ｗの２相Ｕ，Ｗの計測電圧の信号が供給される。
【００２３】
そして、図１の装置は例えば図２に示す電気自動車１０に搭載されて直流電源１が電気自動車１０の駆動用バッテリ１１により形成され、電気自動車１０によって工事対象戸１２の近くに運ばれる。
【００２４】
なお、図２の１３は図１のＤＣ／ＡＣ変換部２，リアクトル部３，制御部６及び計器用変圧器９ｕ，９ｗ等が形成する回路ブロックである。
【００２５】
そして、端子台５の各相の出力端子５ｕ，５ｖ，５ｗが接続ケーブル１４を介して工事対象戸１２の引込線１５の各相の工事対象個所より負荷側（家屋側）に接離自在に接続された後、図示省略された装置のスタート（起動）釦が押される。
【００２６】
このとき、引込線１５は活線状態であり、ＤＣ／ＡＣ変換部２の出力側各相に配電線１６の系統電源の各相の電圧が印加される。
【００２７】
そして、計器用変圧器９ｕ，９ｗの計測電圧の信号が制御部６の制御演算回路７に供給される。
【００２８】
この制御演算回路７はハードウェア回路又はマイクロコンピュータのソフトウェアにより、図３に示すように形成され、計器用変圧器９ｕ，９ｗの２相Ｕ，Ｗの計測電圧Ｖｕ，Ｖｗの信号を検出部７ａによりそれぞれデジタルの情報にＡ／Ｄ変換する。
【００２９】
さらに、計測電圧Ｖｕ，Ｖｗ（ベクトル量）の情報が３相／２相変換部７ｂに供給され、この変換部７ｂは３相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｗｗにつき、Ｖｕ＋Ｖｖ＋Ｖｗ＝０の条件下、つぎの数１の式の変換演算によって３相／２相変換し、２相変換された電圧Ｖａ，Ｖｂ（ベクトル量）の情報を得る。
【００３０】
【数１】
0004031145.tif 000002
【００３１】
そして、電圧Ｖａ，Ｖｂの情報は検出電圧位相演算部７ｃ及び基準電圧位相演算部７ｄに供給され、演算部７ｃは電圧Ｖａ，Ｖｂに基づき、つぎの数２の２式の大きさ｜Ｖｃ｜，検出位相ωｔの電圧ＶｃをＤ／Ｃ変換部２の出力電圧として求める。
【００３２】
【数２】
0004031145.tif 000003
【００３３】
一方、基準電圧位相演算部７ｄはつぎの数３の式の演算をくり返し、Ｄ／Ｃ変換部２の出力電圧の制御基準の時々刻々の演算位相θを、単位量Δの累積演算から求める。
【００３４】
【数３】
0004031145.tif 000004
【００３５】
なお、単位量Δは系統電圧の１周期１／６０秒又は１／５０秒の累積が３６０°になるように、系統電圧の周期及び制御演算回路７の演算周期に基づいて定められる。
【００３６】
そして、誤差検出部７ｅにより最新の検出位相ωｔと演算位相θとの誤差（ωｔ−θ）を演算し、この誤差（ωｔ−θ）がＤＣ／ＡＣ変換部２の運転の切換えに伴う出力側の電圧位相のジャンプによって設定量α以上になったか否かを判別する。
【００３７】
この判別により、｜（ωｔ−θ）｜≧αの大きな位相ずれ（位相のジャンプ）を検出したときは、演算位相θを検出位相ωｔに補正して制御基準の位相として後段のリミッタ７ｆに供給し、｜（ωｔ−θ）｜＜αの位相ずれがほとんどないときは、演算位相θをそのまま制御基準の位相としてリミッタ７ｆに供給する。
【００３８】
そして、設定量αを小さくする程、同期特性は向上するが、工事中に工事対象戸１２の負荷擾乱によるＤＣ／ＡＣ変換部２の出力電圧の位相変動も検出して誤補正する事態が発生し、最悪の場合ＤＣ／ＡＣ変換部２の出力周波数が高い方又は低い方に発散するおそれがあるため、設定量αを小さくしても不都合が生じないように、演算位相θの補正範囲を周波数換算で基準周波数（６０Hz又は５０Hz）の±１Hzの範囲に制限して後段の基準電圧作成部７ｇに供給する。
【００３９】
