JP2015055980A

JP2015055980A - 故障検出回路、故障検出方法および電源システム

Info

Publication number: JP2015055980A
Application number: JP2013188345A
Authority: JP
Inventors: 金井　康通; Yasumichi Kanai; 康通金井; 忠利馬場崎; Tadatoshi Babasaki; 憲光田中; Norimitsu Tanaka; 隼平稲森; Shunpei Inamori; 樋口　裕二; Yuji Higuchi; 裕二樋口; 謙介村井; Kensuke Murai; 孔貴浅木森; Yoshitaka Asakimori
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2015-03-23

Abstract

【課題】電源に接続された複数の電力変換装置から電力を供給する電源システムにおいて、電源と電力変換装置の各々の故障を検出する。【解決手段】各電力変換装置と給電バスとの間に挿入された一のスイッチにより、一の電力変換装置を給電バスから切り離した上で、一の電力変換装置の入力電圧と出力電圧とを計測し、他のスイッチにより他の電力変換装置を給電バスから切り離して、各々の入力電圧と出力電圧とを所定の閾地とを比較して、各電源または各電力変換装置のいずれかの故障と判断する。【選択図】図２

Description

本発明は、故障検出回路、故障検出方法および電源システムに関し、より詳細には、電源に接続された複数の電力変換装置から電力を供給する電源システムにおける故障検出回路と故障検出方法とに関する。

近年、ＩＣＴ（Information and Communication Technology）装置などの電子機器が設置された通信設備においては、多数の電子機器に効率よく給電するために、階層的な電源システムが構築されている。例えば、電力系統から受電した高圧交流電力を低圧交流電力に変換する受電設備、低圧交流電力から直流電力に変換する電力変換装置（ＡＣ／ＤＣコンバータ）、変換された直流電力を電子機器に適した直流電圧に降圧する電力変換装置（ＤＣ／ＤＣコンバータ）、から構成されている。また、通信設備に設置された電子機器は多種多様であり、要求される電圧、電力も異なる。そこで、複数の電力変換装置を、要求される電力に応じた数だけ並列に配置して、電子機器に供給することが行われている。

複数のＤＣ／ＤＣコンバータから構成された電源装置が、特許文献１に開示されており、並列運転を行っている場合の故障検出方法が記載されている。ここでは、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力端子からダイオードを介して、制御回路に電力を供給している。ＤＣ／ＤＣコンバータの補助出力端子に、他のＤＣ／ＤＣコンバータからの電圧が印加されないようにした上で、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の低下を検知することにより、故障を検出している。

特開平５−４９１６４号公報

しかしながら、このような構成では、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力側の電源、例えば受電設備、発電設備または電力変換装置（ＡＣ／ＤＣコンバータ）などの電源の故障による電圧低下と、ＤＣ／ＤＣコンバータ自体の故障による電圧低下とを識別することができない。ＤＣ／ＤＣコンバータの主出力端子に接続される給電バスが、何らかの障害により短絡して、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が低下した場合にも、電源の故障と、ＤＣ／ＤＣコンバータ自体の故障とを区別することができない。

本発明の目的は、電源に接続された複数の電力変換装置から電力を供給する電源システムにおいて、電源と電力変換装置の各々の故障を検出することができる故障検出回路および故障検出方法を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するために、第１の実施態様は、電源からの電力を変換して給電バスに出力する電力変換装置を、前記給電バスに複数台並列に接続した電源システムの故障検出回路において、各電力変換装置と前記給電バスとの間に挿入された一のスイッチにより、一の電力変換装置を給電バスから切り離した上で、前記一の電力変換装置の入力電圧と出力電圧とを計測し、他のスイッチにより他の電力変換装置を前記給電バスから切り離して、各々の入力電圧と出力電圧とを所定の閾地とを比較して、各電源または各電力変換装置のいずれかの故障と判断することを特徴とする。

第２の実施態様は、電源からの電力を変換して給電バスに出力する電力変換装置を、前記給電バスに複数台並列に接続した電源システムにおいて、前記電力変換装置と前記電源との間に挿入された入力電圧計と、前記電力変換装置と前記給電バスとの間に挿入された出力電圧計と、前記出力電圧計と前記給電バスとの間に挿入されたスイッチと、前記スイッチを制御して、各電力変換装置の入力電圧と出力電圧とを、前記入力電圧計と前記出力電圧計とにより計測し、前記入力電圧と前記出力電圧のそれぞれと所定の閾地とを比較して、前記電源または前記電力変換装置のいずれかの故障を検出する故障検出回路とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、各電力変換装置と給電バスとの間に挿入されたスイッチにより、各々の電力変換装置を給電バスから切り離した上で、電力変換装置の入力電圧と出力電圧とを計測するので、電源と電力変換装置の各々の故障を検出することが可能となる。

