JPH08182222A - スポットネットワーク受変電設備用電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 受変電設備の制御用電源装置の信頼性の向上
と、メンテナンス周期の延長を図ること。 【構成】 本発明による制御用電源装置は、スポットネ
ットワーク受変電設備において、各ネットワーク回線２
０ａ，２０ｂ，２０ｃにおけるネットワーク変圧器３
ａ，３ｂ，３ｃとプロテクタ遮断器４ａ，４ｂ，４ｃの
中間から取り出した交流電源電圧を取り込むように構成
され、これらのうち課電されているネットワーク変圧器
とプロテクタ遮断器の中間から取り出した交流電源電圧
を選択的に出力する切り替え装置１０と、切り替え装置
１０から出力される交流電源電圧を整流する整流器１４
ａと、整流器出力により充電されるコンデンサ１４ｂと
を含んで構成される整流装置１３とを有し、コンデンサ
１４ｂの充電電圧が制御用電源として受変電設備の制御
部に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の各電源母線と、
複数の負荷が接続されるネットワーク母線との間にそれ
ぞれ、断路装置、ネットワーク変圧器、プロテクタ遮断
器の順に各ネットワーク回線を介して接続され、前記複
数の負荷に電力を供給するスポットネットワーク受変電
設備の制御回路用電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】受変電設備の制御、保護用の回路や装置
を動作させるための電源装置としては、従来より、バッ
テリーを使用した直流電源装置が、使用されている。

【０００３】電源装置にバッテリーが必要な理由は、受
電回線の停電による交流電源の喪失や、短絡事故が発生
した時の交流電圧の異常低下による、回路及び装置の誤
動作，不動作を回避するためである。交流電源をそのま
ま電源として使用すると、通常時は、制御、保護回路
が、正常に動作するが、電源喪失時や、電源電圧の異常
低下時に、制御，保護回路が誤動作或いは、不動作とな
る場合があり、これを避けるためには、交流電源の停止
時や変動時に、バックアップとして、電源を供給する仕
組みが必要となる。

【０００４】従来は、ネットワーク母線から取り出した
交流電源を整流して直流電圧を作り出し、この直流電圧
をスポットネットワーク受変電設備の制御回路、保護継
電器等の制御部に供給すると共に、通常時にはバックア
ップ用のバッテリーを充電し、交流電源異常時にはバッ
テリーから直流電圧を制御回路等の制御部に供給してい
た。ここでバッテリーとしては、鉛蓄電池、ニッケルー
カドミウム電池等がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
スポットネットワーク受変電設備の制御回路用電源装置
では、バッテリーを使用するため、充放電時に発生する
ガスによる窒息、爆発等が発生する危険があった。

【０００６】また、バッテリーの寿命が短く、バックア
ップ機能を保障するために、約１回／２年の割合でバッ
テリー交換を必要とするという問題があった。

【０００７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、寿命の短いバッテリーを用いること無く、
電源の信頼性の向上が図れ、メンテナンスが容易でかつ
充放電時のガス発生に起因する危険の防止を図ったスポ
ットネットワーク受変電設備用電源装置を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のスポットネット
ワーク受変電設備用電源装置は、複数の各電源母線と、
複数の負荷が接続されるネットワーク母線との間にそれ
ぞれ、断路装置、ネットワーク変圧器、プロテクタ遮断
器の順に各ネットワーク回線を介して接続され、前記複
数の負荷に電力を供給するスポットネットワーク受変電
設備において、前記各ネットワーク回線におけるネット
ワーク変圧器とプロテクタ遮断器の中間から取り出した
交流電源電圧を取り込むように構成され、これらのうち
課電されているネットワーク変圧器とプロテクタ遮断器
の中間から取り出した交流電源電圧を選択的に出力する
制御用電源切替手段と、該制御用電源切替手段から出力
される交流電源電圧を整流する整流器と、整流器出力に
より充電されるコンデンサとを含んで構成される整流装
置とを有し、該整流装置のコンデンサ充電電圧を前記ス
ポットネットワーク受変電設備の制御部に供給すること
を特徴とする。

