JP2005269728A - 無停電電源装置の切り換え方法 - Google Patents

Abstract

【目的】直送給電回路と電力変換装置との間の切り換え動作の異常による不具合を排除することで、装置全体が停止にいたるのを回避できるようにすることにある。
【構成】電力変換装置と，直送給電回路と，この両者を切り換える無瞬断で切り換える装置と，でなる無停電電源装置の複数組があって、それぞれを別個の保守用開閉器を介して母線に接続し、１台以上の直送給電回路から前記母線へ供給している交流電力を電力変換装置からの供給に切り換える指令が発令されると、この指令に基づいて前記電力変換装置の出力側スイッチをオンにする指令が発せられて前記電力変換装置出力側スイッチがオンすれば、次いで前記直送給電回路の出力側スイッチをオフにする指令を発令するが、このとき前記直送給電回路出力側スイッチがオフしないときは、前記電力変換装置を停止させる。この電力変換装置の停止と、前記スイッチの異常と、いずれかの電力変換装置が正常で且つ前記母線へ交流電力を供給していることを条件にして、当該直送給電回路に対応する保守開閉器にオフ指令を発令する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、複数の無停電電源装置を並列運転する場合に、電力変換装置の交流出力と直送給電回路の交流出力とを切り換える無停電電源装置の切り換え方法に関する。

交流電力を直流電力に変換するコンバータと，この直流電力を所望の電圧と周波数の交流電力に変換するインバータと，これら両変換器の直流側同士を結合している直流中間回路に接続したバッテリーとで電力変換装置を構成する。この電力変換装置が出力する交流電力と、別途の電源に接続している直送給電回路が出力する交流電力のいずれか一方を選択する切り換え装置を備えるならば、電力変換装置と直送給電回路のいずれかが故障しても、他方が負荷へ交流電力の供給を継続することができる。ここで電力変換装置が出力する交流電力と、直送給電回路が出力する交流電力とが、常に同期状態を維持するように運転をさせておき、例えばサイリスタなどで構成する交流スイッチを使用することで、両者を無瞬断で切り換えるならば、極めて短時間の停電でも回避したい負荷（例えばコンピュータ）にも対応することができる。

そこでこれら電力変換装置と，直送給電回路と，無瞬断切り換え装置と，で無停電電源装置を構成するのであるが、更に複数の無停電電源装置のそれぞれを、別個の保守スイッチを介して母線に接続し、これら各無停電電源装置を並列運転できる構成にした提案がなされている（例えば、特許文献１参照。）。
この提案によれば、一部の無停電電源装置が保守・点検，あるいは故障などで停止することがあっても、残余の無停電電源装置で負荷への給電を継続することができるから、電力供給の信頼性を向上できる効果が得られる。このように、別個の保守スイッチを介して母線に複数の無停電電源装置を接続する構成では、以下の３つの条件を守って運転することが望ましい。
(a) 母線へ交流電力を供給中の電力変換装置があるときは、運転中の他の電力変換装置に故障が発生すれば、この故障電力変換装置に属する無瞬断切り換え装置は、その直送給電回路への切り換え動作をロックする。従って、故障電力変換装置は直送給電回路へ切り換えられることなく、そのまま停止となる。

(b) 母線へ交流電力を供給している電力変換装置が過電流になった場合は、各電力変換装置の無瞬断切り換え装置が動作することにより、各直送給電回路が母線に接続されて交流電力を供給する。直送給電回路が交流電力供給中にこの過電流状態が解消されれば、再び各電力変換装置から交流電力を供給するように切り換えがなされる。
(c) 保守スイッチをオフにすれば、この保守スイッチに属する電力変換装置と直送給電回路と無瞬断切り換え装置の動作チェックや保守・点検を自由に行うことができる。
図４は３組の無停電電源装置が並列運転できる場合を示した一般的な主回路接続図であって、１号，２号，３号無停電電源装置１，２，３は、それぞれが１号，２号，３号保守スイッチ１３，２３，３３を介して母線４に接続されている。母線４には負荷スイッチ５を介して負荷６を接続している。各無停電電源装置１，２，３は、それぞれがコンバータとインバータとバッテリーとでなる１号，２号，３号電力変換装置１０，２０，３０と、１号，２号，３号直送給電回路１１，２１，３１と、この直送給電回路の交流出力と電力変換装置の交流出力とを無瞬断で切り換えることが可能な１号，２号，３号無瞬断切り換え装置１２，２２，３２を備えている。