本発明の一実施形態にかかる電源システムを示す構成図である。本発明の一実施形態にかかる故障検出回路を示すブロック図である。本発明の一実施形態にかかる故障検出方法を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１に、本発明の一実施形態にかかる電源システムを示す。電源システム１０は、電源１１ｘ（ｘ＝１−３）からの電力を変換して出力する電力変換装置１２ｘが、給電バス１３に接続されている。電源１１ｘは、例えば、受電設備、発電設備、蓄電池または電力変換装置（ＡＣ／ＤＣコンバータ）などである。電力変換装置１２ｘは、電力変換装置（ＡＣ／ＤＣコンバータまたはＤＣ／ＤＣコンバータ）である。複数の電源１１ｘおよび電力変換装置１２ｘが給電バス１３に並列に接続されている。また、給電バス１３には、負荷となるＩＣＴ装置など通信設備が接続されている。

電源１１ｘと電力変換装置１２ｘとの間には、入力電圧計１４ｘが挿入されており、電力変換装置１２ｘと給電バス１３との間には、出力電圧計１５ｘが挿入されている。入力電圧計１４ｘと出力電圧計１５ｘとは、信号線バス１６を介して、故障検出回路１７に接続されている。なお、入力電圧計および出力電圧計に変えて、電流計、電力計を用いることもできる。さらに、出力電圧計１５ｘと給電バス１３との間には、スイッチ１８ｘが挿入されており、制御線バス１９を介して、故障検出回路１７に接続されている。

故障検出回路１７は、給電バス１３に接続された検出回路用給電装置２０から、電力が供給されている。故障検出回路１７は、スイッチ１８ｘを制御して、各電力変換装置の入力電圧と出力電圧とを、入力電圧計１４ｘと出力電圧計１５ｘとにより計測し、計測された入力電圧と出力電圧のそれぞれと所定の閾地とを比較して、各電源１１ｘまたは各電力変換装置１２ｘのいずれかの故障を検出する。

本実施形態では、電源１１ｘ、入力電圧計１４ｘ、電力変換装置１２ｘ、出力電圧計１５ｘおよびスイッチ１８ｘを一組（以下、第ｘ系統という）として、給電バス１３に接続している。電源１１および入力電圧計１４を一組として、複数の電力変換装置１２ｘに供給する構成としてもよい。

図２に、本発明の一実施形態にかかる故障検出回路を示す。故障検出回路１７は、信号線バス１６を介して、入力電圧計１４ｘおよび出力電圧計１５ｘに接続された電圧監視部３１と、制御線バス１９を介して、スイッチ１８ｘに接続されたスイッチ制御部３２とを含む。演算処理回路３３は、電圧監視部３１とスイッチ制御部３２とに接続され、電源システム１０の故障を検出して、故障出力部３４に、検出結果を出力する。故障出力部３４は、演算処理回路３３の検出結果を表示する表示装置、警報を発出する警報装置、他の監視装置へ検出結果を出力する通信装置を含むことができる。

図３に、本発明の一実施形態にかかる故障検出方法を示す。図１に示した電源システム１０において、電力変換装置１２ｘを含む３つの系統が給電バス１３に接続されており、並列運転されている場合について説明する。このとき、給電バス１３に接続された負荷に対しては、２系統から出力する電力により、供給可能であるとする。

系統数ｘ＝１として（ステップＳ３０２）、最初に、演算処理回路３３は、スイッチ制御部３２を介して第１系統のスイッチ１８_１を開路し（ステップＳ３０４）、電圧監視部３１を介して入力電圧計１４_１の電圧Ｖｉ_１および出力電圧計１５_１の電圧Ｖｏ_１を取得する（ステップＳ３０６）。演算処理回路３３は、入力電圧計１４_１の電圧Ｖｉ_１が、予め定められた電圧閾値よりも小さい場合には（ステップＳ３０８）、電源１１_１の故障と判断する（ステップＳ３１０）。

