JP2001320836A - 電源切替装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】操作員への負担や不必要な負荷低減を図ること
なく、安全且つ容易に電源切替が行える電源切替装置を
提供する。 【解決手段】複数の電源をそれぞれ給電線を介して対応
する複数の負荷群に接続すると共に、電源相互間を接続
する電路および前記給電線に電源切替スイッチを介挿し
てなる受電回路の電源切替装置において、切離しの対象
となる電源に接続される負荷群の電気量および切離しの
対象外となる電源に接続される負荷群の電気量をそれぞ
れ計測し、電源切替指令が出された際、前記複数の電気
量計測装置により計測された電気量の和が前記切離しの
対象外となる電源の供給可能電気量以下の場合、電源切
替可能と判定し、電源切替スイッチに切替信号を出力す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電源相互間
の電源切替装置に係わり、特に切替後継続して電源の安
定供給ならびに負荷の運転に支障を来さないようにした
電源切替装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図13に従来技術の回路図を示す。電源間
の電源切替方式には、図14で示すように、切替時無停電
に電源切替する無停電切替方式（イ）、切替時瞬間的に
停電の後、即復電される瞬時停電切替方式（ロ）、切替
時電源切替される負荷側の電圧を監視もしくは電圧が減
衰する時間を予め設定による低電圧切替方式（ハ）、切
替時電源切替される負荷側を完全停電させた後復電させ
る停電切替方式（ニ）等がある。

【０００３】このうち、無停電切替方式（イ）は、切替
指令があることおよび同期検出リレー（＃25）が動作し
たことを条件に切替スイッチＡを投入し、更にこの投入
スイッチＡの投入後にスイッチＢを投入するように制御
回路を構成している。 瞬時停電切替方式（ロ）は、切
替指令があり、同期検出リレー（＃25）が動作、切替ス
イッチＢが「切」という条件の下で、切替スイッチＡを
投入するように制御回路を構成している。低電圧切替方
式（ハ）は、切替指令があり、スイッチＢが「切」、不
足電圧リレー（＃27）が動作の条件でスイッチＡを投入
するように制御回路を構成している。また、停電切替方
式（ニ）は、スイッチＢを切って負荷群Ｂを停電させた
後、スイッチＡを投入するものである。

【０００４】これら、各電源切替方式は電源切替時電源
側および負荷側に過渡的に機械的および電気的ストレス
が加わることや、電源切替時の電圧降下が大きくなり負
荷の安定した運転に支障を来すことや、電源容量を超過
し電源装置もしくは設備が過電流に至ることなどの不都
合を生じることが考えられる。

【０００５】従来これら各種電源切替方式に対し、電源
切替を行う場合、操作員がその状況に合わせて負荷状態
を確認し、不都合を生じることのないよう予め検討し、
負荷の低減操作や電源切替操作にあたっているか、もし
くは設計・計画段階に想定される最悪の条件をもとに不
都合を生じることのないよう検討した結果により、負荷
低減および電源切替を予め定められた手順（自動シーケ
ンスロジック、手順書等による手動の何れでも可）に従
って行っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術では電源切替を行う操作員への負担は大き
く、電源切替操作に要する時間も多く必要となる。ま
た、電源切替は予め定められた手順（自動シーケンスロ
ジック、手順書等による手動の何れでも可）に従って行
われるため、その時々の負荷運転状態により不必要に負
荷低減し電源切替を行っている場合とか、万一電源切替
に失敗した場合は保護装置により電源供給停止からプラ
ント停止等に至るおそれがある。

【０００７】これらは、プラント設備や送配電設備等規
模が大きいほどその負担が増すこと、不必要に低減され
た負荷の再運転操作や負荷上昇操作が必要となること、
また、万一電源切替に失敗した場合その被害は図り知れ
ないことにもなる。