つぎに、電圧Ｖａ，Ｖｂの情報が減算器７ｈａ，７ｈｂにも供給され、両減算器７ｈａ，７ｈｂにより電圧Ｖａ，Ｖｂの振幅と設定振幅Ｖａ(set)  ，Ｖｂ(set) との誤差を演算し、両減算器７ｈａ，７ｈｂの振幅誤差をＰＩ制御又はＰＩＤ制御のコントローラ部７ｉａ，７ｉｂを介して基準電圧作成部７ｇに２相の基準振幅Ｖａ(ref)，Ｖｂ(ref)の情報として供給する。
【００４０】
そして、基準電圧作成部７ｇは演算位相θと基準振幅Ｖａ(ref)，Ｖｂ(ref)とに基づき、つぎの数４の２式の演算から２相の基準電圧Ｖａ(REF)，Ｖｂ(REF)の情報を生成する。
【００４１】
【数４】
0004031145.tif 000005
【００４２】
さらに、基準電圧作成部７ｇの基準電圧Ｖａ(REF)，Ｖｂ(REF)の情報が２相／３相変換部７ｊに供給され、この変換部７ｊはつぎの数５の式の演算により、基準電圧Ｖａ(REF)，Ｖｂ(REF)を３相Ｕ，Ｖ，Ｗの基準電圧Ｖｕ(REF)，Ｖｖ(REF)，Ｖｗ(REF)の情報に変換し、これらをＤ／Ａ変換して電圧Ｖａ, Ｖｂの変動に応じて振幅変化する３相Ｕ，Ｖ，Ｗの制御基準信号を形成する。
【００４３】
【数５】
0004031145.tif 000006
【００４４】
そして、これらの制御基準信号がインバータパルス発生回路８に供給され、この発生回路８が各制御基準信号と一定レベルの信号とを比較して各相の駆動パルス信号を形成し、これらのパルス信号によりＤＣ／ＡＣ変換部２のインバータ動作を制御する。
【００４５】
したがって、ＤＣ／ＡＣ変換部２は設定振幅Ｖａ(set)，Ｖｂ(set)と演算位相θとに基づくフィードバック制御で直流電源１（１１）を系統周波数の３相の交流電源と変換し、引込線１５が活線状態のときは、検出位相ωｔが系統電源の電圧位相になることから、検出位相ωｔに制御された演算位相θに基づき、その出力電圧が系統電源の電圧位相に同期し、系統電源に連系運転されて系統電源に同期して交流電源を出力する。
【００４６】
つぎに、例えば図２の×印の個所（工事個所）で配電線１６が切断されて工事が始まると、引込線１５の系統電源は消失するが、ＤＣ／ＡＣ変換部２の交流電源が工事対象戸１２に給電され、無停電で工事が行われる。
【００４７】
このとき、ＤＣ／ＡＣ変換部２の出力側の電圧がＤＣ／ＡＣ変換部２の各相の出力電圧になるため、検出位相ωｔと演算位相θとは等しくなる。
【００４８】
したがって、工事中は基準電圧位相演算部７ｄの演算位相θに基づく位相制御により、ＤＣ／ＡＣ変換部２が自立運転される。
【００４９】
つぎに、工事が終了して図２の×印の切断個所が復旧し、引込線１５が再び活線状態になると、ＤＣ／ＡＣ変換部２の出力側の電圧が再び系統電圧になる。
【００５０】
ところで、基準電圧位相演算部７ｄの演算誤差等に基づき、工事中の自立運転によるＤＣ／ＡＣ変換部２の出力電圧の位相は工事開始直前の位相からずれる。
【００５１】
そして、復旧時刻ｔｘにおいて、図４の（ａ），（ｂ）に示す振幅，位相の系統電圧に対し、ＤＣ／ＡＣ変換部２の出力電圧の振幅，位相が同図の（ｃ），（ｄ）に示すように大きくずれていたとする。
【００５２】
このとき、復旧と同時にＤＣ／ＡＣ変換部２の出力側の電圧がＤＣ／ＡＣ変換部２の出力電圧から系統電圧に変化し、検出電圧位相演算部７ｃの検出位相ωｔが系統電圧の位相になって検出位相ωｔと演算位相θとに誤差（ωｔ−θ）が生じる。
【００５３】
そして、工事中の演算位相θのずれ等に基づき、復旧時にＤＣ／ＡＣ変換部２の出力側の電圧位相に大きな変動（位相ジャンプ）が生じると、誤差（ωｔ−θ）が設定量α以上になり、誤差検出部７ｅにより演算位相θが検出位相ωｔに補正され、変換部７ｊの制御基準信号が系統電圧の振幅，位相を基準にした信号に変化する。
【００５４】
そのため、ＤＣ／ＡＣ変換部２の運転が自立運転から再び連系運転に移行し、ＤＣ／ＡＣ変換部２の交流電源が系統電圧に同期する。
【００５５】