【０００９】また本発明のスポットネットワーク受変電
設備用電源装置は、前記制御用電源切替手段は、前記前
記各ネットワーク回線におけるネットワーク変圧器の課
電状態を検出する電圧検出手段と、該電圧検出手段の検
出出力に基づいて課電されているネットワーク変圧器と
プロテクタ遮断器の中間から取り出した交流電源電圧を
選択的に出力する選択手段とを有することを特徴とす
る。

【００１０】更に本発明のスポットネットワーク受変電
設備用電源装置は、複数の各電源母線と、複数の負荷が
接続されるネットワーク母線との間にそれぞれ、断路装
置、ネットワーク変圧器、プロテクタ遮断器の順に各ネ
ットワーク回線を介して接続され、前記複数の負荷に電
力を供給するスポットネットワーク受変電設備におい
て、前記各ネットワーク回線におけるネットワーク変圧
器とプロテクタ遮断器の中間から取り出した交流電源電
圧及び非常時にスポットネットワーク受変電設備の制御
部に電源を供給する非常用制御電源供給装置の電源電圧
出力を取り込むように構成され、通常時には課電されて
いるネットワーク変圧器とプロテクタ遮断器の中間から
取り出した交流電源電圧を選択的に出力し、全てのネッ
トワーク変圧器が課電されていない状態時のみ前記非常
用制御電源供給装置の電源電圧を出力する制御用電源切
替手段と、該制御用電源切替手段から出力される交流電
源電圧を整流する整流器と、整流器出力により充電され
るコンデンサとを含んで構成される整流装置とを有し、
該整流装置のコンデンサ充電電圧を前記スポットネット
ワーク受変電設備の制御部に供給することを特徴とす
る。

【００１１】更に本発明のスポットネットワーク受変電
設備用電源装置は、前記制御用電源切替手段は、前記前
記各ネットワーク回線におけるネットワーク変圧器の課
電状態を検出する電圧検出手段と、該電圧検出手段の検
出出力に基づいて通常時は課電されているネットワーク
変圧器とプロテクタ遮断器の中間から取り出した交流電
源電圧を選択的に出力し、全てのネットワーク変圧器が
課電されていない状態時のみ前記非常用制御電源供給装
置の電源電圧を出力する選択手段とを有することを特徴
とする。

【００１２】更に本発明のスポットネットワーク受変電
設備用電源装置は、前記整流装置のコンデンサの充放電
経路に抵抗とダイオードを並列に挿入し、充電電流のピ
ーク値を抑制し、コンデンサから制御部への放電電流の
ピーク値を大きくしたことを特徴とする。

【００１３】

【作用】上記構成のスポットネットワーク受変電設備用
電源装置では、制御用電源切替手段により前記各ネット
ワーク回線におけるネットワーク変圧器とプロテクタ遮
断器の中間から取り出した出力のうち課電されているネ
ットワーク変圧器とプロテクタ遮断器の中間から取り出
した交流電源電圧が選択的に出力される。

【００１４】この制御用電源切替手段から出力された交
流電源電圧は整流装置内の整流器により整流され、整流
器出力により充電されるコンデンサの充電電圧がスポッ
トネットワーク受変電設備の制御部に供給される。

【００１５】また上記構成のスポットネットワーク受変
電設備用電源装置では、制御用電源切替手段により、通
常時には各ネットワーク回線における課電されているネ
ットワーク変圧器とプロテクタ遮断器の中間から取り出
した交流電源電圧が選択的に出力され、全てのネットワ
ーク変圧器が課電されていない状態時のみ前記非常用制
御電源供給装置の電源電圧が出力される。

【００１６】この制御用電源切替手段から出力された交
流電源電圧または非常用制御電源供給装置の電源電圧は
整流装置内の整流器により整流され、整流器出力により
充電されるコンデンサの充電電圧がスポットネットワー
ク受変電設備の制御部に供給される。