【０００８】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れるもので、安全且つ容易に電源切替が行え、電源切替
後継続して電源の安定供給ができるとともに負荷の運転
に支障をきたすことのない電源切替装置を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電源切替装
置は、上述した課題を解決するために、請求項１に記載
したように、複数の電源をそれぞれ給電線を介して対応
する複数の負荷群に接続すると共に、電源相互間を接続
する電路および前記給電線に電源切替スイッチを介挿し
てなる受電回路の電源切替装置において、切離しの対象
となる電源に接続される負荷群の電気量、切離しの対象
外となる電源に接続される負荷群の電気量をそれぞれ計
測する電気量計測装置と、電源切替指令が出された際、
前記複数の電気量計測装置により計測された電気量の和
が、前記切離しの対象外となる電源の供給可能電気量以
下の場合、電源切替可能と判定する判定手段と、この判
定手段の出力に基づき前記電源切替スイッチに切替信号
を出力する切替信号出力手段とを備えたものである。こ
のような構成を採用することにより、操作員がその都度
負荷状況を確認する必要もなく、また予め定められた手
順（自動シーケンスロジック、手順書等による手動の何
れでも可）で行っていた従来の技術に比べて、電源切替
の能力を最大限引き出すことができるため、電源切替可
能範囲を拡大できる。また操作員の判断に頼らずに自動
的に電源切替が行えるため、負荷の運転に支障をきたす
ことなく、電源の安定供給ができる。

【００１０】また、上述した課題を解決するために、本
発明に係る電源切替装置は請求項２に記載したように、
複数の電源をそれぞれ給電線を介して対応する複数の負
荷群に接続すると共に、電源相互間を接続する電路およ
び前記給電線に電源切替スイッチを介挿してなる受電回
路の電源切替装置において、切離しの対象となる電源に
接続された負荷群あるいは切離しの対象外となる電源に
接続された負荷群のうち、いずれか一方の負荷群の電気
量を計測する電気量計測装置と、電気量を計測されない
他方の負荷群の状態を監視するように設けられた負荷状
態監視装置と、この負荷状態監視装置の出力に基づいて
負荷群の電気量を推定する推定手段と、この推定手段に
より推定された電気量および前記電気量計測装置で計測
された電気量の和が前記切り離し対象外の電源の供給可
能電気量以下の場合、電源切替可能と判定する判定手段
と、この判定手段の出力に基づき前記電源切替スイッチ
に切替信号を出力する切替信号出力手段とから構成した
ものである。このような構成を採用することにより、操
作員がその都度負荷状況を確認することなく、また予め
定められた手順（自動シーケンスロジック、手順書等に
よる手動の何れでも可）で行っていた従来の技術に比
べ、電源切替の能力を最大限引き出すことができるため
電源切替可能範囲を拡大できる。また人間の判断に頼ら
ず自動的に電源切替が行えるので、負荷の運転に支障を
きたすことなく、電源の安定供給ができる。

【００１１】更に、上述した課題を解決するために、本
発明に係る電源切替装置は請求項３に記載したように、
複数の電源をそれぞれ給電線を介して対応する複数の負
荷群に接続すると共に、電源相互間を接続する電路およ
び前記給電線に電源切替スイッチを介挿してなる受電回
路の電源切替装置において、切離しの対象となる電源に
接続された負荷群あるいは切離しの対象外となる電源に
接続された負荷群のうち、いずれか一方の負荷群の電気
量を計測する電気量計測装置と、電気量を計測されない
他方の負荷群の予測された電気量と前記切離しの対象外
となる電源の供給可能電気量との差を判定値とし、この
判定値と前記計測された電気量とを比較し、計測された
電気量が判定値以下の場合、電源切替可能と判定する判
定手段と、この判定手段の出力に基づき前記電源切替ス
イッチに切替信号を出力する切替信号出力手段とを備え
るようにしたものである。このような構成を採用するこ
とにより、電源切替制御部の機能を簡便なものにするこ
とができる。

