JP4626619B2 - 無停電電源システムおよび無停電電源装置の系統切替方法 - Google Patents

Description

本発明は無停電電源システムおよび無停電電源装置の系統切替方法に関し、特に、分散母線無停電電源装置における母線連絡時の分担電流切替方式に適用して好適なものである。

無停電電源装置は、通常時には、交流電圧を直流電圧に変換し、バッテリを充電するとともに、停電時には、バッテリから出力される直流電圧を交流電圧に変換し、負荷をバックアップ運転する。ここで、従来の無停電電源装置では、無停電電源装置のメンテナンスのために無停電電源装置の系統切替えを行う場合、分担電流の切替指令がメンテナンス用ブレーカにのみ連動するようになっていた。

図２は、従来の無停電電源装置の系統切替装置の概略構成を示すブロック図である。
図２において、無停電電源装置１ａ〜４ａには交流電圧がそれぞれ入力され、無停電電源装置１ａ〜４ａは、出力盤１ｂ〜４ｂをそれぞれ介して１系出力母線盤５１および２系出力母線盤５２に接続され、１系出力母線盤５１および２系出力母線盤５２は１系負荷および２系負荷にそれぞれ接続されている。

ここで、出力盤１ｂ〜４ｂには、無停電電源装置１ａ〜４ａをそれぞれ１系出力母線盤５１に接続するメンテナンス用ブレーカ１１ｂ、２１ｂ、３１ｂ、４１ｂがそれぞれ設けられるとともに、無停電電源装置１ａ〜４ａをそれぞれ２系出力母線盤５２に接続するメンテナンス用ブレーカ１２ｂ、２２ｂ、３２ｂ、４２ｂがそれぞれ設けられている。
また、１系出力母線盤５１には、出力盤１ｂ〜４ｂをそれぞれ１系負荷に接続する母線連絡用ブレーカ６１〜６４が設けられるとともに、２系出力母線盤５２には、出力盤１ｂ〜４ｂをそれぞれ２系負荷に接続する母線連絡用ブレーカ７１〜７４が設けられている。さらに、１系出力母線盤５１および２系出力母線盤５２には、１系出力母線盤５１および２系出力母線盤５２を連絡する母線連絡用ブレーカ８１、８２がそれぞれ設けられている。

また、無停電電源装置１ａには、メンテナンス用ブレーカ１１ｂ、１２ｂにそれぞれ連動して分担電流の切替指令を行う補助接点１１ａ、１２ａが設けられ、無停電電源装置２ａには、メンテナンス用ブレーカ２１ｂ、２２ｂにそれぞれ連動して分担電流の切替指令を行う補助接点２１ａ、２２ａが設けられ、無停電電源装置３ａには、メンテナンス用ブレーカ３１ｂ、３２ｂにそれぞれ連動して分担電流の切替指令を行う補助接点３１ａ、３２ａが設けられ、無停電電源装置４ａには、メンテナンス用ブレーカ４１ｂ、４２ｂにそれぞれ連動して分担電流の切替指令を行う補助接点４１ａ、４２ａが設けられている。

そして、無停電電源装置１ａ〜４ａでは、出力盤１ｂ〜４ｂのメンテナンス用ブレーカ１１ｂ、２１ｂ、３１ｂ、４１ｂ、１２ｂ、２２ｂ、３２ｂ、４２ｂのオンしている側の系統により並列給電を行うことができる。
例えば、１系負荷および２系負荷に２台並列給電を行う場合、母線連絡用ブレーカ６１〜６４、７１〜７４をオン、母線連絡用ブレーカ８１、８２をオフした上で、メンテナンス用ブレーカ１１ｂ、２１ｂ、３２ｂ、４２ｂをオンするとともに、メンテナンス用ブレーカ１２ｂ、２２ｂ、３１ｂ、４１ｂをオフすることで、無停電電源装置１ａ、２ａにて１系負荷に２台並列給電を行うとともに、無停電電源装置３ａ、４ａにて２系負荷に２台並列給電を行うことができる。

そして、この状態から無停電電源装置１ａ〜４ａをメンテナンスする手順としては、メンテナンス用ブレーカ１２ｂ、２２ｂ、３１ｂ、４１ｂおよび母線連絡用ブレーカ８１、８２を順番にオンすることにより、１系出力母線盤５１および２系出力母線盤５２を連絡する必要がある。このため、先ずメンテナンス用ブレーカ１２ｂをオンすると、無停電電源装置１ａの出力盤１ｂのメンテナンス用ブレーカ１１ｂ、１２ｂが両方オンすることにより、無停電電源装置１ａ〜４ａは、今までの２台並列給電×２の状態から４台並列給電に指令が切り替わるようになる。すなわち、１系負荷および２系負荷の合計を４台で分担する電流を各無停電電源装置１ａ〜４ａは出力する。

