JP2000341858A - 電源切換装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源切換を高速に行い、安定した電力供給を
可能とするとともに、安価で小型の電源切換装置及び電
源切換方法を提供する。 【解決手段】 第１の電源系統に直列に接続された第１
の開閉器と、第２の電源系統に直列に接続された第２の
開閉器と、上記第１と第２の開閉器を切換制御する切換
制御部とからなり、上記第１と第２の開閉器は、機械式
の開閉器で構成し、上記切換制御部は、切換時に、第１
と第２の電源系統の周波数及び位相を一致させ、第２の
電源系統の電源電圧を第１の電源系統より高い電圧に昇
圧してから、上記第２の開閉器を閉極させ、第２の電源
系統から供給される電流と第１の電源系統から供給され
る電流とでつくられる電流ゼロ点で、第１の開閉器を開
極させ、第１の電源系統から切り離した後、電圧を通常
の運転電圧に降圧する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば電力会社
から電力供給される商用電源系統などの第１の電源系統
と、自家用発電設備から電力供給される第２の電源系統
とを切り換えて、負荷に電力を供給するために用いる電
源切換装置及び方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９は、従来の電源切換装置の一例を示
すブロック図である。図９において、１は一方の交流電
源系統、例えば電力会社から電力供給される商用電源系
統であり、以下、第１の電源系統と称す。２は他方の交
流電源系統、例えば自家用発電機から電力供給される系
統であり、以下、第２の電源系統と称す。また、第１の
電源系統から電力供給される母線Ａを中心とする第１の
電源系統側と、第２の電源系統から電力供給される母線
Ｃを中心とする第２の電源系統側と、第１と第２の開閉
器の共通接続点に接続された母線Ｂを介して複数の負荷
６が接続されている。この母線Ｂを介して接続された負
荷６は、第１の電源系統側からも第２の電源系統側から
も電力を供給できる。

【０００３】また、図９中、３は遮断器、４はトラン
ス、５は母線Ａと母線Ｃとの間に接続され、第１の電源
系統と第２の電源系統とを切り換える電源切換部であ
る。この電源切換部５は、第１の電源系統に接続された
第１の開閉器５ａと第２の電源系統に接続された第２の
開閉器５ｂとから構成されている。

【０００４】図１０は、図９に示す従来の電源切換装置
における第１の開閉器５ａ、第２の開閉器５ｂの動作及
び負荷６への電力供給状態を示す図であり、第１の開閉
器５ａに開極指令を送出した後、実際に開極したことを
確認し、第２の開閉器５ｂに閉極指令を送出するように
なされ、この結果、第１の開閉器５ａが開極した後、第
２の開閉器５ｂが閉極するまでの時間、負荷６には、ど
ちらの電源系統からも切り離された状態になる。

【０００５】従来、このような２系統受電の電源切換装
置である第１の開閉器５ａや第２の開閉器５ｂには、機
械式開閉器や静止型の半導体スイッチなどが用いられて
いる。従来の機械式スイッチには、気中開閉器、真空開
閉器、ガス開閉器などがあり、その駆動部には、バネの
蓄積力を利用したものが一般的である。このようなバネ
の蓄積力を利用したものは、例えば特開平５−１９００
６３号公報に開示されているものがある。

【０００６】次に、図９に示す構成に係る動作について
述べる。負荷６への電力が第１の電源系統から供給され
ている場合、電源切換部５の第１の開閉器５ａは閉極状
態、第２の開閉器５ｂは開極状態にある。この状態から
負荷６への電力供給を第１の電源系統から第２の電源系
統に切り換える。まず、図示しない制御部から第１の開
閉器５ａに開極指令を送り、第１の開閉器５ａを駆動す
る。次に、第１の開閉器５ａの開極が完了し負荷６が第
１の電源系統が切り離されたことを確認してから、第２
の開閉器５ｂに図示しない制御部から閉極指令を送り、
第２の開閉器５ｂを駆動する。第２の開閉器５ｂの閉極
が完了すると、系統２から負荷６への電力供給が開始さ
れる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように構成され
た従来の２系統受電の電源切換装置においては、第１の
電源系統から第２の電源系統に切り換える際に、負荷６
が第１の電源系統にも第２の電源系統にも接続されない
無電状態が長いという問題があった。

【０００８】図１１は、電協研４６−３による「電子機
器の瞬低影響度」を示す図である。医用電子機器、パソ
コン、高圧放電ランプ、可変モータなど電子機器の中に
は、図に示すように、電圧の低下継続時間が０．０１秒
から０．２秒と非常に短い時間で影響が出てくることが
わかる。すなわち、負荷が第１の電源系統にも第２の電
源系統にも接続されない無電状態が長く続くと、電子機
器の中には運転継続に重大な影響を受けるものがある。
系統を切り換える度に、負荷が運転を継続できず、再立
ち上げをしなければならないということは、致命的な問
題である。

