JP2005229694A - Ｕｐｓシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 多くの制御配線を要することなく複数の常用ＵＰＳ間での、予備無停電電源の供給制御を的確に行うことができるＵＰＳシステムを提供すること。
【解決手段】 複数の常用ＵＰＳ１１，１２，１ｎのうち、いずれか一つ（例えば１１）で故障が発生し、共通予備ＵＰＳ２からの無停電電源が負荷２１に供給されると、この電源供給を電流検出器３１Ｉで検出して、他の常用ＵＰＳ１２，１ｎへの無停電電源路３２Ｐ，３ｎＰをしゃ断器３１Ｂ，３ｎＢでしゃ断し、この電源路３２Ｐ，３ｎＰの電圧無しを電圧検出器４８で検出することにより、双投コンタクタ４７によってバイパス路５３を商用電源６側に切換えているので、従来のように、各常用ＵＰＳ相互の状態を把握するために施された多くの制御線が不要となり、多大な制御配線作業や点検作業も不要となって安全性も向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数台の常用ＵＰＳと、これらに共通の予備ＵＰＳにより負荷に無停電電源を供給するＵＰＳシステムに関する。

一般に、コンピュータのような重要負荷については、商用電源との間にＵＰＳ（無停電電源装置）を設け、重要負荷が商用電源の電圧変動や瞬停を含む停電などの影響を受けないように構成している。また、負荷数が多い場合は、各負荷にＵＰＳをそれぞれ設け、対応する負荷に無停電電源を供給していた。これら負荷毎の各ＵＰＳを常用ＵＰＳと呼ぶ。これら複数台の常用ＵＰＳに対しては、共通の予備ＵＰＳを設け、いずれかの常用ＵＰＳが故障した場合、この故障した常用ＵＰＳのバイパス路を経て、共通予備ＵＰＳから負荷に対して無停電電源を供給するようにしている（例えば、特許文献1参照）。

ところで、各常用ＵＰＳでは、対応する負荷に対してＵＰＳ部から無停電電源を供給している通常時においても、前記バイパス回路には、その前段に設けた双投コンタクタにより、共通予備ＵＰＳからの無停電電源が課電されている。そして、ＵＰＳ部に故障が発生すると、その後段に設けた無瞬断切換スイッチにより、負荷側電路をＵＰＳ部からバイパス回路に無瞬断に切換え、バイパス路に課電されていた予備無停電電源を負荷に供給するように構成している。

このように、複数台の常用ＵＰＳのうち、１台が故障した場合、故障した常用ＵＰＳの負荷には、共通予備ＵＰＳからの予備無停電電源が無瞬断で供給されるようになっている。しかし、共通予備ＵＰＳは、通常、常用ＵＰＳ１台分の電源容量しか持っていず、上述のように１台の常用ＵＰＳ故障時に、これに代って負荷に予備無停電電源を供給すると、仮に他の常用ＵＰＳが故障しても、これに代って予備無停電電源を供給することはできない。

このため、１台の常用ＵＰＳが故障し、その負荷に予備無停電電源が供給された後は、他の常用ＵＰＳのバイパス路を、その前段に設けた双投コンタクタにより共通予備ＵＰＳから切り離し、商用電源側に切換え接続してバイパス路に商用電源を課電している。そして、もし他の常用ＵＰＳが故障した場合は、故障したＵＰＳ部に代って、バイパス路に課電されていた商用電源を負荷に供給するように構成している。

このように、各常用ＵＰＳは、他の常用ＵＰＳの状態を監視して、バイパス路の前段に設けられた双投コンタクタを切換え制御しなければない。すなわち、他のいずれかの常用ＵＰＳが、既に共通予備ＵＰＳの無停電電源を負荷に供給していれば、自己の双投コンタクタを商用電源側に切換えておかなければならない。このためには、他のすべての常用ＵＰＳの双投コンタクタ及び無瞬断切換スイッチの切換え状態信号を入手してこれらの状態を把握しなければならない。

上記各切換え状態信号は、双投コンタクタ及び無瞬断切換スイッチの動作に連動する接点信号により抽出され、各常用ＵＰＳ相互に配線された制御線により伝達される。このため、多くの制御配線が必要となり、配線作業や点検作業に多くの時間を要すると共に、点検時に制御電源の回り込みなどによる感電が生じることも考えられる。
特開平５−１３０７４０号公報

このように従来のＵＰＳシステムでは、複数の常用ＵＰＳ相互の運用状態を監視し合い、その結果によって切換え制御を行うので多くの制御配線が必要となり、配線作業や点検作業に多くの時間を要すると共に安全性についても改善すべきところがある。