図３は、無停電電源装置における負荷電流の分担方法を説明する図である。
図３において、２台並列給電×２の状態では、メンテナンス用ブレーカ１１ｂ、２１ｂ、３２ｂ、４２ｂがオンし、メンテナンス用ブレーカ１１ｂ、２１ｂを介して繋がった無停電電源装置１ａ、２ａにて１系負荷に２台並列給電が行われるとともに、メンテナンス用ブレーカ３２ｂ、４２ｂを介して繋がった無停電電源装置３ａ、４ａにて２系負荷に２台並列給電が行われる。

そして、この状態からメンテナンス用ブレーカ１２ｂをオンすると、無停電電源装置１ａ〜４ａが全て繋がり、４台の無停電電源装置１ａ〜４ａにて負荷が分担されるようになることから、４台並列給電に指令が切り替わる。
また、例えば、特許文献１には、電源系統および電源を多重化し、複数の負荷に系統切替えで給電する無停電電源システムにおいて、シーケンス制御にて系統自動切替えを行い、このシーケンス制御を電源や負荷状況の情報を条件として実行することで、電源系統と負荷の切替えを確実化および容易化する方法が開示されている。
特開平４−１８３２３４号公報

しかしながら、従来の無停電電源装置１ａ〜４ａでは、メンテナンス用ブレーカ１２ｂをオンした時に、メンテナンス用ブレーカ１１ｂ、１２ｂが両方オンされると、メンテナンス用ブレーカ２２ｂ、３１ｂ、４１ｂは未だオフであるにもかかわらず、２台並列給電×２の状態から４台並列給電に指令が切り替わる。
このため、１系負荷＞２系負荷の場合、無停電電源装置３ａ、４ａから１系負荷に給電される電流は、メンテナンス用ブレーカ２２ｂ、３１ｂ、４１ｂがオフであるため、メンテナンス用ブレーカ３１ｂ、４１ｂから１系出力母線盤５１を介して１系負荷に流れることはできず、メンテナンス用ブレーカ３２ｂ、４２ｂから２系出力母線盤５２を介してメンテナンス用ブレーカ１２ｂを逆流しながら１系負荷に流れるようになる。

この結果、メンテナンス用ブレーカ１２ｂには負荷が集中し過電流になることから、メンテナンス用ブレーカ１２ｂの破損を引き起こすことがあるという問題があった。
そこで、本発明の目的は、メンテナンス用ブレーカに過電流が流れるのを防止しつつ、無停電電源装置の分担電流を切り替えることが可能な無停電電源システムおよび無停電電源装置の系統切替方法を提供することである。

上述した課題を解決するために、請求項１記載の停電電源システムは、複数の無停電電源装置と、前記無停電電源装置からの出力を複数の系統に並列に給電する複数の出力母線盤と、前記複数の出力母線盤に設けられた母線盤間を連絡する母線連絡用ブレーカと、前記無停電電源装置からの出力を前記系統間で切り替える前記系統毎のメンテナンス用ブレーカを有し、各メンテナンス用ブレーカの出力側を前記出力母線盤に接続した出力盤と、前記母線連絡用ブレーカをオン状態とした系統間の短絡を条件として前記無停電電源装置の全台並列給電に指令を切り替える系統切替手段とを備えることを特徴とする。
また、請求項２記載の無停電電源装置の系統切替方法は、複数の無停電電源装置と、前記無停電電源装置からの出力を複数の系統に並列に給電する出力母線盤と、前記複数の出力母線盤に設けられた母線盤間を連絡する母線連絡用ブレーカと、前記無停電電源装置からの出力を前記系統間で切り替える前記系統毎のメンテナンス用ブレーカを有し、各メンテナンス用ブレーカの出力側を前記出力母線盤に接続した出力盤とを備え、前記複数の無停電電源装置の出力を切り替えることで複数の系統に給電を行う無停電電源装置の系統切替方法において、前記出力母線盤の前記母線連絡用ブレーカをオン状態とした系統間の短絡を条件として前記無停電電源装置の全台並列給電に指令を切り替えることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、無停電電源装置から給電が行われる系統間を短絡させてから、全台並列給電に指令を切り替えることが可能となる。このため、２系負荷に給電していた無停電電源装置から１系負荷に給電するための出力盤のメンテナンス用ブレーカがオフしている場合においても、２系負荷に給電していた無停電電源装置から１系負荷に給電される電流を系統間で直接受け渡すことが可能となり、１系負荷に給電していた無停電電源装置から２系負荷に給電するための出力盤のメンテナンス用ブレーカに電流が逆流するのを防止することが可能となることから、メンテナンス用ブレーカに負荷が集中し過電流になることを防止することが可能となる。

以下、本発明の実施形態に係る無停電電源装置の系統切替装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、図１（ａ）は本発明の一実施形態に係る無停電電源装置の系統切替装置の概略構成を示すブロック図、図１（ｂ）は図１（ａ）の系統切替装置における条件設定回路の概略構成を示す図である。
図１（ａ）において、無停電電源装置１ａ〜４ａには、図２の構成に加え、補助リレー１１ｃ、２１ｃ、３１ｃ、４１ｃ、１２ｃ、２２ｃ、３２ｃ、４２ｃがそれぞれ設けられている。