【０００９】例えば、従来の電源切換装置は、開閉駆動
源としてばねの蓄積力を利用した機械式スイッチが主流
であるが、このような機械式スイッチは、開極に１０ｍ
ｓ、閉極に数１０ｍｓという時間を要している。また、
開極動作が完了したことを確認するために、開閉器に設
置された機械式の補助接点を用いたり、保護リレーによ
って系統から切り離されたことを確認してから、開閉器
に閉極指令を送出するため、切換時に負荷が電源から切
り離されてしまう時間が数百ｍｓにも達してしまう場合
があった。

【００１０】これを解決するために、例えば、特開平９
−３２６２２２号公報に開示されているような、開閉駆
動源として電磁反発力を利用した機械式高速スイッチを
上述のような従来例に適用することも考えられる。しか
し、単に、このような高速スイッチを適用するだけで
は、開極や閉極の時間を短くできても、従来の電源切換
装置で用いられていた図９に示す第１の開閉器５ａの開
極が完了してから第２の開閉器５ｂを駆動（閉極）する
ような方法では、切り換え時間は、やはり長くなってし
まうという問題があった。

【００１１】一方、事故などによる電圧低下時に瞬時に
電源を切り換える必要がある場合には、静止型の半導体
スイッチなどがよく用いられる。静止型の半導体スイッ
チには、サイリスタやＩＧＢＴ（ゲートターンオフサイ
リスタ）などがある。これらを電源切換装置に使うこと
も可能であるが、半導体スイッチは、通電に伴うワット
ロスによる温度上昇を下げるための冷却設備などが必要
で、高価であり、また大きなスペースが必要であるとい
う問題がある。

【００１２】上記のような問題を解決する手段として、
常時の通電は機械式の開閉器で行い、事故などによる電
圧低下時には半導体スイッチで他の系統へ高速に切り換
えるハイブリッド方式が採用されている。これは、図１
２に示すように、互いに逆並列されたサイリスタ対と該
サイリスタ対に並列接続された機械式開閉器とから構成
されている。通常の負荷電流は、機械式の開閉器を通じ
て流れ、サイリスタ開閉器には、電源切り換えを行う期
間だけに電流が流れるようにしたものであるため、サイ
リスタを用いても通電によるワットロスが少なく、温度
上昇を下げるための冷却設備などが不要で、半導体のみ
で構成される切換器よりも、安価な切換装置を提供でき
るものである。しかし、高速に切換はできるが、機械式
のみで構成される切換器よりも高価であり、また、その
制御方法は、事故などを高速に判別するため非常に複雑
で、高価な制御装置が必要であるという問題がある。通
常の切換業務においては、上記のような複雑な制御は不
要である。

【００１３】この発明は、上記のような問題を解決する
ためになされたもので、２系統受電の電源切換を高速に
かつ確実に行うことができ、安価に構成できる電源切換
装置及び方法を得ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明に係る電源切換
装置は、第１の電源系統に直列に接続された第１の開閉
器と、第２の電源系統に直列に接続された第２の開閉器
と、上記第１と第２の開閉器を切換制御する切換制御部
とからなり、上記第１と第２の開閉器の共通接続点に接
続された負荷に対して電力供給中の第１の電源系統から
第２の電源系統に切り換える電源切換装置であって、上
記第１と第２の開閉器は、機械式の開閉器で構成し、上
記切換制御部は、切換時に、第１と第２の電源系統の周
波数及び位相を一致させ、第２の電源系統の電源電圧を
第１の電源系統より高い電圧に昇圧してから、上記第２
の開閉器を閉極させ、第２の電源系統から供給される電
流と第１の電源系統から供給される電流とでつくられる
電流ゼロ点で、第１の開閉器を開極させ、第１の電源系
統から切り離した後、電圧を通常の運転電圧に降圧する
ことを特徴とするものである。

【００１５】また、上記切換制御部は、上記第２の開閉
器を閉極し、第２の電源系統から電流が供給されている
ことを確認した後、上記第１の開閉器を開極し、上記第
１の電源系統から切り離す切換制御を行うことを特徴と
するものである。

【００１６】また、上記切換制御部は、上記第２の開閉
器に閉極指令を送出してから、上記第２の開閉器が閉極
動作を完了し、上記第１の電源系統と上記第２の電源系
統から供給される電流がゼロになる時間に、上記第１の
開閉器の接点間が回復電圧の耐圧距離に十分達するよ
う、上記第１の開閉器に開極するための指令を送る時間
をあらかじめ設定した上で切換制御を行うことを特徴と
するものである。