そして、制御演算回路７のデジタル演算の制御周期が極めて短く、系統電源の復旧により計測電圧Ｖｕ，Ｖｗが系統電圧に変化すると、この変化に応動して変換部７ｊの制御基準信号が瞬時に系統電圧の振幅，位相に基づく信号に変化し、ＤＣ／ＡＣ変換部２の運転の切換えが瞬時に行われる。
【００５６】
そのため、系統電圧の復旧時に系統電圧とＤＣ／ＡＣ変換部２の自立運転の出力電圧との位相差に基づく過大な横流が電源装置側に発生せず、この横流による遮断器４ｕ，４ｖ，４ｗの開放等の保護動作が生じることなく、工事が終了する。
【００５７】
その後、装置のストップ釦が押されてＤＣ／ＡＣ変換部２が停止し、接続ケーブル１４が引込線１５から取外されて工事が完了する。
【００５８】
この場合、従来装置のように検電ラインのケーブル接続が不要で作業性が向上し、短時間に効率よく無停電工事を行うことができ、しかも、検電ラインのケーブル長の制約がなく、工事可能範囲が拡大する。
【００５９】
ところで、前記実施の形態においては、３相／２相変換を行って制御演算回路７の演算処理を簡単にするようにしたが、３相／２相変換を行うことなく、各相の計器用変圧器の検出電圧に基づき、３相Ｕ，Ｖ，Ｗそれぞれにつき、検出位相ωｔ，演算位相θ及び振幅誤差を求めて基準電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの情報を形成してもよいのは勿論である。
【００６０】
また、直流電源１を携帯可能な２次電池とし、この電源装置を作業員が持運ぶようにしてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
本発明は、以下に記載する効果を奏する。
従来装置のように検電ラインを引込線１５に接続することなく、工事前のＤＣ／ＡＣ変換部２の交流出力側が活線状態の引込線１５に接続されてＤＣ／ＡＣ変換部２が配電線１６の系統電源に連系運転される。
【００６２】
このとき、ＤＣ／ＡＣ変換部２の位相が制御部６の演算位相によって制御され、この演算位相がＤＣ／ＡＣ変換部２の出力側の電圧の検出位相から設定量以上ずれそうになると、検出位相に補正される。
【００６３】
そして、引込線１５が配電線１６から切離される工事中は、その直前の系統電源の位相を基準にした演算位相に基づいてＤＣ／ＡＣ変換部２が自立運転され、その出力が工事対象戸１２に給電されて無停電工事が行われる。
【００６４】
さらに、工事が終了して引込線１５が配電線１６に再接続されると、検出位相が再び系統電源の位相になり、このとき、工事中の演算誤差等により演算位相が検出位相から設定量以上ずれていると、演算位相が検出位相に補正され、工事終了によるＤＣ／ＡＣ変換部２の連系運転を系統電源に同期する。
【００６５】
したがって、従来装置の検電ラインを用いた検相クランプを行うことなく、ＤＣ／ＡＣ変換部２の出力を系統電源に同期させることができ、作業性が向上するとともに、検電ラインのケーブル長による工事可能範囲の制約を受けることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の１形態の回路ブロック図である。
【図２】図１の電源装置を用いた工事例の説明図である。
【図３】図１の一部の詳細な回路ブロック図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は図１の系統電圧の波形図，位相変化の説明図であり、（ｃ），（ｄ）は図１のＤＣ／ＡＣ変換部の出力電圧の波形図，位相変化の説明図である。
【符号の説明】
１  直流電源
２  ＤＣ／ＡＣ変換部
６  制御部
７  制御演算回路
８  インバータパルス発生回路
１２  工事対象戸
１５  引込線
１６  配電線
【図１】
0004031145.tif 000007
【図２】
0004031145.tif 000008
【図３】
0004031145.tif 000009
【図４】
0004031145.tif 000010