JPH0879986A - 静止形無停電電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】冗長性を有する二系統からなる計算機用で定電
圧定周波数電源装置に対して、専用直流電源設備を新設
することが容易な静止形無停電電源装置を提供する。 【構成】請求項１記載の発明に係る静止形無停電電源装
置は、冗長複数系統からなる定電圧定周波数電源装置18
ａ，18ｂと、この各定電圧定周波数電源装置18ａ，18ｂ
に共通な一系統の蓄電池14を備えた静止形無停電電源装
置において、各定電圧定周波数電源装置18ａ，18ｂに設
けた整流充電回路19ａ，19ｂに前記蓄電池14の充電機能
と容量を備えると共に、この整流充電回路19ａ，19ｂの
出力側と蓄電池14をサイリスタスイッチ17ａ，17ｂと並
列接続した充電用直流遮断器20ａ，20ｂを介して接続し
たことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば原子力発電プラ
ントの運転状態集中監視システム等に用いられる計算機
電源設備に係り、特に冗長化した定電圧定周波数電源の
静止形無停電電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば原子力発電プラントの所内におけ
る交流電源系統は、発電所の所内電力を給電して運用さ
れる所内常用電源系と、外部電力系統より給電して運用
される所内共用電源系、さらに非常用ディーゼル発電設
備を具備した所内非常用電源系の３系統に大別され、そ
れぞれ冗長性を考慮して二母線以上の多重化系統に構成
されている。

【０００３】また、所内直流電源系統としては、原子力
発電プラントの安全性に関わる電源として無停電電源の
一つに直流 125Ｖの電源設備を設けると共に、さらに直
流 250Ｖの電源設備を設置している。

【０００４】ところで原子力発電プラントにおいては、
プラントのユニット容量増大に伴い、電算機を多用した
運転状態集中監視システムを導入して、プラントの運転
状態の監視をプロセス計算機と、カラーＣＲＴおよび大
型表示盤等を用いて、運転員とプラント間のインターフ
ェイスの効率向上をはかっている。

【０００５】この運転状態集中監視システムでは、冗長
化された二系統（Ａ系、Ｂ系監視システム）にて構成す
ることを原則とし、各監視システムの電源設備も冗長性
を考慮し、かつ各監視システムを構成する計算機が必要
とする定電圧定周波数電力を得るために、２台の定電圧
定周波数電源装置からなる静止形無停電電源装置を設置
している。

【０００６】この静止形無停電電源装置は、定電圧定周
波数電源として交流入力電力を整流回路で一旦直流に変
換し、次いで逆変換回路で再び交流に変換して所定の定
電圧定周波数の交流電力を出力する装置であり、殊に無
停電の要求を満足するために整流回路の出力側には、別
途設備された直流電源設備からの直流電力が供給できる
回路を設けている。

【０００７】交流入力電力が喪失した際には、別途設置
されている直流電源設備から直流電力を前記整流回路の
出力側で逆変換回路の入力側に供給して、所定の定電圧
定周波数の交流電力を無停電で出力するようにしてい
る。

【０００８】従来の原子力発電プラントの運転状態集中
監視システムの電源装置は図４の回路構成図に示すよう
に、所内Ａ交流電源１ａは遮断器２ａを介してＡ系定電
圧定周波数電源装置３ａ内に設けた予備電源路の受電遮
断器整流充電回路に接続され、切換回路５ａと給電遮断
器６ａを経由して、監視システム用のプロセス計算機等
の負荷Ｌに接続されている。

【０００９】また、同じく所内Ａ交流電源１ａから、遮
断器７ａを介して前記Ａ系定電圧定周波数電源装置３ａ
を形成する受電遮断器８ａ、および整流回路９ａと逆変
換回路10ａを経由して切換回路５ａに接続されている。

【００１０】さらに、別途設置した直流電源設備の内で
専用の充電器11は、所内Ｃ交流電源１ｃから遮断器12を
介して交流電力の供給を受け、直流遮断器13を介して蓄
電池14への充電を行うと共に、直流遮断器15ａからＡ系
定電圧定周波数電源装置３ａの直流受電遮断器16ａと、
サイリスタスイッチ17ａを経由して、整流回路９ａの出
力側である逆変換回路10ａの入力側に接続されている。