この図４に図示の回路において、１号保守スイッチ１３と２号保守スイッチ２３はオンであり、３号保守スイッチ３はオフであるとする。このとき、１号無停電電源装置１はその直送給電回路１１が母線４へ交流電力を供給中であり、２号無停電電源装置２もその直送給電回路２１が母線４に接続されていて、交流電力を供給中であるが、３号無停電電源装置３は保守・点検のために母線４から切り離されている。この状態で運転中に母線４への電力を直送給電回路から電力変換装置へ切り換える指令が発せられると、１号，２号無瞬断切り換え装置１２，２２が動作して、待機中の１号，２号電力変換装置１０，２０の出力側をオンにし、次いで１号，２号直送給電回路１１，２１の出力側がオフにすることで、電力供給源の電力変換装置側への切り換え動作が完了する。
特開２０００−２０１４４０号公報

前述のようにして、電力供給源は各直送給電回路から各電力変換装置へ切り換わるのであるが、１号無瞬断切り換え装置１２が円滑に切り換え動作を完了して１号電力変換装置１０が母線４に給電を開始しても、２号無瞬断切り換え装置２２に異常があって、例えば２号直送給電回路２１の出力側をオフにすることができないと、電力変換装置と直送給電回路とが並列運転になってしまう。この並列運転が所定時間を越えて継続する場合は、当該装置全体を停止させることになり、無停電電源装置はその役割を果たすことができなくなる。
そこでこの発明の目的は、直送給電回路と電力変換装置との間の切り換え動作の異常による不具合を排除することで、装置全体が停止にいたるのを回避できるようにすることにある。

前記の目的を達成するために、この発明の無停電電源装置の切り換え方法は、
電力変換装置と，直送給電回路と，この両者を切り換える無瞬断で切り換える装置と，でなる無停電電源装置の複数組があって、それぞれを別個の保守用開閉器を介して母線に接続し、１台以上の直送給電回路から前記母線へ供給している交流電力を、この直送給電回路に対応した電力変換装置からの供給に切り換える指令が発令されると、この指令に基づいて前記電力変換装置の出力側スイッチをオンにする指令が発せられて前記電力変換装置出力側スイッチがオンすれば、次いで前記直送給電回路の出力側スイッチをオフにする指令を発令するが、このとき前記直送給電回路出力側スイッチがオフしないときは、前記電力変換装置を停止させる。この電力変換装置の停止と前記スイッチの異常を条件にして、これらに対応する保守開閉器にオフ指令を発令する。

または、前記直送給電回路の出力側スイッチをオフにする指令を発令するが、このとき前記直送給電回路出力側スイッチがオフしないときは、前記電力変換装置を停止させる。この電力変換装置の停止と、前記スイッチの異常と、いずれかの電力変換装置が正常で且つ前記母線へ交流電力を供給していることを条件にして、当該直送給電回路に対応する保守開閉器にオフ指令を発令する。
前記直送給電回路出力側スイッチがオフしないことを原因とする故障信号が発令されるよりも前に、前記保守開閉器へオフ指令を発令する。

母線へ供給している交流電力を、直送給電回路から電力変換装置へ切り換える際に、無瞬断切り換え装置の切り換え動作に異常が生じて、直送給電回路と電力変換装置とが並列運転になったときに、従来はこの並列運転がある期間継続すれば装置全体が停止となり無停電電源装置はその責務を果たすことができない不具合を生じていた。これに対して本発明では、切り換え動作に異常を生じた無瞬断切り換え装置に属する保守開閉器をオフにすることで、直送給電回路と電力変換装置との並列運転状態を排除することで、装置全体の停止を未然に防止できる効果が得られる。更に保守開閉器のオフは、母線に健全で電力供給中の電力変換装置があることを条件にすることで、保守開閉器のオフが装置の全停電になる恐れを回避できる効果が得られる。

直送給電回路から母線へ交流電力を供給中に、電力変換装置からの給電へ切り換える指令が発令になると、各号機の電力変換装置出力側スイッチをオンにする指令が出される。これに従って各電力変換装置出力側スイッチがオンになったことを確認して各号機の直送給電回路出力側スイッチをオフにする指令が出され、各直送給電回路出力側スイッチはオフになるが、一部の直送給電回路がオフにならない場合は、その異常号機に属する電力変換装置を停止させた後、この異常号機に属する電力変換装置の停止信号と直送給電回路異常信号と他号機の電力変換装置運転信号との論理積により、異常号機の保守開閉器をオフにして母線から切り離す。

図１は本発明の第１実施例を表したフローチャートであって、２組の無停電電源装置（自号機と他号機）が運転している場合を表している。
この図１において、直送給電回路で電力供給中（処理４１）に電力変換装置への切り換え指令が発令（処理４２）されると、自号機と他号機のそれぞれに電力変換装置出力側をオンにする指令が発令（処理４３，６１）され、それが実行（判断５１，７１）されると、次に直送給電回路出力側をオフにする指令が発令（処理４４，６２）される。他号機はこの指令が実行（判断７２）されて電力変換装置での運転に切り換わる（処理６３）が、自号機はこれが実行されない（判断５２）で所定時間が経過してしまう（判断５３）と、切り換え故障の判定（処理４５）がなされ、故障信号が出力（処理４６）されると共に、自号機の電力変換装置に停止指令が発令（処理４７）される。論理積５０はこの停止指令（処理４７）と故障信号（処理４６）の論理積を演算し、自号機の保守開閉器へオフ指令を発令（処理４８）し、其れを実行（判断５４）する。