【００１７】このように本発明によれば、寿命の短いバ
ッテリーを使用しないため、電源の信頼性が向上し、更
にメンテナンスが容易になる。

【００１８】また従来のようにバッテリーの充放電時の
ガス発生がないため、換気、防爆対策等が不要になると
いう効果もある。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００２０】図１には本発明が適用されるスポットネッ
トワーク受変電設備の構成が示されている。同図におい
て、三組の電源母線１ａ，１ｂ，１ｃの各々に、断路装
置２ａ，２ｂ，２ｃの一端が接続され、断路装置の他端
が、各々ネットワーク変圧器３ａ，３ｂ，３ｃの一次側
端子に接続される。

【００２１】各々のネットワーク変圧器３ａ，３ｂ，３
ｃの２次側端子はプロテクタ遮断器４ａ，４ｂ，４ｃの
一端に接続され、各々のプロテクタ遮断器４ａ，４ｂ，
４ｃの他端が、ネットワーク母線５に接続され、負荷に
電源を供給するように構成されている。

【００２２】受変電設備及び電源母線１ａ，１ｂ，１ｃ
に短絡事故や、地絡事故が発生した場合に、事故発生部
分を切り離すために、保護継電装置９ａ，９ｂ，９ｃが
設けられている。

【００２３】保護継電装置９ａ，９ｂ，９ｃは、ネット
ワーク変圧器３ａ，３ｂ，３ｃの二次側に接続された第
１の計器用変圧器６ａ，６ｂ，６ｃの２次側が、接続さ
れている。

【００２４】更に、保護継電装置９ａ，９ｂ，９ｃは、
プロテクタ遮断器４ａ，４ｂ，４ｃのネットワーク母線
側に接続された第２の計器用変圧器８ａ，８ｂ，８ｃの
２次側が接続されている。

【００２５】更に、保護継電装置９ａ，９ｂ，９ｃは、
各ネットワーク回線２０ａ，２０ｂ，２０ｃを流れる電
流を計測するために、計器用変流器７ａ，７ｂ，７ｃの
２次側が接続されている。保護継電装置９ａ，９ｂ，９
ｃには、電源母線１ａ，１ｂ，１ｃに事故が発生した場
合にネットワーク母線５から電源母線１ａ，１ｂ，１ｃ
に流れる逆電力を検出して、該当するプロテクタ遮断器
を開放する逆電力検出機能と、ネットワーク母線５の電
圧が低下した場合に、プロテクタ遮断器を開放する電圧
低下検出機能等がある。

【００２６】更にスポットネットワーク受変電設備には
保護継電装置９ａ，９ｂ，９ｃの作動結果、予め定めら
れた機器に対して指令を与え、ランプ表示等を実施する
ための制御回路１７が設けられている。

【００２７】保護継電装置９ａ，９ｂ，９ｃや、制御回
路１７等の制御部は、それらが動作するための電源を必
要とする。この制御用電源を供給するために、ネットワ
ーク変圧器３ａ，３ｂ，３ｃの二次側に接続された第１
の計器用変圧器６ａ，６ｂ，６ｃの二次側が切り替え装
置１０の入力端に接続されている。

【００２８】切り替え装置１０は、各入力端に印加され
る交流電源電圧の有／無を検出する電圧検出装置１１
ａ，１１ｂと、これらの電圧検出装置１１ａ，１１ｂの
検出出力に基づいて入力端の何れか１つを選択してその
交流電源電圧を出力端に出力する選択装置１２とを有し
ている。

【００２９】また切り替え装置１０の出力端には整流装
置１３が接続されており、整流装置１３は、整流器１４
ａとコンデンサ１４ｂとを有している。

【００３０】上記構成において、電圧検出装置１１ａ，
１１ｂにより入力端に交流電源電圧有りと判定された入
力端の内の１つが上記切り替え装置１０により選択され
て、出力端に接続される。この結果、切り替え装置１０
の出力電圧１６ａは、整流装置１３に出力され、整流器
１４ａにより、直流に変換され、コンデンサ１４ｂに充
電される。