【００１１】このような構成にて通常時の所内交流電源
が健全な場合には、所内Ａ交流電源１ａの交流電力を整
流回路９ａにて直流に変換し、この直流を逆変換回路10
ａで所定の定電圧定周波数の交流電力に逆変換して切換
回路５ａを介して負荷Ｌへ供給している。

【００１２】しかし、所内交流電源が喪失した場合に
は、整流回路９ａからの直流電力が供給されなくなるの
で、このときはＡ系定電圧定周波数電源装置３ａの図示
しない制御回路により、瞬時に通常開路しているサイリ
スタスイッチ17ａを閉路し、蓄電池14から直流電力を逆
変換回路10ａに入力して、無停電で定電圧定周波数の交
流電力を負荷Ｌへ供給される。

【００１３】また、切換回路５ａにて通常は、逆変換回
路10ａからの定電圧で定周波数の交流出力を負荷Ｌに供
給するように接続されているが、逆変換回路10ａ側の保
守時や、あるいは何等かの理由で故障した場合には、Ａ
系定電圧定周波数電源装置３ａの図示しない制御回路に
より、瞬時に予備電源路の受電遮断器整流充電回路側に
切替えて、所内Ａ交流電源１ａの交流電力を直接的に負
荷Ｌに供給する。

【００１４】なお、二重化された一方の所内Ｂ交流電源
１ｂおよびＢ系定電圧定周波数電源装置３ｂ等からなる
Ｂ系統については、上記したＡ系統と同様の構成と作用
なので説明を省略する。また、Ａ、Ｂ系定電圧定周波数
電源装置３ａ，３ｂにおけるサイリスタスイッチ17ａ，
17ｂは、閉作動時に逆変換回路10ａ，10ｂに蓄電池14の
直流電力を供給する一方向性の回路が形成されており、
且つ通常の所内交流電源が健全な場合にはこのサイリス
タスイッチ17ａ，17ｂは開路されている。

【００１５】このために、若しも直流電源設備である充
電器11や蓄電池14において短絡等の電気的故障が発生し
ても、Ａ、Ｂ定電圧定周波数電源装置３ａ，３ｂ側から
直流電力が直流電源設備側に流入することがない。した
がって、Ａ、Ｂ定電圧定周波数電源装置３ａ，３ｂおよ
び負荷Ｌの運転に悪影響を及ぼすことを防止する保護機
能を有している。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】一般に、２台の定電圧
定周波数電源装置への入力交流電源は、原子力発電所の
所内電源系統として設置されている所内交流電源設備、
並びに所内直流電源設備より給電しており、本装置への
入力交流電源は、負荷である監視システムの重要性を考
慮して所内交流電源設備のうち、冗長性を有し互いに独
立した二系統以上の所内非常用交流電源（例えばＡ系電
源、Ｂ系電源）より給電することにより、監視システム
の冗長性を満足する上で最良の構成としている。

【００１７】また、本装置への入力直流電源は、所内直
流電源設備の内の一系統からなる直流 250Ｖ電源設備よ
り給電している。しかしながら、上記監視システムに関
して近年はプロセス計算機負荷の増大には目覚ましいも
のがあり、従来50ｋＶＡ２台構成にて計画している定電
圧定周波数電源である静止形無停電電源装置の容量は、
計算機負荷の増加に伴い一台当たりが 100〜 200ｋＶＡ
に達するほどに拡大している。

【００１８】この 200ｋＶＡクラスの容量の静止形無停
電電源装置は、一般産業界では 400Ｖクラスの直流電圧
レベルで運用されているのに対し、原子力発電プラント
では、前記のように直流 250Ｖ電源設備より給電するこ
とで対応している。しかしながら、 200ｋＶＡクラスの
容量の定電圧定周波数電源を直流 250Ｖで構築すること
は、静止形無停電電源装置における主回路段数の増加等
を招き、合理的な設計とは言えなくなってきているのが
現状である。

