JP2007028837A - 無停電電源装置の並列給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】 無停電電源装置を並列接続して運転する無停電電源装置の並列給電システムにおいて、メンテナンス時及び故障復旧までの間でも並列冗長運転を可能にし、給電の信頼性を向上させる。
【解決手段】 予備の無停電電源装置２ａ，２ｂの給電ラインを常用の各無停電電源装置１ａ，１ｂ及び３ａ，３ｂの給電ラインとブレーカ４ａ，４ｂ、５ａ，５ｂ、６ａ，６ｂ、７ａ，７ｂにより並列接続可能にし、それらの開閉状態から予備の無停電電源装置２ａ，２ｂが並列接続された常用の無停電電源装置を認識し、認識した予備の無停電電源装置２ａ，２ｂと常用の無停電電源装置との間の並列運転制御を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無停電電源装置を並列接続して運転する無停電電源装置の並列給電システムに関する。

無停電電源装置を並列接続して運転する無停電電源装置の並列給電システムにおいて、何れかの無停電電源装置に故障が発生した場合やメンテナンス実行時においても確実な給電が可能なシステムが提案されている（例えば特許文献１参照）。図７はこのような従来の無停電電源装置の並列給電システムの概略構成図である。

このシステムは、Ａ系の負荷に出力を供給する常用の２系統の無停電電源装置１ａ，１ｂと、予備の２系統の無停電電源装置２ａ，２ｂと、Ｂ系の負荷に出力を供給する常用の２系統の無停電電源装置３ａ，３ｂを有している。Ａ系の無停電電源装置１ａ，１ｂの給電ラインはブレーカ４ａ，４ｂで並列接続され、予備の無停電電源装置２ａ，２ｂの給電ラインはブレーカ５ａ，５ｂ及び６ａ，６ｂで並列接続され、Ｂ系の無停電電源装置３ａ，３ｂの給電ラインはブレーカ７ａ，７ｂで並列接続される構成となっている。

無停電電源装置１ａは、入力遮断器ＭＣ１１を通して入力された交流を整流する整流器１１と、整流された直流を交流に再変換するインバータ１２と、同一グループ（Ａ系）の無停電電源装置１ｂと並列運転を行うためのインタフェース１３を備えている。ＭＣ１２は整流器１１から出力された直流を蓄電池へ供給するための直流遮断器、ＭＣ１３はインバータ１２の出力を負荷へ供給するための出力遮断器、ＭＣ１４は入力交流を直送するための直送遮断器で、交流スイッチＡＣＳＷ１１が並列に接続されている。無停電電源装置１ｂも、上記の無停電電源装置１ａと同様の構成である。

予備の無停電電源装置２ａは、入力遮断器ＭＣ２１を通して入力された交流を整流する整流器２１と、整流された直流を交流に再変換するインバータ２２と、並列運転用のインタフェース２３を備えている。ＭＣ２２は整流器２１から出力された直流を蓄電池へ供給するための直流遮断器、ＭＣ２３はインバータ２２の出力を負荷へ供給するための出力遮断器、ＭＣ２４は入力交流を直送するための直送遮断器で、交流スイッチＡＣＳＷ２１が並列に接続されている。無停電電源装置２ｂも、無停電電源装置２ａと同様の構成である。

同様に、無停電電源装置３ａは、入力遮断器ＭＣ３１を通して入力された交流を整流する整流器３１と、整流された直流を交流に再変換するインバータ３２と、同一グループ（Ｂ系）の無停電電源装置３ｂと並列運転を行うためのインタフェース３３を備えている。ＭＣ３２は整流器３１から出力された直流を蓄電池へ供給するための直流遮断器、ＭＣ３３はインバータ３２の出力を負荷へ供給するための出力遮断器、ＭＣ３４は入力交流を直送するための直送遮断器で、交流スイッチＡＣＳＷ３１が並列に接続されている。無停電電源装置３ｂも、無停電電源装置３ａと同様の構成である。