本発明の目的は、多くの制御配線を要することなく複数の常用ＵＰＳ間での、予備無停電電源の供給制御を的確に行うことができるＵＰＳシステムを提供することにある。

本発明のＵＰＳシステムは、それぞれ商用電源に接続され、対応する負荷に無停電電源を供給する複数の常用ＵＰＳに対して、予備の無停電電源を供給可能な共通予備ＵＰＳを有するＵＰＳシステムであって、前記共通予備ＵＰＳから各常用ＵＰＳへの電源路にそれぞれ設けられ、常時オン状態で、少なくとも１つの常用ＵＰＳへの電源供給を検出して他の常用ＵＰＳへの電源路をオフさせる複数台のしゃ断器と、前記各常用ＵＰＳにそれぞれ設けられ、前記共通予備ＵＰＳからの対応する電源路と商用電源とのいずれかに切換え可能で、常時は対応する電源路側に接続し、この対応する電源路の電圧無しにより商用電源側に切り換わる双投コンタクタと、この双投コンタクタに直列接続され、この双投コンタクタ側と対応する常用ＵＰＳ側とのいずれかに切換え可能で、常時は対応する常用ＵＰＳ側に接続し、この常用ＵＰＳの故障時には前記双投コンタクタ側に無瞬断で切り換えられ、この切換えられた側を負荷側に接続する無瞬断切換えスイッチとを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、複数の常用ＵＰＳのうち、いずれか一つで故障が発生し、共通予備ＵＰＳからの無停電電源が負荷に供給されると、この電源供給を検出して、他の常用ＵＰＳへの無停電電源路をしゃ断し、この電源路の電圧無しにより、双投コンタクタによりバイパス路を商用電源側に切換えているので、従来のように、各常用ＵＰＳ相互の状態を把握するための多くの制御線が不要となり、多大な制御配線作業や点検作業も不要となって安全性も向上する。

以下、本発明によるＵＰＳシステムの一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図１において、１１，１２，１ｎは、それぞれ常用ＵＰＳで、負荷２１，２２，２ｎに対応してｎ台設けられている。これら、常用ＵＰＳ１１，１２，１ｎの入力側はそれぞれ変圧器５を介して商用電源６に接続され、また、出力側は対応する負荷２１，２２，２ｎに接続されている。そして、商用電源６に基づき定電圧・定周波数の無停電電源を発生し、対応する負荷２１，２２，２ｎに供給する。

２は共通予備ＵＰＳで、ｎ台の常用ＵＰＳ１１，１２，１ｎに対して共通に設けられており、その入力側は変圧器５を介して商用電源６に接続され、出力側は共通予備分岐盤３を介して各常用ＵＰＳ１１，１２、１ｎのバイパス側入力部に接続している。この共通予備ＵＰＳ２も、商用電源６に基づき定電圧・定周波数の予備無停電電源を発生し、各常用ＵＰＳ１１，１２，１ｎのバイパス側に出力する。

ｎ台の常用ＵＰＳ１１，１２，１ｎは基本的に同じ構成であり、それらの構成部用品には同一符号を付し、常用ＵＰＳ１１により代表して説明する。

４１はＵＰＳ部で、商用電源を整流して直流を得るコンバータ４２と、このコンバータ４２により得られた直流により充電されるバッテリ４３及び同直流を所定周波数の交流に逆変換するインバータ４４とで構成される。

４６はバイパス系統切換部で、双投コンタクタ４７と電圧検出器４８とで構成される。双投コンタクタ４７の一方の入力端ａは、共通予備分岐盤３からの対応する電源路３１Ｐに接続する。また、他方の入力端ｂは商用電源６側に接続している。さらに出力端ｃは、常閉形スイッチ４９を介して無瞬断切換スイッチ５０に接続し、バイパス路５３を構成している。電圧検出器４８は対応する電源路３１Ｐの電圧有無を検出しており、その検出結果により双投コンタクタ４７を切換動作させるものである。

なお、常閉形スイッチ４９は、無瞬断スイッチ５０の点検などの際に開路操作されるものであり、常時は閉路状態に維持されている。

無瞬断切換スイッチ５０は、双投型スイッチ５１と、このスイッチ５１に並列接続された半導体スイッチ５２とからなる。双投型スイッチ５１の一方の入力端ａはＵＰＳ部４１側に接続し、他方の入力端ｂはバイパス路５３側に接続している。さらに、出力端ｃは対応する負荷２１への出力部に接続している。半導体スイッチ５２は、双投型スイッチ５１の切換動作時に一時的に導通し、無瞬断切換を可能とするものである。