【００１９】さらに、一般に複数台からなる定電圧定周
波数電源装置を並列運用せずに、入力交流電源を含んで
独立二系統の交流電源を使用する場合には、直流電源設
備として専用の充電器11や蓄電池14において短絡等の電
気的故障が発生しても、サイリスタスイッチ17ａ，17ｂ
の一方向性によりＡ、Ｂ定電圧定周波数電源装置３ａ，
３ｂ側から直流電力が直流電源設備側に流入することが
阻止される。したがって、Ａ、Ｂ定電圧定周波数電源装
置３ａ，３ｂおよび負荷Ｌの運転に悪影響を及ぼさない
保護機能が備えられている。

【００２０】また、専用の充電器11を備えずにＡ、Ｂ定
電圧定周波数電源装置３ａ，３ｂの整流回路９ａ，９ｂ
で、その容量を配慮して充電機能を持たせるようにする
と、専用の所内Ｃ交流電源１ｃと充電器11を不要にする
ことができる。

【００２１】しかし、Ａ、Ｂ定電圧定周波数電源装置３
ａ，３ｂにおいては、蓄電池14に対して充電電流を供給
する必要から、その回路にサイリスタスイッチ17ａ，17
ｂを介挿することができないために、直流電源設備側で
発生した短絡故障等に対応する保護機能はなくなり、直
流電源設備側における故障の影響は、Ａ、Ｂ定電圧定周
波数電源装置３ａ，３ｂが同時に受けるという支障があ
った。

【００２２】さらに、上記の構成を採用して、２台構成
で並列運用せずに入力交流電源として独立二系統の交流
電源を使用する計算機用の定電圧定周波数電源装置で
は、直流電源設備の電圧を直流 400Ｖクラスとする場合
には、新たに所内直流電源設備として直流 400Ｖ系の専
用充電器と蓄電池を設ける。

【００２３】この場合は、従来通りに通常交流入力電源
で定電圧定周波数電源装置を運用する場合は、直流電源
設備より供給回路のサイリスタスイッチを開路して、直
流電源設備の故障による影響を除去することができる。

【００２４】しかしながら、新たに直流 400Ｖ系電源設
備を追加することは、発電所内に大きな占有スペースが
必要となり、発電所の配置設計に影響を与えるばかりで
なく、運転員に対しても新たに保守対象となる電気品を
追加することとなり、合理的な設計とはならない。

【００２５】また最新原子力発電所において、直流 400
Ｖ系電源とした計算機用の定電圧定周波数電源である静
止形無停電電源装置を導入する場合は、専用直流電源設
備を持つことにより、今後の計算機システム負荷の増容
量、並びに計算機システムのリプレースに伴う直流電力
の増容量に対して、所内直流電源設備の大幅変更をする
ことなく対処でき、かつ静止形無停電電源装置として標
準設計を踏襲した合理的な回路計画ができると言う長所
がある。しかし、その反面で専用充電器の新設に伴う発
電所の配置設計への影響、並びに運転員の保守作業量の
増大を伴うと問題を生じる可能性があった。

【００２６】本発明の目的とするところは、冗長性を有
する二系統からなる計算機用で定電圧定周波数電源装置
に対して専用直流電源設備を新設することが容易な静止
形無停電電源装置を提供することにある。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の発明に係る静止形無停電電源装置は、冗
長複数系統からなる定電圧定周波数電源装置と各定電圧
定周波数電源装置に共通な一系統の蓄電池を備えた静止
形無停電電源装置において、各定電圧定周波数電源装置
に設けた整流充電回路に前記蓄電池の充電機能と容量を
備えると共に、この整流充電回路の出力側と蓄電池をサ
イリスタスイッチと並列接続したバイパス手段を介して
接続したことを特徴とする。

【００２８】請求項２記載の発明に係る静止形無停電電
源装置は、前記各定電圧定周波数電源装置の入力交流電
源喪失時に、前記サイリスタスイッチを介して蓄電池か
らの直流電力を当該定電圧定周波数電源装置に供給する
ことを特徴とする。