上記のように構成された無停電電源装置の並列給電システムにおいては、常時は無停電電源装置１ａ，１ｂからＡ系の負荷へインバータ１２の出力が供給され、無停電電源装置３ａ，３ｂからＢ系の負荷へインバータ３２の出力が供給され、各々のグループで並列給電が行われている。そして、これらの常用の無停電電源装置１ａ，１ｂ及び３ａ，３ｂの何れかに故障が発生した場合、予備の無停電電源装置２ａ，２ｂが故障した無停電電源装置１ａ，１ｂあるいは３ａ，３ｂに替わって接続される。

図８は他の従来の無停電電源装置の並列給電システムの概略構成図である。このシステムは、各無停電電源装置に、出力を負荷へ直送する切換盤４１，４２，４３が設けられている。切換盤４１は、無停電電源装置１ａに設けられた切換インタフェース１７との間の切換インタフェース１８と、上述の直送遮断器ＭＣ１４を備えており、他の切換盤４２，４３も同様の構成である。また、予備の無停電電源装置２ａの切換盤４２の出力側は、ブレーカ８ａ，８ｂを介して常用の無停電電源装置１ａ，１ｂ及び３ａ，３ｂの給電ラインと接続されている。

また、図９は他の従来の無停電電源装置の並列給電システムの概略構成図である。このシステムは、予備の無停電電源装置がなく、常用の無停電電源装置１ａ，１ｂと３ａ，３ｂの給電ラインを連結遮断器９で並列接続する構成である。

上記何れの無停電電源装置の並列給電システムにおいても、各グループで給電ラインは複数分岐してはいるが、その無停電電源装置は同一のグループ間のみで並列運転が実施可能である。

また、図９に示すシステムでは、連結遮断器９にて給電ラインを連結できるが、この場合でも一旦直送給電にしてから連結し、その後Ａ系あるいはＢ系の無停電電源装置を停止する必要があり、基本的に異なる系との並列ができない。このため、ある系の無停電電源装置が故障したとしても、異なる系の無停電電源装置がバックアップすることができない。
特開２０００−２０１４４０号公報

上記のような給電系統が２系統となるような無停電電源装置の並列給電システムにおいては、１系、２系はそれぞれ別の無停電電源装置がそれぞれのグループで並列運転を行っており、何れかの給電経路及び無停電電源装置全体のメンテナンスを実施する場合、２系統以外、例えば１系をメンテナンスするときの現状方法は、無停電電源装置を１台解列して１台ずつメンテナンスを行う。この間、運用グループは冗長性がない状態にて運転することになる。また、運用中、１台故障した場合、故障機を復旧させるまでの間は、そのシステムの冗長性は確保されないという問題点がある。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、メンテナンス時及び故障復旧までの間でも並列冗長運転が可能で、また、予備の無停電電源装置に切換えるときに、電源直送に切換えてから給電を切換える必要がなく、給電の信頼性が向上した無停電電源装置の並列給電システムを提供することを目的とする。

本発明では上記課題を解決するために、常用の複数の無停電電源装置と予備の無停電電源装置を有する無停電電源装置の並列給電システムにおいて、前記予備の無停電電源装置の給電ラインを前記常用の各無停電電源装置の給電ラインとそれぞれ連結して並列接続する複数の開閉器と、前記各開閉器の開閉状態から前記予備の無停電電源装置が並列接続された前記常用の各無停電電源装置を認識する認識手段と、を備え、前記認識手段により並列接続が認識された前記予備の無停電電源装置と前記常用の各無停電電源装置との間の並列運転制御を行うことを特徴とする無停電電源装置の並列給電システムが提供される。

このような無停電電源装置の並列給電システムによれば、メンテナンス時及び故障復旧までの間でも並列冗長運転が可能で、また、予備の無停電電源装置に切換えるときに、電源直送に切換えてから給電を切換える必要がなく、給電の信頼性が向上する。

本発明の無停電電源装置の並列給電システムは、予備の無停電電源装置が並列接続された常用の無停電電源装置を認識して、並列運転制御を行うため、メンテナンス時及び故障復旧までの間でも並列冗長運転が可能で、また、予備の無停電電源装置に切換えるときに、電源直送に切換えてから給電を切換える必要がなく、給電の信頼性が向上するという利点がある。