【００３１】コンデンサ１４ｂ充電電圧は、整流装置１
３の出力１６ｂに接続された保護継電装置９ａ，９ｂ，
９ｃや、制御回路１７に供給され、各装置、回路を動作
させる。

【００３２】次に切り替え装置１０の具体的構成を図２
に示す。同図において３組の入力端に２１ａ，２１ｂ，
２１ｃに接続された第１の計器用変圧器６ａ，６ｂ，６
ｃの２次側出力１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、選択装置１
２の３組の入力端２２ａ，２２ｂ，２２ｃに入力される
されるように接続されている。

【００３３】また選択装置の入力端２２ａ，２２ｂに
は、２組の電圧検出装置１１ａ，１１ｂが接続されてお
り、電圧検出装置１１ａ，１１ｂに連動してＯＮ／ＯＦ
Ｆする接点Ｓ１〜Ｓ５を組み合わせ、選択装置１２が構
成されている。ここで接点Ｓ１，Ｓ４は第１の計器用変
圧器６ａ，６ｂ，６ｃの２次側出力１５ａ，１５ｂが電
圧有り（ＯＮ）状態の時、閉状態となり、電圧無し（Ｏ
ＦＦ）状態の時、開状態になる。また接点Ｓ２，Ｓ３，
Ｓ５電圧有り（ＯＮ）状態の時、開状態となり、電圧無
し（ＯＦＦ）状態の時、閉状態になる。

【００３４】したがって、選択装置１２により、出力端
子２３に接続される入力端は、図３に示すようになる。

【００３５】交流電源の取り出しを、プロテクタ遮断器
のネットワーク母線側とせず、電源側からとした理由
は、全てのプロテクタ遮断器が開放されてしまった場合
に、制御用電源が無くなり、プロテクタ遮断器を再投入
することができなくなることを避けるためである。

【００３６】本方式を採用しても、電源母線１ａ，１
ｂ，１ｃが全て停電した場合には、制御用電源が無くな
る。但し、その場合には、一般的に、スポットネットワ
ーク受変電設備の保護、制御、機器操作等を必要としな
いため、制御用電源が無くとも、問題ない。

【００３７】しかし、受変電設備全体を停止して保守を
実施する場合には、断路装置２ａ，２ｂ，２ｃを、全て
開放した上で、作業する場合があり、このような場合に
も制御用電源を停止させないためには、図４に示すよう
に、切り替え装置１０に、入力端２１ｄを追加し、非常
用制御電源供給装置１８を接続する。電圧検出装置１１
ｃを入力端２１ｃに接続し、選択装置１２の内部を、図
示の如く変更する。

【００３８】ここで接点Ｓ６は第１の計器用変圧器６ｃ
の２次側出力１５ｃが電圧有り（ＯＮ）状態の時、閉状
態となり、電圧無し（ＯＦＦ）状態の時、開状態にな
る。また接点Ｓ７は第１の計器用変圧器６ｃの２次側出
力１５ａが，接点Ｓ８は第１の計器用変圧器６ｃの２次
側出力１５ｂが，Ｓ９は第１の計器用変圧器６ｃの２次
側出力１５ｃが電圧有り（ＯＮ）状態の時、開状態とな
り、電圧無し（ＯＦＦ）状態の時、閉状態になる。

【００３９】したがって、第１の計器用変圧器６ａ，６
ｂ，６ｃの２次側出力１５ａ，１５ｂ，１５ｃが、全て
停電した場合には、非常用制御電源供給装置１８が、出
力端２３に接続される。

【００４０】このように構成することにより、受変電設
備を全停電させた上での保守点検時にも制御用電源を確
保する事ができ、しかも非常用制御電源供給装置１８か
らの電源取りだし時間を最小にすることが可能になり、
非常用制御電源供給装置１８に要求される電源容量を低
減できる。