【００１２】また更に、本発明に係る電源切替装置は、
上述した課題を解決するために、請求項４に記載したよ
うに、電源切替が不可となった場合、切離しの対象とな
る電源に接続される負荷群の電気量および切離しの対象
外となる電源に接続される負荷群の電気量の和が、切離
しの対象外となる電源の供給可能電気量を超過した場
合、その超過した電気量に見合う負荷制限指令を出力す
る負荷制限実行手段を設け、この負荷制限実行手段によ
り負荷制限が行われたことを条件として、前記切替信号
出力手段から前記電源切替スイッチに対し切替信号を出
力するように構成したものである。このような構成を採
用することにより、判定手段が電源の切替が不可と判定
した場合でも、負荷制限を行うことにより電源切替を成
功ならしめ電源切替可能範囲を拡大できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１ないし図12により本発明に係
る電源切替装置の実施形態を説明する。なお、いずれの
実施形態も、電源及び負荷群が各々２系統の場合を示す
が３系統以上の場合にも適用できるものである。また本
発明におけるスイッチは、しゃ断器、開閉器、スイッチ
ング素子等いずれの場合にも適用可能とする。

【００１４】（第１の実施形態）図１は、本実施形態の
電源切替装置の主回路を示す。図中、１および２はそれ
ぞれＡ，Ｂ電源、３および４はそれぞれＡ，Ｂ負荷群を
表す。そしてＡ電源１は給電線Ｆ１を介してＡ負荷群３
へ電力（Pa［ＭＷ］）を供給し、一方、Ｂ電源２は負荷
群Ｂへ給電線Ｆ２を介してＢ負荷群４へ電力（Pb［Ｍ
Ｗ］）を供給する場合を示している。Ｆ３は、給電線Ｆ
１，Ｆ２間の接続電路であり、定常時「開」の切替スイ
ッチ５を介挿している。

【００１５】６は、前記給電線Ｆ２に介挿した定常時
「閉」の切替スイッチである。これら切替スイッチ５お
よび６は後述する電源切替制御部９から出力される切替
信号８によって、それぞれ「切」から「入」，「入」か
ら「切」へと連動して切替えられる。なお、Ａ電源１側
の給電線Ｆ１には切替スイッチがなく、Ｂ電源２側の給
電線Ｆ２には切替スイッチ６が介挿されていることか
ら、以下、Ｂ電源２を「切離し対象の電源」と呼び、Ａ
電源１を「切離し対象外の電源」と呼ぶ。

【００１６】Ａ電源１からＡ負荷群３に供給される電気
量を電圧・電流変成器PCT１で計測し、Ｂ電源２からＢ
負荷群４に供給される電気量を電圧・電流変成器PCT２
で計測し、それぞれの計測電気量を電源切替制御部９に
入力する。電源切替制御部９は切替指令７が入力された
際に、これら計測電気量に基づいて切替が可能か不可能
かを判定するもので、切替可能と判定した場合は切替信
号８を出力し、切替スイッチ６を切り、切替スイッチ５
を投入するように動作する。この動作により、Ｂ負荷群
４は、Ｂ電源２からＡ電源１に切替えられる。

【００１７】図２は、電源切替制御部９の機能の一例を
示した図である。図２において、10および11は電源切替
時のラッシュ電流や電圧降下等による切替可否を判定す
るために、前記PCT１、PCT２で変成した電気量Pa，Pbを
取り込む電気量計測手段である。なお、電気量として
は、（Ａ）電流、（ｂ）電流および電流と電圧の位相
差、（ｃ）有効電力および無効電力等のいくつかを組み
合わせた電気量を採用すれば良いが説明の便宜上、有効
電力を用いている。

【００１８】電気量計測手段10により切離し対象外電源
（Ａ電源１側）の電気量Paが計測値として出力され、
電気量計測手段11により切離し対象電源（Ｂ電源２側）
の電気量Pbが計測値として出力される。

【００１９】ところで、切離しの対象外であるＡ電源１
の供給可能な電気量（たとえば最大電力量）を判定値と
したとき、判定手段20では計測値および計測値の和
と、判定値とを用いて、次の（１）式が成立する場合電
源を切替可能と判定し、逆に式（１）が成立しない場合
は、電源の切替不可と判定する。 計測値＋計測値≦ 判定値 …（１） 30は切替信号出力手段であり、（１）式が成立した場合
切替スイッチ５および６に対して切替信号８を出力す
る。