以下、本発明の実施の形態の無停電電源装置の並列給電システムについて、図面を参照して説明する。なお、図７〜図９に示すものと同一または相当する構成要素については、同一符号を付して説明する。

図１は第１の実施の形態の無停電電源装置の並列給電システムの概略構成図である。このシステムは、予備の無停電電源装置２ａに、Ａ系の無停電電源装置１ａ，１ｂとＢ系の無停電電源装置３ａ，３ｂとそれぞれ並列運転制御を行うためのインタフェース２３ａ，２３ｂが設けられている。そして、予備の無停電電源装置２ａ，２ｂの給電ラインを常用の各無停電電源装置１ａ，１ｂ、３ａ，３ｂの給電ラインとそれぞれ連結して並列接続する複数のブレーカ（開閉器）５ａ，５ｂ、６ａ，６ｂの開閉状態から予備の無停電電源装置２ａ，２ｂが並列接続された常用の無停電電源装置を認識する認識手段（図示せず）を備え、その認識手段により並列接続が認識された予備の無停電電源装置２ａ，２ｂと常用の無停電電源装置との間の並列運転制御を行うように構成されている。無停電電源装置２ｂも同様の構成である。

図２は第１の実施の形態の無停電電源装置のインタフェースの構成図である。ここでは、１系統の常用の無停電電源装置１，３と予備の無停電電源装置２のみを示し、またブレーカ４〜７も１系統のみを示す。

図２中、１４，２４は電流電圧変換器、１５，２５及び１６，２６はＣＴ（カレントトランス）である。また、Ｒ１１，Ｒ１２及びＲ２１，Ｒ２２は抵抗、ＰＣ１１，ＰＣ１２及びＰＣ２１ａ，２２ａ，２１ｂ，２２ｂはフォトカプラ、Ｔｒ１１及びＴｒ２１ａ，Ｔｒ２１ｂはオープンコレクタトランジスタを示し、ＳＷ１１〜ＳＷ１３、ＳＷ２１ａ〜ＳＷ２３ａ，ＳＷ２１ｂ〜ＳＷ２３ｂはリレースイッチを示している。このリレースイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３、ＳＷ２１ａ〜ＳＷ２３ａ，ＳＷ２１ｂ〜ＳＷ２３ｂは、各ブレーカ４〜７の開閉状態に応じてそれぞれオン（ＯＮ）、オフ（ＯＦＦ）する複数のスイッチであり、上述の認識手段は、この各スイッチのオン、オフから予備の無停電電源装置が並列接続された常用の無停電電源装置を認識する。また、上述の並列運転制御は、この認識手段により並列接続が認識された予備の無停電電源装置と常用の無停電電源装置との間の電流分担制御及びシーケンス制御を含む。

上記のように、本実施の形態では、予備系と常用系（例として、１系、２系）のある無停電電源装置において、常用系と予備系を連結するブレーカ（遮断器）の投入の補助接点をアンサーバックとして返し、予備系がどちらの系と連結されたかを認識する手段を設け、また、並列運転であるので、電流分担指令のために各装置間の電流を合成して平均させる検出ラインを連結用のブレーカの補助接点のオン状態信号にて連結させることで、並列接続された無停電電源装置間の分担電流指令を生成させる。また、シーケンス制御の状態を協調させるための信号も、同様にその補助接点のオンにて生成し、他の無停電電源装置と常用系の無停電電源装置の並列運転を可能にする。

すなわち、図１に示すように、常用系（Ａ系、Ｂ系）の無停電電源装置１ａ，１ｂ、３ａ，３ｂと、予備系の無停電電源装置２ａ，２ｂを連結するためのブレーカ５ａ，６ａがあり、また予備系の無停電電源装置２ａ，２ｂは、常用系の無停電電源装置１ａ，１ｂ、３ａ，３ｂと並列運転するためのインタフェース２３ａ，２３ｂを搭載し、例えばインタフェース２３ａはＡ系用、インタフェース２３ｂはＢ系用とし、各系のインタフェースと信号線にて連結する。そして、連結用のブレーカ５ａ，６ａの投入アンサーバック信号にて、インタフェース２３ａ，２３ｂの信号を有効、無効にすることで、予備系の無停電電源装置２ａ，２ｂがＡ系、Ｂ系の無停電電源装置１ａ，１ｂ、３ａ，３ｂと並列運転が可能となる。