【００１７】また、上記第１の開閉器と上記第２の開閉
器は、事故電流も遮断できるような遮断能力を持つこと
を特徴とするものである。

【００１８】また、上記第１の開閉器と上記第２の開閉
器は、開閉動作の駆動源として電磁反発力を用いると共
に、開閉器の閉極状態または開極状態を保持するバネ機
構として皿ばねを備えたことを特徴とするものである。

【００１９】また、この発明に係る電源切換方法は、第
１の電源系統に直列に接続された第１の開閉器と第２の
電源系統に直列に接続された第２の開閉器との共通接続
点に接続された負荷に対して電力供給中の第１の電源系
統から第２の電源系統に切り換える電源切換方法であっ
て、上記第１の電源系統から上記第２の電源系統に切り
換えるときに、第１と第２の電源系統の周波数及び位相
を一致させ、第２の電源系統の電源電圧を第１の電源系
統より高い電圧に昇圧してから、上記第２の開閉器を閉
極させ、第２の電源系統から供給される電流と第１の電
源系統から供給される電流とでつくられる電流ゼロ点
で、第１の開閉器を開極させ、第１の電源系統から切り
離した後、電圧を通常の運転電圧に降圧することを特徴
とするものである。

【００２０】また、上記第２の開閉器を開極し、第２の
電源系統から電流が供給されていることを確認した後、
上記第１の開閉器を開極し、第１の電源系統から切り離
す切換制御を行うことを特徴とするものである。

【００２１】さらに、上記第２の開閉器に閉極指令を送
出してから、第２の開閉器が閉極動作を完了し、第１の
電源系統と第２の電源系統から供給される電流がゼロに
なる時間に、上記第１の開閉器の接点間が回復電圧の耐
圧距離に十分達するよう設定された時間に第１の開閉器
に開極指令を送出して、切換動作を行うことを特徴とす
るものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１による電源切換装置を示す構成図であ
る。図１において、１は一方の交流電源系統、例えば電
力会社から電力供給される商用電源系統であり、以下、
第１の電源系統と称す。２は他方の交流電源系統、例え
ば自家用発電機から電力供給される系統であり、以下、
第２の電源系統と称す。例えば、商用電源と非連系の自
家用発電機からなる電力系統の場合には、例えば排熱を
有効に利用するコ・ジェネレーション設備などがある。
この場合、商用電源と非連系の自家用発電機を切り換え
る切換器は、熱負荷が発生する昼間は自家用発電機側に
負荷を切り換え、排熱の発生が少ない夜間には商用電源
側に切り換えるという運用がなされる。

【００２３】また、第１の電源系統から電力供給される
母線Ａを中心とする第１の電源系統側と、第２の電源系
統から電力供給される母線Ｃを中心とする第２の電源系
統側と、第１と第２の開閉器の共通接続点に接続された
母線Ｂを介して複数の負荷６が接続されている。この母
線Ｂを介して接続された負荷６は、第１の電源系統側か
らも第２の電源系統側からも電力を供給できる。

【００２４】また、３は遮断器、４はトランス、５は母
線Ａと母線Ｃとの間に接続され、第１の電源系統と第２
の電源系統とを切り換える電源切換部である。この電源
切換部５は、第１の電源系統に接続された第１の開閉器
５ａと第２の電源系統に接続された第２の開閉器５ｂ及
び切換制御部５ｃとから構成され、切換制御部５ｃによ
って、第１の電源系統と第２の電源系統に切り換えるこ
とができる。第１及び第２の開閉器５ａ及び５ｂは、第
１及び第２の電源系統の各相のそれぞれについて接続さ
れている（例えば、３相であれば開閉器も３相分がそれ
ぞれ接続されている）。６は例えばモータなどの負荷で
あり、母線Ｂを介して電源切換部５に接続されている。
さらに、母線Ａ，Ｂ，Ｃに電流変成器（ＣＴ）や電圧変
成器（ＰＴ）などの検出器７ａ，７ｂ，７ｃを備え、そ
の情報を切換制御部５ｃに送り、その情報を基に切換制
御を行うようになされている。

【００２５】次に、上述した構成を備える実施の形態１
に係る電源切換装置の動作及び電源切換方法を、図２に
示す切換制御部５ｃの動作を示すフローチャート、図３
に示す第１の開閉器５ａと第２の開閉器５ｂの動作及び
負荷６への通電状態のタイミングチャート、図４に示す
第１の開閉器５ａと第２の開閉器５ｂ及び負荷６に流れ
る電流波形、さらには、図５に示す第１及び第２の開閉
器５ａ、５ｂの構成図を参照して説明する。