次に、演算処理回路３３は、入力電圧計１４_１の電圧Ｖｉ_１が、予め定められた電圧閾値よりも大きい場合には（ステップＳ３０８）、出力電圧計１５１の電圧Ｖｏ_１と予め定められた電圧閾値とを比較し、電圧Ｖｏ_１の方がよりも小さい場合には（ステップＳ３１２）、電力変換装置１２_１の故障と判断する（ステップＳ３１４）。

演算処理回路３３は、出力電圧計１５１の電圧Ｖｏ_１が、予め定められた電圧閾値よりも大きい場合には（ステップＳ３１２）、スイッチ制御部３２を介して第１系統のスイッチ１８_１を閉路する（ステップＳ３１６）。演算処理回路３３は、系統数ｘ＝３になるまで、ステップＳ３２０からステップＳ３０４にもどり、系統数ｘ＝３となったところで終了する（ステップＳ３１８）。

また、演算処理回路３３は、電源１１ｘまたは電力変換装置１２ｘの故障と判定された場合には、故障検出結果を、故障出力部３４に出力する（ステップＳ３２２）。

このような構成により、故障検出回路は、各電力変換装置と給電バスとの間に挿入された一のスイッチにより、順次、一の電力変換装置を給電バスから切り離した上で、切り離した電力変換装置の入力電圧と出力電圧とを計測する。各々の入力電圧と出力電圧とを所定の閾地とを比較して、各電源または各電力変換装置のいずれかの故障と判断する。

これにより、他の電力変換装置の出力に影響されることなく、また、給電バスの短絡にも影響されることなく、電力変換装置の入力電圧と出力電圧を計測することが可能となり、各々の電源および電力変換装置において発生した故障を、より正確に検出することが可能となる。

１０電源システム
１１電源
１２電力変換装置
１３給電バス
１４入力電圧計
１５出力電圧計
１６信号線バス
１７故障検出回路
１８スイッチ
１９制御線バス
２０検出回路用給電装置
３１電圧監視部
３２スイッチ制御部
３３演算処理回路
３４故障出力部

Claims

電源からの電力を変換して給電バスに出力する電力変換装置を、前記給電バスに複数台並列に接続した電源システムの故障検出回路において、
各電力変換装置と前記給電バスとの間に挿入された一のスイッチにより、一の電力変換装置を給電バスから切り離した上で、前記一の電力変換装置の入力電圧と出力電圧とを計測し、他のスイッチにより他の電力変換装置を前記給電バスから切り離して、各々の入力電圧と出力電圧とを所定の閾地とを比較して、各電源または各電力変換装置のいずれかの故障と判断することを特徴とする故障検出回路。
前記給電バスに接続された給電装置から電力を取得することを特徴とする請求項１に記載の故障検出回路。
電源からの電力を変換して給電バスに出力する電力変換装置を、前記給電バスに複数台並列に接続した電源システムの故障検出方法において、
各電力変換装置と前記給電バスとの間に挿入された一のスイッチにより、一の電力変換装置を前記給電バスから切り離す第１ステップと、
前記一の電力変換装置の入力電圧と出力電圧とを計測する第２ステップと、
前記入力電圧と前記出力電圧のそれぞれと所定の閾地とを比較して、前記電源または前記一の電力変換装置のいずれかの故障と判断する第３ステップとを備え、
順次、他のスイッチにより他の電力変換装置を前記給電バスから切り離して、前記第１ないし第３ステップを繰り返すことを特徴とする故障検出方法。
電源からの電力を変換して給電バスに出力する電力変換装置を、前記給電バスに複数台並列に接続した電源システムにおいて、
前記電力変換装置と前記電源との間に挿入された入力電圧計と、
前記電力変換装置と前記給電バスとの間に挿入された出力電圧計と、
前記出力電圧計と前記給電バスとの間に挿入されたスイッチと、
前記スイッチを制御して、各電力変換装置の入力電圧と出力電圧とを、前記入力電圧計と前記出力電圧計とにより計測し、前記入力電圧と前記出力電圧のそれぞれと所定の閾地とを比較して、前記電源または前記電力変換装置のいずれかの故障を検出する故障検出回路と
を備えたことを特徴とする電源システム。
前記故障検出回路は、前記給電バスに接続された給電装置から電力を取得することを特徴とする請求項４に記載の電源システム。