【００２０】以上述べたように、本実施の形態によれ
ば、切離し対象となる電源側および切離し対象外となる
電源側でそれぞれ接続される負荷群の電気量を計測して
おくことにより、切替指令が出た場合、これらの計測さ
れた電気量の和が、切離し対象外の電源により供給可能
な電気量以下であれば、自動的に切替信号が出力され
る。このため操作員がその都度負荷状況を確認する必要
がなく、また予め定められた手順（自動シーケンスロジ
ック、手順書等による手動の何れでも可）で行う従来技
術に比べ、容易且つ安全に電源切替が行える。従って負
荷運転に支障をきたさない電源切替装置を提供すること
ができる。

【００２１】（第２の実施形態）図３、図４はそれぞれ
本実施形態の電源切替装置の主回路および電源切替制御
部を示す。なお、前述した図１および図２中に示した要
素に対応する要素には同一符号をつけて詳細な説明は省
略することとする。

【００２２】本実施形態が前述の実施形態と大きく相違
している点は、切離し対象となるＢ電源２側のＢ負荷群
４の電気量を直接計測する代わりに、設備容量等から予
め判明もしくは予測されているものとして扱っている点
である。このため、電源切替制御部９は切離し対象外の
Ａ電源１側の電気量のみを取り込むようにしている。

【００２３】図４で示すように、電源切替制御部９は電
気量計測手段10で得られた計測値と，後述する判定値と
を判定手段20で比較判定し、所定条件が満たされていれ
ば切替可能と判定し、切替出力手段30を通して電源切替
スイッチ５、６に切替信号を出力する。ここで、判定値
は次のようにして求める。

【００２４】即ち、Ｂ負荷群４の受電電力が設備の稼動
状態から予め把握もしくは予測できているものとするな
らば、Ａ電源１の供給可能電力からこの予測値を差し引
いた値を判定値とする（判定値＝Ａ電源供給可能電力−
Ｂ負荷群電気量予測値）。

【００２５】判定手段20では、このように求めた判定値
と、実際に計測された切離しの対象外であるＡ電源１の
計測値とを比較し、次の判定式（２）が成立する場
合、即ち計測電気量が判定値以下であれば電源切替可能
と判断する。 （Ａ電源の計測値）≦（判定値） …（２） 本実施形態でも、電源切替時において負荷群への機械的
・電気的ストレス、電源切替時の電圧降下、電源容量の
超過等を回避し負荷群へ電力を安定供給することができ
る。

【００２６】（第３の実施形態）図５および図６は、そ
れぞれ本実施形態の電源切替装置の主回路および電源切
替制御部を示し、前述した図中に示した要素に対応する
要素には同一符号をつけて詳細な説明は省略する。本実
施形態は、Ｂ負荷群４側の負荷状態監視手段12および電
気量推定手段13を具備した点で前述の第２実施形態と相
違している。

【００２７】図５において、Ｂ負荷群４の負荷状態を各
負荷のスイッチの「入」、「切」状態等により監視する
負荷状態監視手段12を設けることで、Ｂ負荷群４の負荷
状態は電源切替制御部９内に設けた電気量推定手段13に
より推定することが可能となる。判定手段20は判定式
（３）で示すように電気量計測手段10による計測値と、
電気量推定手段13による推定値との和が、Ａ電源１の供
給可能電気量以下ならば、切替可能と判定し、切替出力
手段30は切替信号８を出力する。 （計測値＋推定値）≦判定値 …（３） 本実施形態では、特に第２の実施形態に比べて電源切替
時に負荷群への機械的・電気的ストレス、電源切替時の
電圧降下、電源容量の超過等を精度よく回避し負荷群へ
電力を安定供給することがでる。

【００２８】（第４の実施形態）図７および図８は、そ
れぞれ本実施形態の電源切替装置の主回路および電源切
替制御部を示し、前述した図中に示した要素に対応する
要素には同一符号をつけて詳細な説明は省略する。

