JP3286367B2 - 高速電源切換装置 - Google Patents

高速電源切換装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、負荷給電を常用電源か
ら予備電源に切換える高速電源切換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種高速電源切換装置は遮断器
を用いて図3に示すように構成される。図3は3相回路
を単相接続で示したものであり、同図において、1は常
用電源の給電路2に設けた常用側の遮断器、3は予備電
源の給電路4に設けられた予備側の遮断器、5は給電路
2,4に接続された負荷路6の負荷である。
【0003】7は1次側が負荷路6に接続された計器用
変圧器、8は変圧器7の2次側出力が電圧低下の監視用
の検出出力として供給される制御部、9は制御部8に設
けられた電圧低下検出回路であり、不足電圧継電器等か
らなる。そして、常用電源及び予備電源は3相電源であ
り、遮断器1,3は3相用の遮断器により形成されてい
る。
【0004】また、制御部8は手動操作に基づく遮断器
1,3の投入,開放の機能を有するとともに、検出回路
9の検出に基づく遮断器3の自動投入機能を有する。そ
して、通常は遮断器1を投入して遮断器3を開放状態に
保持する。そのため、給電路2が閉成されて給電路4が
開放され、負荷路6の負荷5等に遮断器1を介した常用
電源が給電される。
【0005】また、変圧器7の2次側出力により、検出
回路9は負荷路6に給電される常用電源の1又は複数の
相間電圧を常時監視する。つぎに、作業停電,事故停電
等により負荷給電を常用電源から予備電源に切換えると
きは、まず、手動又は常用電源の停電検出等により遮断
器1を開放する。
【0006】この開放により監視中の全相間電圧が消失
すると、この消失を検出,確認して検出回路9は遮断器
3に閉成指令信号を出力する。そして、この指令信号に
より遮断器3が投入され、このとき、給電路2が開放さ
れて給電路4が閉成され、負荷路6の負荷5等に予備電
源が給電され、負荷給電が常用電源から予備電源に自動
的に切換わる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前記図3の従来装置の
場合、負荷給電を常用電源から予備電源に切換える際、
検出回路9により相間電圧の消失を検出,確認してから
遮断器3に投入指令信号を与え、しかも、遮断器3の機
械的動作により予備電源の給電路4を閉成するため、遮
断器3の開放操作から予備電源の給電に切換わるまでに
時間を要する。
【0008】すなわち、遮断器3が図4の(a)に示す
ようにt1に開放操作されると、とくに作業停電等の常
用電源が健全な場合、遮断器1は一般的な3相遮断器と
同様の遮断特性に基づき、まず、3相のうちの1相を遮
断し、1/4サイクル後に残りの2相を遮断する。そし
て、この残りの2相の遮断後に検出回路9は電圧消失を
検出し、図4の(b)に示すようにt1から動作時間τ
経過したt2に不足電圧継電器を動作して閉成指令信号
を出力する。
【0009】さらに、この指令信号により図4の(c)
に示すように、t1から約1secの切換期間T経過し
たt3に遮断器3が閉成する。そのため、遮断器1が開
放されてから予備電源の給電に切換わるまでに約1se
cもの無給電状態の切換期間Tが生じる。
【0010】したがって、常用電源から予備電源への切
換えが迅速に行えず、いわゆる無停電切換えを実現でき
ない問題点がある。なお、切換期間Tを短縮するため、
常用電源の停電時期を事前に知るとができる作業停電等
においては、事前に遮断器3を投入して常用電源と予備
電源とをル−プ状にすることが考えられるが、この場
合、条件によっては両電源の位相差に基づく横流等が発
生し、負荷5等に損傷等の悪影響を与え、停電が拡大す
る等の不都合が生じる。
【0011】本発明は、常用電源の給電路の遮断器の開
放操作により、負荷給電を常用電源から予備電源に高速
に切換え、無停電切換えを実現する。また、誤動作に伴
う不用意な予備電源への切換えを防止し、信頼性,安全
性等を向上することも目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明の高速電源切換装置においては、予備電源
の給電路に半導体スイッチ構成の常開の静止形スイッチ
を設け、制御部により負荷給電の電源の零相電圧を監視
し、常用電源の給電路の遮断器の開放に伴う前記零相電
圧の発生により制御部から静止形スイッチの閉成指令信
号を出力し、この指令信号により静止形スイッチを閉成
して負荷給電の電源を予備電源に切換える。
【0013】また、誤動作に伴う不用意な切換えを防止
するときは、制御部の閉成指令信号と予備電源の投入許
可信号とをアンドゲ−ト処理し,投入許可信号の発行時