【００４１】次に、整流装置１３の具体的を図５に示
す。同図において、整流装置１３は、整流器１４ａと、
コンデンサ１４ｂと、抵抗器１９と、ダイオード２０と
から構成されている。切り替え装置１０からの出力電圧
１６ａが入力される入力端２４、２５は、整流器１４ａ
に入力端に接続され、整流器１４ａのプラス側出力は、
整流装置１３の出力端２６に接続されると共に、抵抗器
１９を介してコンデンサ１４ｂの一端に接続されてい
る。

【００４２】また整流器１４ａのマイナス側出力は、整
流装置１３の出力端２７に接続されると共に、コンデン
サ１４ｂの他端に接続されている。

【００４３】更に抵抗器１９の両端には、ダイオード２
０が、そのカソード側が、整流器１４ａのプラス側出力
側となるように接続されている。

【００４４】上記構成において抵抗器１９を設けた事に
より、コンデンサ１４ｂの充電時の突入電流を低減し、
整流器１４ａ及びコンデンサ１４ｂに加わるストレスを
低減し、信頼性を向上させている。

【００４５】一方、制御回路の中には、遮断器の投入指
令回路のように、数アンペアのピークをもつ電流を必要
とするものがあり、抵抗器１９による電圧降下が問題と
なる。 そこで、コンデンサからの放電電流のみを、ダ
イオード２０によりバイパスさせ、抵抗器１９による電
圧降下を防止することができる。

【００４６】コンデンサ１４ｂの静電容量は、次の状況
に於いて、保護継電装置や制御回路を構成する機器が動
作を保障する電圧値以上の電圧を保持する必要がある。

【００４７】コンデンサによるバックアップが必要な期
間は、電源母線１ａ〜１ｃの停電により、切り替え装置
１０が、出力に接続する回線を切り替える際の切り替え
期間と、短絡事故発生から保護継電装置が動作して事故
区間を切り離す迄の、電圧低下期間及び電源母線１ａ〜
１ｃが全て停電してから制御回路の動作完了までの、停
電確認時間を含めた期間である。

【００４８】切り替え装置１０の切り替え期間及び短絡
事故時の電圧低下期間は、１０〜１００ミリセカンド程
度であるが、電源母線停電時には、停電確認時間を設け
た上で制御を開始させる場合があり、この様な場合に
は、停電発生から制御動作完了迄の時間は、適用回路に
依存する。

【００４９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、寿命の
短いバッテリーを用いる事無く、受変電設備の制御用電
源装置が構築可能であり、電源の信頼性が向上し、更に
メンテナンスが容易になる。

【００５０】また従来のようにバッテリーを使用しない
ので、充放電時のガス発生がないため、換気、防爆対策
等が不要になるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるスポットネットワーク受変
電設備の構成を示す単線接続図である。

【図２】図２は図１における切り替え装置の具体的構成
の一例を示した接続図である。

【図３】図２に示した切り替え装置における入力端の電
圧検出器の検出状態と出力端に接続される入力端の状況
を示した図である。

【図４】図１に示した切り替え装置の他の構成例を示し
た接続図である。

【図５】図１示した整流装置の具体的構成を示した接続
図である。

【符号の説明】

１ａ 電源母線 １ｂ 電源母線 １ｃ 電源母線 ２ａ 断路装置 ２ｂ 断路装置 ２ｃ 断路装置 ３ａ ネットワーク変圧器 ３ｂ ネットワーク変圧器 ３ｃ ネットワーク変圧器 ４ａ プロテクタ遮断器 ４ｂ プロテクタ遮断器 ４ｃ プロテクタ遮断器 ５ ネットワーク母線 ６ａ 計器用変圧器 ６ｂ 計器用変圧器 ６ｃ 計器用変圧器 ７ａ 計器用変流器 ７ｂ 計器用変流器 ７ｃ 計器用変流器 ８ａ 計器用変圧器 ８ｂ 計器用変圧器 ８ｃ 計器用変圧器 ９ａ 保護継電装置 ９ｂ 保護継電装置 ９ｃ 保護継電装置 １０ 切り替え装置 １１ａ 電圧検出装置 １１ｂ 電圧検出装置 １１ｃ 電圧検出装置 １２ 選択装置 １３ 整流装置 １４ａ 整流器 １４ｂ コンデンサ １７ 制御回路 １８ 非常用制御電源供給装置 １９ 抵抗器， ２０ ダイオード