インタフェースは、図２に示すような構成であり、並列運転し、電流分担するための電流検出は、ＣＴ１６，２６により検出された電流を分流用の抵抗Ｒ１１，Ｒ２１を介してＣＴ１５，２５にて受け、電流電圧変換器１４，２４により分担電流指令を検知する。そして、この分担電流指令を演算するための並列運転中の装置同士の検出信号をリレースイッチＳＷ１１，ＳＷ１２、ＳＷ２１ａ，ＳＷ２２ａ，ＳＷ２１ｂ，ＳＷ２２ｂをオンすることで入力し、接続された無停電電源装置同士にて流す分担電流を演算する。

よって、例えば、Ａ系と並列運転する場合は、ブレーカ５を投入すると、インタフェース２３ａのリレースイッチＳＷ２１ａ，ＳＷ２２ａの投入ロックが解除される。これにより、予備系の無停電電源装置２が起動し、並列投入した時点で、リレースイッチＳＷ２１ａ，ＳＷ２２ａがオンし、Ａ系との分担指令を演算する。

また、モード協調用の信号は、インタフェース２３ａのリレースイッチＳＷ２３ａがブレーカ５を投入することでオンされるため、常用系の運転情報が認知されるとともに、予備系の状態も常用系に知らせることが可能となる。

よって、予備系の無停電電源装置２は、Ａ系の無停電電源装置１と連結用のインタフェース２３ａと、Ｂ系の無停電電源装置３との連結用のインタフェース２３ｂを装備し、その信号をＡ系、Ｂ系のインタフェース１３，３３にそれぞれ接続する。

予備系をＢ系に接続したい場合は、ブレーカ６を投入すると、インタフェース２３ｂのリレースイッチＳＷ２３ｂがオンする。また、リレースイッチＳＷ２１ｂ，ＳＷ２２ｂの投入ロックが解除されるので、予備系の無停電電源装置２を運転し、並列投入の条件にてリレースイッチＳＷ２１ｂ，ＳＷ２２ｂがオンし、分担電流指令を演算する。

このようにして、並列運転制御を行うことで、メンテナンス時及び故障復旧までの間でも並列冗長運転が可能で、また、予備の無停電電源装置に切換えるときに、電源直送に切換えてから給電を切換える必要がなく、給電の信頼性が向上する。

すなわち、本システムは、メンテナンス時及び故障復旧までの間でも並列冗長運転が可能となるように、予備系の無停電電源装置を装備し、その予備系の無停電電源装置は、１系とブレーカにて連結することで、１系と並列運転が可能となり、また、２系とのブレーカを連結すれば２系との並列運転が可能となることで、冗長運転が確保される。

この機能により、常用系（１系、２系）の全システムメンテナンスを実施する場合においても、常用系から予備系への給電切換えをインバータ給電のまま切換えが行えるため、従来のように、常用系、予備系を一旦直送給電（バイパス）に切換えてから、常用系から予備系への切換えを実施するといったことがなくなり、給電信頼性を確保できるシステムとなる。

図３は第２の実施の形態の無停電電源装置の並列給電システムの概略構成図である。このシステムは、各無停電電源装置がそれぞれ、出力を負荷へ直送する切換盤（切換手段）４１，４２，４３を有している。１７，２７，３４は本体の切換インタフェースである。図４は第２の実施の形態の無停電電源装置のインタフェースの構成図である。切換盤４１には、本体の切換インタフェース１７との間の切換インタフェース１８と、直送遮断器ＭＣ１４が設けられている。他の切換盤４２，４３も同様の構成である。このような構成であっても、第１の実施の形態のシステムと同様の作用効果が得られる。

図５は第３の実施の形態の無停電電源装置の並列給電システムの概略構成図である。このシステムは、常用の何れかの無停電電源装置に発生した異常を検知する給電監視制御装置（給電監視手段）５１を備え、この給電監視制御装置５１により異常が検知されたときにブレーカ５，６を制御し、その異常が検知された常用の無停電電源装置に替えて予備の無停電電源装置２を並列接続する構成を有している。他は図１と同様の構成である。