【００２６】今、この発明の電源切換装置に用いる第１
及び第２の開閉器５ａ、５ｂは、例えば特開平９−３２
６２２２号公報に開示されているような、開閉駆動源と
して電磁反発力を利用した高速スイッチを用いるのが有
効である。図５は、第１及び第２の開閉器５ａ、５ｂを
示す構成図である。図５において、１０１はスイッチ、
１０２は反発部、１０３ａ、１０３ｂはコイル、１０４
は可動電動棒、１０５は可動電極、１０６は固定電極、
１０７はストッパー、１０８は皿バネ、１０９はコイル
押さえである。なお、スイッチ１０１は、固定電極１０
５と可動電極１０６の接点部を真空容器内に収めたもの
である。

【００２７】図５に示す構成を有する第１及び第２の開
閉器５ａ、５ｂは、次にように動作する。まず、図５の
上部に示す閉極状態で、コイル１０３ａに急峻な電流が
流されると、反発部１０２に電流が誘起され、コイル１
０３ａとの間に反発力を生じ、この反発力で可動電動棒
１０４が紙面右方向へ移動し、可動電極１０５と固定電
極１０６が開極する。このとき、皿バネ１０８は開極状
態を保持する役目も果たす。

【００２８】また、図５の下部に示す開極状態から図５
の上部に示す閉極状態になる場合も同じような動作で、
開極状態で、コイル１０３ａに急峻な電流が流される
と、反発部１０２に電流が誘起され、コイル１０３ａと
の間に反発力を生じ、この反発力で可動電極棒１０４が
紙面左方向へ移動し、可動電極１０５と固定電極１０６
が閉極する。

【００２９】このように、開閉駆動源として電磁反発力
を用いているため高速なスイッチを実現できる。また、
皿バネ１０８は、可動電極１０５と固定電極１０６とを
所定の圧力で閉極状態に保持する保持機能と、所定の間
隔で開極状態に保持する保持機構を有している。これに
より、従来の機械式開閉器の複雑なリンク機構が不要と
なり、小型で安価なスイッチを実現できる。

【００３０】次に、この発明の実施の形態１による電源
切換装置の切換制御部５ｃの動作について、図２を用い
て説明する。図２に示すように、まず、第１及び第２の
電源系統の周波数、位相などが一致しているか否かを確
認する（ステップＳ１０，Ｓ１１）。これは、もし、一
致しないまま第１の電源系統（商用電源）から第２の電
源系統（自家用発電機）へ切り換えると、切換時に自家
用発電機の回転軸に強いトルクが発生するなどして、ね
じれ振動やたわみなどの許容範囲を超えて機械的なダメ
ージを与えたり、同期はずれなどによって安定した電力
を供給することができず、負荷の脱落などが生じてしま
う場合があるからである。従って、第１及び第２の電源
系統の周波数、位相などが一致していない場合には、一
致させる作業が必要になる。その後、第２の電源系統の
電圧を第１の電源系統より高い電圧に昇圧する（ステッ
プＳ１２）。

【００３１】次に、切換制御部５ｃから第２の電源系統
側の開閉器５ｂに閉極指令を送出する。閉極指令は、各
相ばらばらであってもよいが、ばらばらに制御するより
も同時に行うのが制御としては簡単でよい。切換制御部
５ｃから閉極指令を出力した後、第２の開閉器５ｂが閉
極動作を開始する（ステップＳ１３）。第２の電源系統
側に設置された電流変成器などの検出器７ｃにより、第
２の電源系統から電流供給されているかを確認する（ス
テップＳ１３）。

【００３２】もし、第２の電源系統側から電流供給され
ていない場合は、第２の開閉器５ｂが不動作などの不具
合が生じたと判断して、不具合が生じた原因を除去した
後、再び切換動作を行う（ステップＳ１４〜Ｓ１６→Ｓ
１０）。第２の電源系統から電流供給されている場合
は、第２の電源系統側の開閉器５ｂが閉極動作を完了し
たと判断する。このとき、第１と第２の電源系統の両方
から連続して負荷６に電流が供給される。第２の電源系
統側の開閉器５ｂが閉極動作を完了後、第１の開閉器５
ａに、切換制御部５ｃから開極指令を出力する（ステッ
プＳ１７，Ｓ１８）。