にのみ閉成指令信号を出力して静止形スイッチを閉成す
るゲ−ト部を備える。
【0014】
【作用】前記のように構成された本発明の高速電源切換
装置の場合、常用電源の給電路の遮断器が開放操作さ
れ、常用電源の例えば3相のうちの最初の1相が遮断さ
れて負荷給電の電源に零相電圧が生じると、制御部によ
りこの零相電圧の検出に基づき、従来の電圧消失の検
出,確認が行われる以前,すなわち残りの2相が遮断さ
れるまでの約1/4サイクル(5〜6msec)の間
に、閉成指令信号が出力される。
【0015】また、予備電源の給電路に従来の遮断器の
代わりに機械的動作がなく高速動作する静止形スイッチ
が設けられ、制御部からの閉成指令信号により静止形ス
イッチが瞬時に閉成する。そのため、常用電源の給電路
の遮断器の開放操作から約1/4サイクルの極めて短い
時間内に負荷給電が常用電源から予備電源に切換わり、
無停電切換えが行える。
【0016】さらに、ゲ−ト部を備えた場合は、投入許
可信号が発行されているときにのみ制御部の閉成指令信
号がゲ−ト部を介して静止形スイッチに与えられるた
め、例えば常用電源の瞬時的な1線地絡等により、常用
電源の給電路の遮断器が開放操作されていないにもかか
わらず負荷給電の電源に零相電圧が発生しても、投入許
可信号が発行されていない限り、予備電源に切換わるこ
とがなく、誤動作が防止される。
【0017】
【実施例】1実施例について、図1及び図2を参照して
説明する。図1において、図3と同一符号は同一のもの
を示し、図3と異なる点はつぎの(ア)〜(オ)の点で
ある。
【0018】(ア) 予備電源の給電路4に図3の遮断
器3の代わりにヒュ−ズ10,ソリッドステ−トスイッ
チ等の交流サイリスタ構成の予備側の常開の静止形スイ
ッチ11の直列回路を設ける。 (イ) この直列回路に並列に給電路多重化用の遮断器
12を設ける。 (ウ) 図3の変圧器7の代わりに接地された計器用変
圧器13を設ける。 (エ) 図3の制御部8の代わりに零相電圧検出回路1
4を有する制御部15を備える。 (オ) 制御部15と静止形スイッチ11との間にアン
ドゲ−ト構成のゲ−ト部16を設けるとともに、予備電
源の投入許可信号が供給されるゲ−ト制御端子17を設
ける。
【0019】そして、通常は遮断器1の投入により、負
荷5等に遮断器1を介した常用電源が給電される。一
方、変圧器13の2次側出力により、検出回路14は周
知の3相用の零相電圧検出回路と同様にして負荷給電の
電源の零相電圧の発生を監視する。
【0020】つぎに、例えば作業停電により負荷給電を
常用電源から予備電源に切換えるときは、まず、図3の
場合と同様にして遮断器1を開放操作する。そして、こ
の開放操作が図2の(a)に示すようにtaに指令され
たとすると、この開放により3相のうちの最初の1相が
遮断されてから残りの2相が遮断されるまでの約1/4
サイクルの間、負荷給電の電源に零相電圧が発生する。
【0021】このとき、検出回路14は零相電圧の発生
を直ちに検出し、前記taから約1/4サイクル以内の
tbに閉成指令信号をゲ−ト部16に出力する。そし
て、ゲ−ト部16を介した閉成指令信号が静止形スイッ
チ11に与えられると、このスイッチ11は機械的な駆
動部がなく、高速動作して図2の(b)に示す用に瞬時
にオンする。
【0022】このオンにより予備電源の給電路4が閉成
され、負荷給電が遮断器1の開放から僅か約1/4サイ
クル(5〜6msec)の切換期間T’で予備電源に切
換わり、無停電切換えが行われる。ところで、この実施
例では静止形スイッチ11を極力小容量の小型,安価な
ものとするため、静止形スイッチ11がオンすると、制
御部15のタイマ制御等により、図2の(c)に示すよ
うにtbから約1sec遅れたtcに遮断器12を投入
する。
【0023】このとき、静止形スイッチ11のオン抵抗
に基づき、予備電源の給電路4が自動的にヒュ−ズ1
0,静止形スイッチ11の直列回路から遮断器12に切
換わる。そのため、静止形スイッチ11は短時間定格を
満足する小容量で済む。
【0024】そして、遮断器12を投入すると、制御部
15はその直後に閉成指令信号の出力を停止し、この停
止により、図2の(b)に示すように静止形スイッチ1
1はtbから約1sec遅れたtdにオフする。なお、
静止形スイッチ11を十分な容量に設定し、遮断器12
を設けることなく装置を形成してもよいのは勿論であ
る。
【0025】また、この実施例では誤動作を防止して信
頼性,安全性等を向上するためにゲ−ト部16が設けら
れ、ゲ−ト制御端子17に予備電源の投入許可信号が発
行されてこの信号によりゲ−ト部16がオンする間の
み、制御部15の閉成指令信号を静止形スイッチ11に
与える。すなわち、常用電源側で瞬時的な1線地絡等が
生じると、遮断器1の開放でなくても負荷給電の電源に
零相電圧が発生し、この零相電圧の検出により制御部1