【００２９】

【作用】請求項１記載の発明は、冗長多系統からなる各
定電圧定周波数電源装置により、定電圧定周波数の交流
電力を供給する。また、定電圧定周波数電源装置の故障
に際しては、予備電源路より所内交流電力が供給され
る。定電圧定周波数電源装置の整流充電回路に具備した
充電機能により、共通一系統の直流電源設備である蓄電
池に対してバイパス手段を介して充電ができる。

【００３０】なお、定電圧定周波数電源装置に充電機能
を具備させたので、充電器と占拠スペースが不要なの
で、負荷の増加に対応した直流 400Ｖ系の新設が容易に
実施できる。さらに、直流電源設備の故障に対してもサ
イリスタスイッチによる保護機能により充電中の以外の
定電圧定周波数電源装置から直流電源設備への直流電力
の流入がなく、定電圧定周波数電源装置および負荷Ｌの
運転に悪影響を及ぼさない。請求項２記載の発明は、所
内交流電源喪失時や整流充電回路の停止時は、蓄電池の
直流電力をバイパス手段を介して逆変換回路に供給する
ので、負荷に対して無停電で所定の定電圧定周波数電力
が供給できる。

【００３１】

【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。なお、上記した従来技術と同じ構成部分には同一符
号を付して詳細な説明を省略する。第１実施例は、図１
の回路構成図に示すように、所内Ａ交流電源１ａは遮断
器２ａを介してＡ系定電圧定周波数電源装置18ａ内の予
備電源路の受電遮断器整流充電回路に接続され、切換回
路５ａと給電遮断器６ａを経由してプロセス計算機等の
負荷Ｌに接続されている。

【００３２】また、同じく所内Ａ交流電源１ａから、遮
断器７ａを介して前記Ａ系定電圧定周波数電源装置18ａ
の受電遮断器８ａと、定電圧定周波数電源を形成する整
流充電回路19ａと逆変換開路10ａを介して切換回路５ａ
から負荷Ｌに接続されている。

【００３３】さらに、別途備えた直流電源設備の蓄電池
14は、直流遮断器13と直流遮断器15ａからＡ系定電圧定
周波数電源装置18ａの直流受電遮断器16ａと、サイリス
タスイッチ17ａを経由して、整流充電回路19ａの出力側
で逆変換回路10ａの入力側に接続されていて、専用の充
電器は備えられていない。

【００３４】前記サイリスタスイッチ17ａには、バイパ
ス手段である電動操作の充電用直流遮断器20ａが並列に
接続してある。また、前記整流充電回路19ａは蓄電池14
に対する充電機能と容量に冗長をもたせている。なお、
二重化された一方の所内Ｂ交流電源１ｂ、およびＢ系定
電圧定周波数電源装置18ｂ等からなるＢ系統について
は、上記したＡ系統と同様の構成と作用なので説明は省
略する。

【００３５】ただし、前記電動操作の充電用直流遮断器
20ａ，20ｂは、図示しない制御回路によりＡ、Ｂ系統の
いずれか一方の直流遮断器（例えば20ａ）が投入されて
いる時は、他方の直流遮断器（例えば20ｂ）が投入され
ないようなインターロックがとられた構成としている。

【００３６】次ぎに上記構成による作用について説明す
る。通常状態で所内交流電源が健全な場合には、所内Ａ
交流電源１ａの交流電力はＡ系定電圧定周波数電源装置
15ａの整流充電回路19ａにて直流に変換され、この直流
を逆変換回路10ａで所定の定電圧定周波数の交流電力に
逆変換し、切換回路５ａと給電遮断器６ａを経由してプ
ロセス計算機等の負荷Ｌに供給される。

【００３７】また、切換回路５ａにおいては、通常時に
は逆変換回路10ａからの交流出力を負荷Ｌに供給するよ
うに接続しているが、逆変換回路10ａが何等かの理由で
故障したり、あるいは保守のために停止させた場合に
は、Ａ系定電圧定周波数電源装置18ａの図示しない制御
回路により、瞬時に予備電源路の受電遮断器４ａ側に切
替えて、所内Ａ交流電源１ａの交流電力を直接的に負荷
Ｌに供給する。