【００３３】第１の開閉器５ａが開極動作に入ると、第
１の電源系統側から流れる電流と第２の電源系統側から
流れる電流によってつくられる電流ゼロ点で、電流を遮
断することができる。開極動作に入った後、それぞれが
迎える電流ゼロ点で、電流ゼロ点を迎える相の順に電流
が切れ、第１の電源系統と切り離され、順次第２の電源
系統に切り換えられていく。第１の電源系統から、全て
の相について電力供給がなされなくなると、第１の電源
系統側の開閉器５ａが開極動作を完了したとして、第２
の電源系統の電圧を速やかに通常の運転電圧に降圧し、
切り換え動作を完了する（ステップＳ１９〜Ｓ２１）。
なお、第１の電源系統側の開閉器５ａに開極指令を送出
したにも係わらず、第１の電源系統側から電流が供給さ
れ続けた場合には、第１の電源系統側の開閉器が不動作
を生じたとして、不具合が生じた原因を除去した後、再
び切り換え動作を行う（ステップＳ１９→Ｓ２２，Ｓ２
３→Ｓ１０）。

【００３４】この実施の形態１によれば、図３及び図４
に示すように、従来例と較べて、負荷がどちらの系統に
も接続されない無電状態を大幅に短縮できる。すなわ
ち、図３に示すように、第１の開閉器５ａの開極指令
を、第２の開閉器５ｂの閉極指令後、実際に閉極したこ
とを確認した後に送出している。これにより、負荷６が
どちらの系統にも接続されない無電状態がなくなる。

【００３５】また、図４は実施の形態１による効果を説
明するもので、シミュレータを用いて計算した波形図で
ある。通常、交流電力は、複数の相、一般に３層交流で
あるが、ここでは、そのある１相についての波形図であ
る。図４において、横軸は時間、縦軸は電流を示し、第
１の開閉器５ａに流れる電流を実線、第２の開閉器５ｂ
に流れる電流を点線、負荷６に流れる電流を一点鎖線で
示している。

【００３６】まず、負荷６には、第１の電源系統１から
電力が供給されている。図４では２０ｍｓまで実線で示
されているが、これは、第１の開閉器５ａに流れる電流
と負荷６に流れる電流が同一であることを示している。
次に、第２の電源系統２に切り換えるため、第２の開閉
器５ｂに例えば時間１３ｍｓの時点で閉極指令を送出す
る。第２の開閉器５ｂに閉極指令が送出されてから、接
点が動き始めて、閉極が完了する時間が２０ｍｓとす
る。２０ｍｓで閉極が完了すると、２０ｍｓ以降は負荷
６には、第１の電源系統、第２の電源系統の双方から電
力が供給される。図中では、第１の開閉器５ａに流れる
電流を実線で、第２の開閉器５ｂに流れる電流を一点鎖
線で示しており、負荷６には２０ｍｓ以前、以後、連続
して電力供給がなされている。

【００３７】また、ここでは、第２の電源系統の電圧が
第１の電源系統の電圧より高く設定したので、第２の電
源系統から流れる電流は、第１の開閉器５ａを介して第
１の電源系統側に流入する。そして、第２の電源系統か
ら電流が流れ始めたことを２０ｍｓ以後のいずれかの時
点、例えば１ｍｓ後に、ＣＴなどによる電流の瞬時値を
計測するなどして確認した後、第１の開閉器５ａに開極
指令を送出する。図４は、２１ｍｓ後に開極指令を送出
したた場合の例についての計算結果である。

【００３８】第１の開閉器５ａが開極し始めて、充分な
接点間距離に達するまでの時間を仮に１ｍｓとして、図
中には第１の開閉器開極と示す。機械式の開閉器である
場合では、電流ゼロ点がこないと電流が遮断することが
できないので、第２の電源系統から流入する電流とでつ
くられる電流ゼロ点で遮断する。図中では、２８ｍｓの
電流ゼロ点で第１の開閉器が電流を遮断している。電流
遮断後、第１の電源系統からの電力は遮断され、負荷に
は第２の電源系統からのみ電力供給がなされる。２８ｍ
ｓ以降は、第２の開閉器と負荷に流れる電流を示してい
る（一点鎖線と点線が重なって実線状に見えている）。
この図からのわかるように、２８ｍｓで第１の開閉器５
ａから電力供給が絶たれても、負荷６への電力供給は連
続している。

【００３９】なお、上記実施の形態１では、第１の電源
系統、第１の開閉器５ａが商用電源からの受電、第２の
電源系統、第２の開閉器５ｂが自家用発電機からの受電
として説明したが、これが逆であっても同様の動作であ
り、同様の効果を得ることができる。

【００４０】実施の形態２．この発明の形態２では、上
記実施の形態１とは別の切換制御部５ｃの動作について
説明する。図６は、この発明の実施の形態２による電源
切換装置の切換制御部５ｃの動作を示すフローチャート
である。また、図７は、この発明の実施の形態２による
電源切換装置の第１及び第２の開閉器の動作、負荷の通
電状態を示すタイミングチャートである。なお、装置の
構成は図１に示すものと同様である。