ここで、補助リレー１１ｃ、２１ｃ、３１ｃ、４１ｃ、１２ｃ、２２ｃ、３２ｃ、４２ｃは、１系負荷および２系負荷の短絡を条件として無停電電源装置１ａ〜４ａの全台並列給電に指令を切り替えることができる。すなわち、無停電電源装置１ａ〜４ａの分担電流の切替指令の条件は、母線連絡用ブレーカ８１、８２が先にオンされ、さらに出力盤１ｂ〜４ｂのメンテナンス用ブレーカのどちらかがオンされることを条件とすることができる。その後に、メンテナンス用ブレーカ１２ｂ、２２ｂ、３１ｂ、４１ｂを順次オンすることができる。

これにより、２系負荷に給電していた無停電電源装置３ａ、４ａから１系負荷にそれぞれ給電するための出力盤３ｂ、４ｂのメンテナンス用ブレーカ３１ｂ、４１ｂがオフしている場合においても、無停電電源装置３ａ、４ａから１系負荷に給電される電流を母線連絡用ブレーカ８１、８２を介して系統間で直接受け渡すことが可能となり、出力盤１ｂのメンテナンス用ブレーカ１２ｂに電流が逆流するのを防止することが可能となることから、メンテナンス用ブレーカ１２ｂに負荷が集中し過電流になることを防止することが可能となる。

なお、補助リレー１１ｃ、２１ｃ、３１ｃ、４１ｃ、１２ｃ、２２ｃ、３２ｃ、４２ｃとしては、図１（ｂ）の補助リレー１０５を追加して条件を作り、補助リレー１０５の接点をＯＲにて無停電電源装置１ａ〜４ａに取り込むことができる。そして、無停電電源装置１ａ〜４ａは、この接点からの信号を受けて分担電流を切り替えることができる。
ここで、補助接点１０１、１０２は、母線連絡用ブレーカ８１、８２に連動することができる。また、補助接点１０３、１０４は、無停電電源装置１ａの場合、メンテナンス用ブレーカ１１ｂ、１２ｂに連動し、無停電電源装置２ａの場合、メンテナンス用ブレーカ２１ｂ、２２ｂに連動し、無停電電源装置３ａの場合、メンテナンス用ブレーカ３１ｂ、３２ｂに連動し、無停電電源装置４ａの場合、メンテナンス用ブレーカ４１ｂ、４２ｂに連動することができる。

図１（ａ）は本発明の一実施形態に係る無停電電源装置の系統切替装置の概略構成を示すブロック図、図１（ｂ）は図１（ａ）の系統切替装置における条件設定回路の概略構成を示す図である。 従来の無停電電源装置の系統切替装置の概略構成を示すブロック図である。 無停電電源装置における負荷電流の分担方法を説明する図である。

符号の説明

１ａ〜４ａ 無停電電源装置
１ｂ〜４ｂ 出力盤
１１ａ、２１ａ、３１ａ、４１ａ、１２ａ、２２ａ、３２ａ、４２ａ、１０１〜１０４
補助接点
１１ｃ、２１ｃ、３１ｃ、４１ｃ、１２ｃ、２２ｃ、３２ｃ、４２ｃ、１０５ 補助リレー
１１ｂ、１２ｂ、２１ｂ、２２ｂ、３１ｂ、３２ｂ、４１ｂ、４２ｂ メンテナンス用ブレーカ
５１ １系出力母線盤
５２ ２系出力母線盤
６１〜６４、７１〜７４、８１、８２ 母線連絡用ブレーカ

Claims (2)

1. 複数の無停電電源装置と、
   前記無停電電源装置からの出力を複数の系統に並列に給電する複数の出力母線盤と、
   前記複数の出力母線盤に設けられた母線盤間を連絡する母線連絡用ブレーカと、
   前記無停電電源装置からの出力を前記系統間で切り替える前記系統毎のメンテナンス用ブレーカを有し、各メンテナンス用ブレーカの出力側を前記出力母線盤に接続した出力盤と、
   前記母線連絡用ブレーカをオン状態とした系統間の短絡を条件として前記無停電電源装置の全台並列給電に指令を切り替える系統切替手段と
   を備えることを特徴とする無停電電源システム。
2. 複数の無停電電源装置と、前記無停電電源装置からの出力を複数の系統に並列に給電する出力母線盤と、前記複数の出力母線盤に設けられた母線盤間を連絡する母線連絡用ブレーカと、前記無停電電源装置からの出力を前記系統間で切り替える前記系統毎のメンテナンス用ブレーカを有し、各メンテナンス用ブレーカの出力側を前記出力母線盤に接続した出力盤とを備え、前記複数の無停電電源装置の出力を切り替えることで複数の系統に給電を行う無停電電源装置の系統切替方法において、
   前記出力母線盤の前記母線連絡用ブレーカをオン状態とした系統間の短絡を条件として前記無停電電源装置の全台並列給電に指令を切り替えることを特徴とする無停電電源装置の系統切替方法。

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