共通予備ＵＰＳ２は、上述した常用ＵＰＳ１１，１２，１ｎに対し、バイパス系統切換部４６を持たないだけで。基本的に同じ回路構成であり、構成用品には同一符号を付している。すなわち、コンバータ４２、バッテリ４３、インバータ４４からなるＵＰＳ部４１と、常閉形スイッチ４９及び無瞬断切換スイッチ５０を有するバイパス路５３とを備えている。

共通予備分岐盤３は、前記常用ＵＰＳ１１，１２，１ｎと同数のｎ台のしゃ断器３１Ｂ，３２Ｂ、３ｎＢを有する。これらしゃ断器３１Ｂ，３２Ｂ、３ｎＢの入力側は、共通予備ＵＰＳ２の出力部に共通接続し、出力側は、対応する常用ＵＰＳ１１，１２，１ｎへの電源路３１Ｐ，３２Ｐ，３ｎＰに接続している。

また、各しゃ断器３１Ｂ，３２Ｂ、３ｎＢの出力側電路には電流検出器３１Ｉ，３２Ｉ，３ｎＩが設けられ、対応する電源路３１Ｐ，３２Ｐ，３ｎＰでの電流有無を検出する。これら電流検出器３１Ｉ，３２Ｉ，３ｎＩは、対応する電源路（例えば、３１Ｐとする）での電流有りを検出すると、他の電源路３２Ｐ，３ｎＰに設けたしゃ断器３２Ｂ、３ｎＢをしゃ断するように設定されている。

上記構成において、通常の運用状態では、各常用ＵＰＳ１１，１２，１ｎの各無瞬断切換スイッチ５０の双投型スイッチ５１は入力端ａ側に切換えられており、双投コンタクタ４７は入力端ａ側に切換えられている。また、共通予備ＵＰＳ２の無瞬断切換スイッチ５０の双投型スイッチ５１も入力端ａ側に切換えられている。さらに、共通予備分岐盤３の各しゃ断器３１Ｂ，３２Ｂ、３ｎＢはいずれも閉路状態となっている。

このため、各常用ＵＰＳ１１，１２，１ｎは、商用電源６を入力し、ＵＰＳ部４１で定電圧・定周波数の無停電電源を発生し、対応する負荷２１，２２，２ｎに供給している。また、共通予備ＵＰＳ２でも商用電源６を入力し、ＵＰＳ部４１で定電圧・定周波数の予備無停電電源を発生し、共通予備分岐盤３の各しゃ断器３１Ｂ，３２Ｂ、３ｎＢを経て、各常用ＵＰＳ１１，１２，１ｎのバイパス系統切換部４６に出力している。このとき、双投コンタクタ４７は入力端ａ側が閉路しているので、予備無停電電源は、各常用ＵＰＳ１１，１２，１ｎのバイパス路５３上に課電される。

この状態において、例えば、常用ＵＰＳ１１のＵＰＳ部４１に故障が発生すると図示しない故障検出装置が動作し、無瞬断切換スイッチ５０を入力端ｂのバイパス路５３側に無瞬断で切換える。すなわち、無瞬断切換スイッチ５０では、まず、半導体スイッチ５２がオンになり、この状態で双投型スイッチ５１を入力端ｂ側に切換える。半導体スイッチ５２は、この切換え動作後オフになる。この結果、双投型スイッチ５１の切換動作による瞬断を伴うことなく、入力端ａから同ｂへの切換が無瞬断で行われる。

このように、無瞬断切換スイッチ５０が入力端ｂ側に無瞬断で切換わることにより、バイパス路５３に課電されていた予備無停電電源が負荷２１に供給されることになる。すなわち、これまで常用ＵＰＳ１１のＵＰＳ部４１で発生していた無停電電源を負荷２１に供給していたが、常用ＵＰＳ１１のＵＰＳ部４１が故障すると、直ちにバイパス路５３側に無瞬断で切換え、共通予備ＵＰＳ２で発生している予備無停電電源を負荷２１に供給できる。したがって、負荷２１に電源断による悪影響を与えることがない。

共通予備ＵＰＳ２は、通常、常用ＵＰＳ１台分の電源容量を持つだけであり、これ以上、他の常用ＵＰＳへの電源供給は困難であり、これを阻止する必要がある。共通予備分岐盤３では、上述した常用ＵＰＳ１１の故障に伴う予備無停電電源の供給により、常用ＵＰＳ１１への電源路３１Ｐに電流が流れる。この電流は、対応する電流検出器３１Ｉが検出する。