【００４１】次に、動作及び電源切換方法について、図
１、図６及び図７を用いて説明する。まず、図６に示す
ように、第１及び第２の電源系統の周波数、位相などが
一致しているか否かを確認する（ステップＳ３０）。一
致したことを確認して、切換動作に入るのであるが、切
換制御部５ｃでは、あらかじめ、以下のような設定がな
されている。つまり、第２の開閉器５ｂに閉極指令を送
出してから、第２の開閉器５ｂが閉極動作を完了し、第
１の電源系統と第２の電源系統から供給される電流がゼ
ロになる時間に、第１の開閉器５ａの接点間が回復電圧
の耐圧距離に十分達するよう、切換制御部５ｃから第１
の開閉器５ａに開極するための制御信号を送る時間をあ
らかじめ設定されている。

【００４２】従って、第１の電源系統と第２の電源系統
の周波数、位相などが一致したことを確認した後（ステ
ップＳ３１）、第２の系統電源の電圧を昇圧し（ステッ
プＳ３２）、上記の予め設定された時間に従って、第１
の電源系統の開閉器、第２の電源系統の開閉器に動作指
令を送出する（ステップＳ３３〜Ｓ３７）。このように
制御することにより、第２の開閉器５ｂが閉極されて初
めて迎える電流ゼロ点で、第１の開閉器５ａの固定電極
と可動電極間が電流を遮断するだけの十分な接点間距離
になっていれば、それぞれ迎える電流ゼロ点で確実に電
流が切れ、非常に早い時間で切換を完了することができ
る。最後に、第２の電源系統の電圧を降圧する（ステッ
プＳ３８）。これにより、両方の電源系統に繋がってい
る時間を短縮することができ、その間で、短絡などの事
故が発生する確率を減らすことができる。すなわち、こ
れにより、電力供給の信頼性をあげることができる。

【００４３】すなわち、図７において、ｔ１は第１の開
閉器５ａへの開極指令から当該第１の開閉器５ａの接点
間距離が回復電圧の耐圧距離に達する時間、ｔ２は第２
の開閉器５ｂへの閉極指令から当該第２の開閉器５ｂが
閉極までの時間、Ａは尤度を示し、切換制御部５ｃは、
Ａ＞０という条件で、あらかじめΔｔ＝ｔ２＋ｔ１＋Ａ
−ｔ１を設定しており、第１の開閉器５ａの開極指令を
第２の開閉器５ｂの閉極指令によりΔｔ遅らせて送出し
ている。

【００４４】図８は図４に示す実施の形態１に対応して
示す実施の形態２に係る効果を説明するもので、シミュ
レータを用いて計算した波形図であり、横軸は時間、縦
軸は電流を示し、第１の開閉器５ａに流れる電流を実
線、第２の開閉器５ｂに流れる電流を点線、負荷６に流
れる電流を一点鎖線で示している。

【００４５】まず、負荷６には、第１の電源系統１から
電力が供給されている。実施の形態１と同様に、第２の
電源系統２に切り換えるため、第２の開閉器５ｂに例え
ば時間１３ｍｓの時点で閉極指令を送出する。第２の開
閉器５ｂに閉極指令が送出されてから、接点が動き始め
て、閉極が完了する時間は図４と同様に２０ｍｓとす
る。第２の開閉器５ｂに閉極指令を送出してから接点が
動き始めて閉極が完了する時間、第１の開閉器５ａに開
極指令を送出してから開極するまでの時間が予めわかっ
ている場合には、第２の系統電源から電流が流れ始めた
ことを確認する前に、第１の開閉器５ａに開極指令を送
出ことができる。

【００４６】すなわち、時間が２０ｍｓである時点で第
２の開閉器５ｂが閉極され、第２の系統電源から電流が
流れ始めた後に、第１の開閉器５ａが開極し、接点間に
十分な耐圧間距離があれば、すぐに迎える電流ゼロ点で
第１の開閉器５ａは電流を遮断することができる。具体
的な数値で示せば、第１の開閉器５ａに１９ｍｓで開極
指令を送出すると、２ｍｓ後の２１ｍｓには、十分な耐
圧間距離に達しているものとする。なお、耐圧間距離に
達するまでの時間は、開閉器の開極速度などによって異
なるが、予めその速度を測定しておけば、時間を設定す
ることが可能である。２１ｍｓに十分な耐圧間距離に達
しているのであれば、第１の開閉器５ａを流れる電流と
第２の電源系統から流入する電流とでつくられる電流ゼ
ロ点、つまり、２２ｍｓで迎える電流ゼロ点で、第１の
開閉器５ａは電流を遮断できる。