5が直ちに閉成指令信号を出力する。
【0026】このとき、ゲ−ト部16がなければ、静止
形スイッチ11が誤動作してオンし、予備電源が不用意
に給電される。そこで、ゲ−ト部16を設けて常時はこ
のゲ−ト部16をオフし、作業停電の必要があるときの
みスイッチ操作等により投入許可信号を発行してゲ−ト
部16をオンし、誤動作による予備電源の不用意な給電
を防止する。
【0027】そして、前記実施例では予備電源の給電路
にのみヒュ−ズ10,静止形スイッチ11の直列回路を
設けたが、例えば負荷給電を常用電源から予備電源に切
換える毎に両電源が入替わるようなときは、図1の破線
に示すように常用電源の給電路にもヒュ−ズ10,静止
形スイッチ11に相当するヒュ−ズ10’,静止形スイ
ッチ11’の直列回路を設け、ゲ−ト部16の出力を静
止形11と11’に切換えて供給すればよい。また、常
用電源,予備電源が3相電源以外のときにも適用でき
る。
【0028】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、以下に記載する効果を奏する。常用電源の
給電路2の遮断器1が開放操作されると、この遮断器1
が完全に開放するまでの微小時間に負荷給電路に生じる
零相電圧の検出により、制御部15から閉成指令信号を
出力し、この指令信号により、従来の遮断器の代わりに
予備電源の給電路4に設けた静止形スイッチ11をオン
し、このスイッチ11の機械的な駆動部分のない高速動
作により直ちに負荷給電を常用電源から予備電源に切換
えたため、遮断器1の開放操作に伴う常用電源から予備
電源への切換えが瞬時に行え、いわゆる無停電切換えが
実現できる。
【0029】さらに、ゲ−ト部16を備えたときは、こ
のゲ−ト部16が投入許可信号でオンするときにのみ、
制御部の閉成指令信号が静止形スイッチ11に与えられ
て予備電源に切換わるため、常用電源の給電中に誤動作
により不用意に予備電源に切換わる事態を防止すること
ができ、信頼性,安全性等が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高速電源切換装置の1実施例の結線図
である。
【図2】(a)〜(c)は図1の動作説明用のタイミン
グチャ−トである。
【図3】従来装置の結線図である。
【図4】(a)〜(c)は図4の動作説明用の波形図で
ある。
【符号の説明】
1,12 遮断器 2 常用電源の給電路 4 予備電源の給電路 11,11’ 静止形スイッチ 15 制御部 16 ゲ−ト部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樋口 武光 大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西 電力株式会社内 (72)発明者 植山 修治 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電 機株式会社内 (72)発明者 前田 正利 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電 機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−24866(JP,A) 特開 昭58−182436(JP,A) 特開 平4−54015(JP,A) 特開 昭55−61243(JP,A) 実開 昭62−149240(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 9/06 501 H02J 3/04 H03K 17/725

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負荷給電の電源の常用電源から予備電源
    への切換えにより、前記常用電源の給電路に設けた遮断
    器を開放して前記予備電源の給電路を閉成する高速電源
    切換装置において、 前記予備電源の給電路に設けた半導体スイッチ構成の常
    開の静止形スイッチと、 前記負荷給電の電源の零相電圧を監視し,前記遮断器の
    開放に伴う前記零相電圧の発生により前記静止形スイッ
    チの閉成指令信号を出力する制御部とを備え、 前記閉成指令信号により前記静止形スイッチを閉成して
    前記負荷給電の電源を前記予備電源に切換えることを特
    徴とする高速電源切換装置。
  2. 【請求項2】 制御部の閉成指令信号と予備電源の投入
    許可信号とをアンドゲ−ト処理し,前記投入許可信号の
    発行時にのみ前記閉成指令信号を出力して静止形スイッ
    チを閉成するゲ−ト部を備えたことを特徴とする請求項
    1記載の高速電源切換装置。
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