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の各電源母線と、複数の負荷が接続
   されるネットワーク母線との間にそれぞれ、断路装置、
   ネットワーク変圧器、プロテクタ遮断器の順に各ネット
   ワーク回線を介して接続され、前記複数の負荷に電力を
   供給するスポットネットワーク受変電設備において、 前記各ネットワーク回線におけるネットワーク変圧器と
   プロテクタ遮断器の中間から取り出した交流電源電圧を
   取り込むように構成され、これらのうち課電されている
   ネットワーク変圧器とプロテクタ遮断器の中間から取り
   出した交流電源電圧を選択的に出力する制御用電源切替
   手段と、 該制御用電源切替手段から出力される交流電源電圧を整
   流する整流器と、整流器出力により充電されるコンデン
   サとを含んで構成される整流装置とを有し、 該整流装置のコンデンサ充電電圧を前記スポットネット
   ワーク受変電設備の制御部に供給することを特徴とする
   スポットネットワーク受変電設備用電源装置。
2. 【請求項２】 前記制御用電源切替手段は、前記前記各
   ネットワーク回線におけるネットワーク変圧器の課電状
   態を検出する電圧検出手段と、 該電圧検出手段の検出出力に基づいて課電されているネ
   ットワーク変圧器とプロテクタ遮断器の中間から取り出
   した交流電源電圧を選択的に出力する選択手段とを有す
   ることを特徴とする請求項１に記載のスポットネットワ
   ーク受変電設備用電源装置。
3. 【請求項３】 複数の各電源母線と、複数の負荷が接続
   されるネットワーク母線との間にそれぞれ、断路装置、
   ネットワーク変圧器、プロテクタ遮断器の順に各ネット
   ワーク回線を介して接続され、前記複数の負荷に電力を
   供給するスポットネットワーク受変電設備において、 前記各ネットワーク回線におけるネットワーク変圧器と
   プロテクタ遮断器の中間から取り出した交流電源電圧及
   び非常時にスポットネットワーク受変電設備の制御部に
   電源を供給する非常用制御電源供給装置の電源電圧出力
   を取り込むように構成され、通常時には課電されている
   ネットワーク変圧器とプロテクタ遮断器の中間から取り
   出した交流電源電圧を選択的に出力し、全てのネットワ
   ーク変圧器が課電されていない状態時のみ前記非常用制
   御電源供給装置の電源電圧を出力する制御用電源切替手
   段と、 該制御用電源切替手段から出力される交流電源電圧を整
   流する整流器と、整流器出力により充電されるコンデン
   サとを含んで構成される整流装置とを有し、 該整流装置のコンデンサ充電電圧を前記スポットネット
   ワーク受変電設備の制御部に供給することを特徴とする
   スポットネットワーク受変電設備用電源装置。
4. 【請求項４】 前記制御用電源切替手段は、前記前記各
   ネットワーク回線におけるネットワーク変圧器の課電状
   態を検出する電圧検出手段と、 該電圧検出手段の検出出力に基づいて通常時は課電され
   ているネットワーク変圧器とプロテクタ遮断器の中間か
   ら取り出した交流電源電圧を選択的に出力し、全てのネ
   ットワーク変圧器が課電されていない状態時のみ前記非
   常用制御電源供給装置の電源電圧を出力する選択手段と
   を有することを特徴とする請求項３に記載のスポットネ
   ットワーク受変電設備用電源装置。
5. 【請求項５】 前記整流装置のコンデンサの充放電経路
   に抵抗とダイオードを並列に挿入し、充電電流のピーク
   値を抑制し、コンデンサから制御部への放電電流のピー
   ク値を大きくしたことを特徴とする請求項１乃至４のい
   ずれかに記載のスポットネットワーク受変電設備用電源
   装置。