【００４７】この場合、負荷６への電力供給は、実施の
形態１と同様に連続であるが、第１の電源系統、第２の
電源系統のどちらにも繋がっている期間を非常に短くで
きる。これは、電源（例えば、自家用発電機）への影響
や、電源が商用電源で、他の需要家へ電力を供給してい
る場合には、他の需要家への影響を非常に小さくするこ
とができるという効果がある。

【００４８】なお、第２の開閉器５ｂの閉極と第１の開
閉器５ａの開極時間が図７に示すように設定されていな
いと、どちらにも繋がらない時間が発生してしまうおそ
れがある。従って、予めそれぞれの動作ばらつきなどを
考慮して尤度Ａを０以上で、かつ十分信頼性のある値に
設定しておく必要がある。

【００４９】従って、実施の形態２によれば、負荷６が
どちらの系統にも接続されない無電状態がなくなるのは
勿論のこと、両方の電源系統に繋がっている時間を短縮
することができ、その間で、短絡などの事故が発生する
確率を減らすことができ、これにより、電力供給の信頼
性をあげることができる。

【００５０】実施の形態３．この実施の形態３では、切
換器を構成する第１の開閉器と第２の開閉器の機能につ
いて説明する。通常の系統切換では、切換器を構成する
第１の開閉器と第２の開閉器は、通常の負荷電流を遮断
する能力を持っていれば、十分その機能を果たすので、
短絡などの事故時の電流、例えば負荷電流の数十倍の電
流を遮断する能力は持っていない。一般に、高圧の配電
系統では、母線事故などに対し、切換器の上位側に遮断
能力を持つ遮断器が配置されている。本切換器を構成す
る開閉器を、事故電流も遮断できるような遮断器で構成
すれば、上位の遮断器が不要となり、システムとして低
コスト化が可能となる。

【００５１】上述した実施の形態１ないし３によれば、
系統の切換動作を高速に行うと共に、負荷への安定した
電力供給を可能にする。また、切換装置を電磁反発を利
用した二台の機械式スイッチで構成することで、半導体
を用いた切換装置に比べ、安価で小型・省スペース化が
図れる。

【００５２】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、第２
の電源系統から供給される電流と第１の電源系統から供
給される電流とで作られる電流ゼロ点で、第１の電源系
統を切り離すようにしたので、系統の切換動作を高速に
行うと共に、負荷への安定した電力供給を可能にする。

【００５３】また、第２の開閉器を閉極し、第２の電源
から電流が供給されていることを確認した後、第１の開
閉器を開極する一連の切換制御を行うことで、系統の切
換動作を高速に行うと共に負荷への安定した電力供給を
可能にする。

【００５４】また、あらかじめ設定した時間に基づい
て、第１及び第２の開閉器に指令を送出し、一連の切換
制御を行うことで、系統の切換動作を高速に行うと共
に、負荷への安定した電力供給を可能にする。

【００５５】また、開閉器に、事故電流も遮断できるよ
うな遮断能力を持たせることで、別途遮断器を設ける必
要がなく、安価なシステムを提供することができる。

【００５６】また、開閉器の駆動源として電磁反発力を
用いることで、系統の切換を高速に行うと共に、半導体
を用いたものより、安価で小型、省スペースな切換器を
提供でき、開閉器の固定電極と可動電極を所定の圧力で
閉極状態や開極状態に保持するバネ機構として皿ばねを
備えているので、開閉軸を直線的に移動させるのに効率
がよく、瞬時にしかも確実に系統の切換を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１における電源切換装
置を示す構成図である。