図６は第３の実施の形態の無停電電源装置のインタフェースの構成図である。各無停電電源装置１〜３には、給電監視制御装置５１と接続するためのインタフェース１９，２９が設けられている。他は図２及び図４と同様の構成である。

本実施の形態では、給電監視制御装置５１にて、各系の無停電電源装置１，３の故障を監視する機能、予備の無停電電源装置２に並列投入指令を送信する機能、常用系と予備系を連結するブレーカ５，６を投入する機能を有している。そして、例えば、Ａ系の無停電電源装置１に故障が発生した場合、そのインタフェース１９から故障信号が給電監視制御装置５１に送られ、給電監視制御装置５１は、予備の無停電電源装置２とＡ系の無停電電源装置１を連結するブレーカ５を投入する指令を出力し、その投入が確認されたら予備の無停電電源装置２に並列投入指令を出力する。これにより、予備系の無停電電源装置２がＡ系の無停電電源装置１と並列接続され、Ａ系の無停電電源装置１は自動的に並列冗長運転状態に復帰する。したがって、上述の各実施の形態と同様の作用効果が得られる。

第１の実施の形態の無停電電源装置の並列給電システムの概略構成図である。 第１の実施の形態の無停電電源装置のインタフェースの構成図である。 第２の実施の形態の無停電電源装置の並列給電システムの概略構成図である。 第２の実施の形態の無停電電源装置のインタフェースの構成図である。 第３の実施の形態の無停電電源装置の並列給電システムの概略構成図である。 第３の実施の形態の無停電電源装置のインタフェースの構成図である。 従来の無停電電源装置の並列給電システムの概略構成図である。 他の従来の無停電電源装置の並列給電システムの概略構成図である。 他の従来の無停電電源装置の並列給電システムの概略構成図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ，２，２ａ，２ｂ，３，３ａ，３ｂ 無停電電源装置
４，４ａ，４ｂ，５，５ａ，５ｂ，６，６ａ，６ｂ，７，７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ ブレーカ
１１，２１，３１ 整流器
１２，２２，３２ インバータ
１３，２３ａ，２３ｂ，３３ インタフェース
４１，４２，４３ 切換盤
５１ 給電監視制御装置

Claims (5)

1. 常用の複数の無停電電源装置と予備の無停電電源装置を有する無停電電源装置の並列給電システムにおいて、
   前記予備の無停電電源装置の給電ラインを前記常用の各無停電電源装置の給電ラインとそれぞれ連結して並列接続する複数の開閉器と、
   前記各開閉器の開閉状態から前記予備の無停電電源装置が並列接続された前記常用の各無停電電源装置を認識する認識手段と、を備え、
   前記認識手段により並列接続が認識された前記予備の無停電電源装置と前記常用の各無停電電源装置との間の並列運転制御を行うことを特徴とする無停電電源装置の並列給電システム。
2. 前記各開閉器の開閉状態に応じてそれぞれオン、オフする複数のスイッチを有し、
   前記認識手段は、前記各スイッチのオン、オフから前記予備の無停電電源装置が並列接続された前記常用の各無停電電源装置を認識することを特徴とする請求項１記載の無停電電源装置の並列給電システム。
3. 前記並列運転制御は、前記認識手段により並列接続が認識された前記予備の無停電電源装置と前記常用の各無停電電源装置との間の電流分担制御及びシーケンス制御を含むことを特徴とする請求項１記載の無停電電源装置の並列給電システム。
4. 前記常用の各無停電電源装置及び前記予備の無停電電源装置は、それぞれ出力を負荷へ直送する切換手段を有していることを特徴とする請求項１記載の無停電電源装置の並列給電システム。
5. 前記常用の何れかの無停電電源装置に発生した異常を検知する給電監視手段を有し、
   前記給電監視手段により異常が検知されたときに、その異常が検知された前記無停電電源装置に替えて前記予備の無停電電源装置を並列接続することを特徴とする請求項１記載の無停電電源装置の並列給電システム。
   

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