【００２９】本実施形態は、前記第２実施形態と同じ考
え方に基づく内容であるが、Ａ電源１側にはPCT１を設
置しないで電気量を予測し、Ｂ負荷群２にはPCT２を設
置して電気量を実測する点で前記第２実施形態とは相違
している。

【００３０】図８において、判定手段20はPCT２を介し
て計測したＢ負荷群４側の計測値と、Ａ電源１の供給可
能電気量からＡ負荷側３の予測値を差し引いて得られる
判定値とを比較し、切替可能と判定した場合、切替信号
出力手段30から切替信号８を出力する。本実施形態の作
用効果は第２の実施形態と同じである。

【００３１】（第５の実施形態）図９および図10は、そ
れぞれ本実施形態の電源切替装置の主回路および電源切
替制御部を示し、前述した図中に示した要素に対応する
要素には同一符号をつけて詳細な説明は省略する。

【００３２】本実施形態は、前記第３実施形態と同じ考
え方に基づく内容であるが、Ａ電源１側にPCT１を設置
しないで負荷状態監視手段14、電気量推定手段15を設け
て負荷群３の電気量を推定し、一方Ｂ電源２側にPCT２
を設置して電気量を実測するようにした点で前記第３実
施形態とは相違している。

【００３３】図10において、判定手段20はPCT２を介し
て計測したB負荷群４側の計測値およびＡ負荷側３の推
定値の和と、Ａ電源１の供給可能電気量から定めた判定
値とを比較する。そして和の値が判定値以下の場合切替
可能と判定し、切替信号出力手段30から切替信号８を出
力する。本実施形態の作用効果は第３の実施形態と同じ
である。

【００３４】（第６の実施形態）図11および図12は、そ
れぞれ第６の実施形態の電源切替制御部および負荷制限
実行手段を示す図である。

【００３５】本実施形態は、以上説明した第１ないし第
５の実施形態に適用可能な負荷制限機能を付加したもの
であり、判定手段20で電源切替不可と判定された場合、
負荷制限を行うことにより、電源切替可能とするための
負荷制限実行手段40を具備したものである。

【００３６】判定手段20で切替不可と判定された場合、
超過電力に見合った分予め設定した負荷に対し負荷制限
実行手段40により負荷制限を行ったうえで、切替信号出
力手段30により切替信号８を出力するものである。

【００３７】図12は、負荷制限実行手段40の一例を示す
もので、判定手段20で電源切替不可と判定された場合、
最大限可能な切替を実施するための負荷テーブル50およ
び負荷選定手段60を示す。

【００３８】負荷テーブル50には、予め負荷の優先度、
通常時の電気量及び負荷制限時の電気量等を書き込んで
おく。判定手段20において切替不可と判定された場合、
負荷テーブル50及び負荷運転状況及び負荷選定手段60に
より判定手段20における判定が可能と判定するまでの負
荷選定を負荷の優先度順に実施し負荷制限実施の上、切
替信号出力手段30から電源切替信号を出力するものであ
る。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、操作員への負担や不必
要な負荷低減を図ることなく、安全且つ容易に電源切替
が行え、電源切替後も継続して電源の安定供給をし、負
荷の運転に支障をきたさないようにした電源切替装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による電源切替装置の
主回路図。