【図２】 この発明の実施の形態１における電源切換装
置の切換制御部の動作及び電源切換方法を示すフローチ
ャートである。

【図３】 この発明の実施の形態１における電源切換装
置の第１及び第２の開閉器の動作、負荷の通電状態を示
すタイミングチャートである。

【図４】 この発明の実施の形態１による電源切換装置
により切換制御された場合の負荷に流れる電流波形を示
す波形図である。

【図５】 この発明の実施の形態１における電源切換装
置の第１及び第２の開閉器を示す構成図である。

【図６】 この発明の実施の形態２における電源切換装
置の制御部の動作及び電源切換方法を示すフローチャー
トである。

【図７】 この発明の実施の形態２における電源切換装
置の第１及び第２の開閉器の動作、負荷の通電状態を示
すタイミングチャートである。

【図８】 この発明の実施の形態２による電源切換装置
により切換制御された場合の負荷に流れる電流波形を示
す波形図である。

【図９】 従来の電源切換装置を示す構成図である。

【図１０】 従来の電源切換装置における第１及び第２
の開閉器の動作、負荷の通電状態を示すタイミングチャ
ートである。

【図１１】 電子機器の瞬低影響度（電協研の調査結
果）を示す図である。

【図１２】 従来の電源切換装置を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 第１の電源系統（商用電源）、２ 第２の電源系統
（自家用発電機）、３ 遮断器、４ トランス、５ 電
源切換装置、５ａ 第１の開閉器、５ｂ 第２の開閉
器、５ｃ 切換制御部、６ 負荷、１０１ スイッチ、
１０２ 反発部、１０３ａ コイル、１０３ｂ コイ
ル、１０４ 可動電動棒、１０５ 可動電極、１０６
固定電極、１０７ ストッパー、１０８ 皿バネ、１０
９ コイル押さえ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岸田 行盛 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5G028 AA01 AA08 DB01 5G066 AB01 AC01 AC02

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の電源系統に直列に接続された第１
   の開閉器と、 第２の電源系統に直列に接続された第２の開閉器と、 上記第１と第２の開閉器を切換制御する切換制御部とか
   らなり、上記第１と第２の開閉器の共通接続点に接続さ
   れた負荷に対して電力供給中の第１の電源系統から第２
   の電源系統に切り換える電源切換装置であって、 上記第１と第２の開閉器は、機械式の開閉器で構成し、 上記切換制御部は、切換時に、第１と第２の電源系統の
   周波数及び位相を一致させ、第２の電源系統の電源電圧
   を第１の電源系統より高い電圧に昇圧してから、上記第
   ２の開閉器を閉極させ、第２の電源系統から供給される
   電流と第１の電源系統から供給される電流とでつくられ
   る電流ゼロ点で、第１の開閉器を開極させ、第１の電源
   系統から切り離した後、電圧を通常の運転電圧に降圧す
   ることを特徴とする電源切換装置。
2. 【請求項２】 上記切換制御部は、上記第２の開閉器を
   閉極し、第２の電源系統から電流が供給されていること
   を確認した後、上記第１の開閉器を開極し、上記第１の
   電源系統から切り離す切換制御を行うことを特徴とする
   請求項１に記載の電源切換装置。
3. 【請求項３】 上記切換制御部は、上記第２の開閉器に
   閉極指令を送出してから、上記第２の開閉器が閉極動作
   を完了し、上記第１の電源系統と上記第２の電源系統か
   ら供給される電流がゼロになる時間に、上記第１の開閉
   器の接点間が回復電圧の耐圧距離に十分達するよう、上
   記第１の開閉器に開極するための指令を送る時間をあら
   かじめ設定した上で切換制御を行うことを特徴とする請
   求項１に記載の電源切換装置。
4. 【請求項４】 上記第１の開閉器と上記第２の開閉器
   は、事故電流も遮断できるような遮断能力を持つことを
   特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電源切
   換装置。
5. 【請求項５】 上記第１の開閉器と上記第２の開閉器
   は、開閉動作の駆動源として電磁反発力を用いると共
   に、開閉器の閉極状態または開極状態を保持するバネ機
   構として皿ばねを備えたことを特徴とする請求項１ない
   し４のいずれかに記載の電源切換装置。
6. 【請求項６】 第１の電源系統に直列に接続された第１
   の開閉器と第２の電源系統に直列に接続された第２の開
   閉器との共通接続点に接続された負荷に対して電力供給
   中の第１の電源系統から第２の電源系統に切り換える電
   源切換方法であって、上記第１の電源系統から上記第２
   の電源系統に切り換えるときに、第１と第２の電源系統
   の周波数及び位相を一致させ、第２の電源系統の電源電
   圧を第１の電源系統より高い電圧に昇圧してから、上記
   第２の開閉器を閉極させ、第２の電源系統から供給され
   る電流と第１の電源系統から供給される電流とでつくら
   れる電流ゼロ点で、第１の開閉器を開極させ、第１の電
   源系統から切り離した後、電圧を通常の運転電圧に降圧
   することを特徴とする電源切換方法。
7. 【請求項７】 上記第２の開閉器を開極し、第２の電源
   系統から電流が供給されていることを確認した後、上記
   第１の開閉器を開極し、第１の電源系統から切り離す切
   換制御を行うことを特徴とする請求項６に記載の電源切
   換方法。
8. 【請求項８】 上記第２の開閉器に閉極指令を送出して
   から、第２の開閉器が閉極動作を完了し、第１の電源系
   統と第２の電源系統から供給される電流がゼロになる時
   間に、上記第１の開閉器の接点間が回復電圧の耐圧距離
   に十分達するよう設定された時間に第１の開閉器に開極
   指令を送出して、切換動作を行うことを特徴とする請求
   項６に記載の電源切換方法。