図２は本発明の第２実施例を表したフローチャートであって、前述と同様に２組の無停電電源装置（自号機と他号機）が運転する場合であって、処理６３と論理積５０との間が接続されているのが図１で既述の第１実施例と異なるが、これ以外はすべて同じであるから、同じ部分の説明は省略する。
この第２実施例では、異常が発生した自号機の保守開閉器をオフにするにあたっては、他号機の電力変換装置が正常に運転していることを条件に付加している。これは正常に運転している他の電力変換装置が無い場合に保守開閉器をオフにすることで、装置全体が停止して電力の供給ができなくなるのを防ぐためである。

図３は図２で既述の第２実施例を実行する論理回路図であって、自号機の直送給電回路異常信号と、自号機の電力変換装置停止信号と、他号機の電力変換装置給電中信号と、他号機の電力変換装置運転中信号とを論理積へ入力するように回路を構成している。

本発明の第１実施例を表したフローチャート 本発明の第２実施例を表したフローチャート 図２で既述の第２実施例を実行する論理回路図 ３組の無停電電源装置が並列運転できる場合をを示した一般的な主回路接続図

符号の説明

１，２，３ １号，２号，３号無停電電源装置
４ 母線
５ 負荷スイッチ
６ 負荷
１０，２０，３０ １号，２号，３号電力変換装置
１１，２１，３１ １号，２号，３号直送給電回路
１２，２２，３２ １号，２号，３号無瞬断切り換え装置
１３，２３，３３ １号，２号，３号保守スイッチ
４１〜４８，６１〜６３ 処理
５０ 論理積
５１〜５４，７１〜７２ 判断

Claims (3)

1. 電力変換装置と，直送給電回路と，これらが出力する交流電力を相互に無瞬断で切り換える装置と，を備えている無停電電源装置の複数組が、それぞれに別個の保守用開閉器を介して母線に接続され、１台以上の直送給電回路が前記母線へ交流電力を供給する無停電電源装置の運転方法において、
   前記直送給電回路からの電力供給を、当該直送給電回路に対応する電力変換装置へ切り換える指令を前記無瞬断切り換え装置へ発令する段階と、
   この指令に基づいて前記電力変換装置の出力側スイッチをオンにする指令を発令する段階と、
   前記電力変換装置出力側スイッチがオンすれば前記直送給電回路の出力側スイッチをオフにする指令を発令する段階と、
   前記直送給電回路出力側スイッチがオフしなければ当該直送給電回路異常と判断してこの異常直送給電回路に属する電力変換装置を停止させる段階と、
   前記直送給電回路異常信号の出力と、この異常直送給電回路に属する電力変換装置の停止信号の出力を条件にして、当該異常直送給電回路に属する保守開閉器にオフ指令を発令する段階と、
   でなることを特徴とする無停電電源装置の切り換え方法。
2. 電力変換装置と，直送給電回路と，これらが出力する交流電力を相互に無瞬断で切り換える装置と，を備えている無停電電源装置の複数組が、それぞれに別個の保守用開閉器を介して母線に接続され、１台以上の直送給電回路が前記母線へ交流電力を供給する無停電電源装置の運転方法において、
   前記直送給電回路からの電力供給を、当該直送給電回路に対応する電力変換装置へ切り換える指令を前記無瞬断切り換え装置へ発令する段階と、
   この指令に基づいて前記電力変換装置の出力側スイッチをオンにする指令を発令する段階と、
   前記電力変換装置出力側スイッチがオンすれば前記直送給電回路の出力側スイッチをオフにする指令を発令する段階と、
   前記直送給電回路出力側スイッチがオフしなければ当該直送給電回路異常と判断してこの異常直送給電回路に属する電力変換装置を停止させる段階と、
   前記直送給電回路異常信号の出力と、この異常直送給電回路に属する電力変換装置の停止信号の出力と、異常直送給電回路に属していない電力変換装置のいずれかが正常で且つ前記母線へ交流電力を供給していることを条件にして、当該異常直送給電回路に属する保守開閉器にオフ指令を発令する段階と、
   でなることを特徴とする無停電電源装置の切り換え方法。
3. 請求項２に記載の無停電電源装置の切り換え方法において、
   前記異常直送給電回路の出力側スイッチがオフしないことを原因とする故障信号が発令される以前に、前記保守開閉器へオフ指令を発令することを特徴とする無停電電源装置の切り換え方法。

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