電流検出器３１Ｉは電流検出に伴い、前述のように他の電源路３２Ｐ，３ｎＰに設けられたしゃ断器３２Ｂ，３ｎＢをしゃ断動作させる。この動作により、共通予備ＵＰＳ２から、他の常用ＵＰＳ１２，１ｎへの予備無停電電源の供給は阻止される。

一方、しゃ断器３２Ｂ，３ｎＢがしゃ断動作したことにより、対応する電源路３２Ｐ，３ｎＰは無電圧状態となり、他の常用ＵＰＳ１２，１ｎのバイパス系統切換部４６に設けられた電圧検出器４８はそれぞれ無電圧状態を検出し、対応する双投コンタクタ４７を入力端ｂ側に切換える。この動作により、他の常用ＵＰＳ１２，１ｎのバイパス路５３には商用電源６が課電される。

したがって、この状態で仮に他の常用ＵＰＳ１２，１ｎのＵＰＳ部４１が故障した場合は、無瞬断切換スイッチ５０が入力端ｂ側に無瞬断で切換わることにより、バイパス路５３に課電されていた商用電源が負荷２２または２ｎに供給されることになる。

これらの結果、ｎ台の常用ＵＰＳ１１，１２，１ｎのうち、いずれか１台が故障した場合は、共通予備ＵＰＳ２から故障した常用ＵＰＳに代って負荷に無瞬断で無停電電源供給が行われ、さらに他の常用ＵＰＳが故障した場合は、故障した常用ＵＰＳに代って負荷には無瞬断で商用電源が供給される。このため、共通予備ＵＰＳ２は複数の常用ＵＰＳに予備無停電電源を供給することはなく、オーバロードを防止できる。また、各負荷２１，２２，２ｎに対しては、対応する常用ＵＰＳが故障しても、共通予備ＵＰＳ２や商用電源６により無瞬断で電源が供給されるので、電源断による悪影響を受けることはない。

ここで、いずれかの常用ＵＰＳが故障し予備無停電電源が供給されたことに伴う、他の常用ＵＰＳで双投コンタクタ４７が入力端ａから入力端ｂへ切換わるのは、各バイパス系統切換部４６に設けられた電圧検出器４８が無電圧状態を検出することにより実行される。すなわち、各常用ＵＰＳのバイパス系統切換部４６内の動作で制御が完結しており、従来のように、他の常用ＵＰＳにおける双投コンタクタの切換え状態を、状態信号により相互に監視する必要はない。このため、状態信号を伝えるために各常用ＵＰＳ間に配線される多くの制御配線が不要となり、制御配線作業やその点検作業に多大な時間をとられることがない。また、複数の常用ＵＰＳ間での制御回路における電源回り込みもなくなり、安全性も向上する。

本発明によるＵＰＳシステムの一実施の形態を示すシステム構成図である。

符号の説明

２ 共通予備ＵＰＳ
６ 商用電源
１１，１２，１ｎ 常用ＵＰＳ
２１，２２，２ｎ 負荷
３１Ｂ，３２Ｂ，３ｎＢ しゃ断器
３１Ｉ，３２Ｉ，３ｎＩ 電流検出器
３１Ｐ，３２Ｐ，３ｎＰ 電源路
４１ ＵＰＳ部
４７ 双投コンタクタ
４８ 電圧検出器
５０ 無瞬断切換スイッチ

Claims (1)

1. それぞれ商用電源に接続され、対応する負荷に無停電電源を供給する複数の常用ＵＰＳに対して、予備の無停電電源を供給可能な共通予備ＵＰＳを有するＵＰＳシステムであって、
   前記共通予備ＵＰＳから各常用ＵＰＳへの電源路にそれぞれ設けられ、常時オン状態で、少なくとも１つの常用ＵＰＳへの電源供給を検出して他の常用ＵＰＳへの電源路をオフさせる複数台のしゃ断器と、
   前記各常用ＵＰＳにそれぞれ設けられ、前記共通予備ＵＰＳからの対応する電源路と商用電源とのいずれかに切換え可能で、常時は対応する電源路側に接続し、この対応する電源路の電圧無しにより商用電源側に切り換わる双投コンタクタと、
   この双投コンタクタに直列接続され、この双投コンタクタ側と対応する常用ＵＰＳ側とのいずれかに切換え可能で、常時は対応する常用ＵＰＳ側に接続し、この常用ＵＰＳの故障時には前記双投コンタクタ側に無瞬断で切り換えられ、この切換えられた側を負荷側に接続する無瞬断切換えスイッチと、
   を備えたことを特徴とするＵＰＳシステム。

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