【図２】本発明の第１の実施形態による電源切替制御部
を示す図。

【図３】本発明の第２の実施形態による電源切替装置の
主回路図。

【図４】本発明の第２の実施形態による電源切替制御部
を示す図。

【図５】本発明の第３の実施形態による電源切替装置の
主回路図。

【図６】本発明の第３の実施形態による電源切替制御部
を示す図。

【図７】本発明の第４の実施形態による電源切替装置の
主回路図。

【図８】本発明の第４の実施形態による電源切替制御部
を示す図。

【図９】本発明の第５の実施形態による電源切替装置の
主回路図。

【図１０】本発明の第５の実施形態による電源切替制御
部を示す図。

【図１１】本発明の第６の実施形態による電源切替制御
部を示す図。

【図１２】本発明の第６の実施形態による負荷制限実行
手段を示す図。

【図１３】従来の技術の回路図。

【図１４】電源切替方式を示す図。

【符号の説明】

１，２…電源、３，４…負荷群、５，６…電源切替スイ
ッチ、10，11…電気量計測手段、20…判定手段、30…切
替信号出力手段、40…負荷制限実行手段、50…負荷テー
ブル、60…負荷選定手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 文生 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 後藤 康浩 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 黒田 博文 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 小楠 法彦 神奈川県川崎市幸区堀川町66番の２ 東芝 エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 5G015 FA02 FA13 FA14 GA20 HA15 JA10 JA11 JA31 JA32 JA34 JA35 JA37 JA48

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の電源をそれぞれ給電線を介して対
   応する複数の負荷群に接続すると共に、電源相互間を接
   続する電路および前記給電線に電源切替スイッチを介挿
   してなる受電回路の電源切替装置において、切離しの対
   象となる電源に接続される負荷群の電気量、切離しの対
   象外となる電源に接続される負荷群の電気量をそれぞれ
   計測する電気量計測装置と、電源切替指令が出された
   際、前記複数の電気量計測装置により計測された電気量
   の和が、前記切離しの対象外となる電源の供給可能電気
   量以下の場合、電源切替可能と判定する判定手段と、こ
   の判定手段の出力に基づき前記電源切替スイッチに切替
   信号を出力する切替信号出力手段とを備えたことを特徴
   とする電源切替装置。
2. 【請求項２】 複数の電源をそれぞれ給電線を介して対
   応する複数の負荷群に接続すると共に、電源相互間を接
   続する電路および前記給電線に電源切替スイッチを介挿
   してなる受電回路の電源切替装置において、切離しの対
   象となる電源に接続された負荷群あるいは切離しの対象
   外となる電源に接続された負荷群のうち、いずれか一方
   の負荷群の電気量を計測する電気量計測装置と、電気量
   を計測されない他方の負荷群の状態を監視するように設
   けられた負荷状態監視装置と、この負荷状態監視装置の
   出力に基づいて負荷群の電気量を推定する推定手段と、
   この推定手段により推定された電気量および前記電気量
   計測装置で計測された電気量の和が前記切り離し対象外
   の電源の供給可能電気量以下の場合、電源切替可能と判
   定する判定手段と、この判定手段の出力に基づき前記電
   源切替スイッチに切替信号を出力する切替信号出力手段
   とを備えたことを特徴とする電源切替装置。
3. 【請求項３】 複数の電源をそれぞれ給電線を介して対
   応する複数の負荷群に接続すると共に、電源相互間を接
   続する電路および前記給電線に電源切替スイッチを介挿
   してなる受電回路の電源切替装置において、切離しの対
   象となる電源に接続された負荷群あるいは切離しの対象
   外となる電源に接続された負荷群のうち、いずれか一方
   の負荷群の電気量を計測する電気量計測装置と、電気量
   を計測されない他方の負荷群の予測された電気量と前記
   切離しの対象外となる電源の供給可能電気量との差を判
   定値とし、この判定値と前記計測された電気量とを比較
   し、計測された電気量が判定値以下の場合、電源切替可
   能と判定する判定手段と、この判定手段の出力に基づき
   前記電源切替スイッチに切替信号を出力する切替信号出
   力手段とを備えたことを特徴とする電源切替装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３に記載の電源切
   替装置において、切離しの対象となる電源に接続される
   負荷群の電気量および切離しの対象外となる電源に接続
   される負荷群の電気量の和が、切離しの対象外となる電
   源の供給可能電気量を超過した場合、その超過した電気
   量に見合う負荷制限指令を出力する負荷制限実行手段を
   設け、この負荷制限実行手段により負荷制限が行われた
   ことを条件として、前記切替信号出力手段から前記電源
   切替スイッチに対し切替信号を出力することを特徴とす
   る電源切替装置。