【００３８】しかし、所内交流電源１ａが喪失した場合
には、予備電源路の受電遮断器４ａからの交流電力は勿
論、整流充電回路19ａからの直流電力が供給されなくな
る。このときは、Ａ系定電圧定周波数電源装置18ａの図
示しない制御回路により、通常は開路しているサイリス
タスイッチ17ａを瞬時に閉路し、直流電源設備の蓄電池
14から直流電力を逆変換回路10ａに供給して、これを逆
変換回路10ａで所定の定電圧定周波数の交流電力に変換
することで、無停電で負荷Ｌへ供給する。

【００３９】なお、所内Ａ交流電源１ａからの交流電力
によるＡ系定電圧定周波数電源装置18ａを運用中に、直
流電源設備の蓄電池14の充電を実施する場合は、充電用
直流遮断器20ａを閉じてサイリスタスイッチ17ａをバイ
パスすることにより、充電機能をもたせた整流充電回路
19ａが出力する直流電力の一部により充電用直流遮断器
20ａ、直流受電遮断器16ａ、直流遮断器15ａと直流遮断
器13を介して蓄電池14を充電する。

【００４０】また、この場合には充電用直流遮断器20ａ
を閉路したことにより、このインターロックで二重化さ
れた一方のＢ系定電圧定周波数電源装置18ｂの充電用直
流遮断器20ｂが開路される。これにより、Ｂ系定電圧定
周波数電源装置18ｂにおいては、サイリスタスイッチ17
ｂの一方向性から、逆変換回路10ｂ側から蓄電池14へ直
流電力の供給が阻止される。

【００４１】したがって、所内交流電源が健全な場合に
直流電源設備である蓄電池14に短絡等の電気的故障が発
生してもＢ系定電圧定周波数電源装置18ｂの運転に悪影
響を受けることがない。なお、Ｂ系定電圧定周波数電源
装置18ｂについては、その冗長化した目的から、負荷容
量あるいは所内Ｂ交流電源１ｂを含むＡ系定電圧定周波
数電源装置18ａの故障等の状況に応じて適宜運用する。

【００４２】以上によれば、冗長性をもたせたＡ、Ｂ系
定電圧定周波数電源装置18ａ，18ｂに対して、たとえば
直流 400Ｖクラスの電源設備増設等、専用直流電源の設
備計画についても、新設直流電源設備の影響を同時に受
けることがなく、また、発電所の配置設計への影響並び
に運転員の保守作業量の増大を抑制することが可能とな
る。なお、上記一実施例は冗長化としてＡ、Ｂ二系統を
例に説明したが、この冗長化は必要に応じて二系統以上
とすることは容易に考えられる。

【００４３】第２実施例は、図２の要部回路構成図に示
すように、上記第１実施例においてはＡ、Ｂ系定電圧定
周波数電源装置18ａ，18ｂで、サイリスタスイッチ17
ａ，17ｂのバイパス手段を、図１のように電動操作の充
電用直流遮断器20ａ，20ｂとしたが、このバイパス手段
をＡ系定電圧定周波数電源装置21ａにおける電磁接触器
22ａとしたもので、その作用は上記第１実施例と同様の
ものが得られる。

【００４４】また、同様にサイリスタスイッチ17ａ，17
ｂのバイパス手段を、図３の要部回路構成図に示すよう
に、Ａ系定電圧定周波数電源装置23ａにおいて、サイリ
スタスイッチ24ａとしている。このようにバイパス手段
は、所定の定格をもつ開閉制御可能な装置であれば特に
こだわらない。

【００４５】なお、第２実施例の説明は、便宜上Ａ系定
電圧定周波数電源装置21ａ，23ｂのみの説明としたが、
図示しないＢ系定電圧定周波数電源装置についても、同
様の構成と作用が得られるものである。

【００４６】

【発明の効果】以上本発明によれば、原子力発電プラン
ト等における静止形無停電電源装置において、標準設計
を踏襲した合理的な回路計画が可能となり、新設で例え
ば 400Ｖクラス直流電源設備の増設を伴う冗長複数系統
からなる独立運用の計算機用定電圧定周波数電源装置の
導入が容易となる。また、直流電源設備の不具合に際し
ても冗長多系統からなる独立運用の計算機用の定電圧定
周波数電源装置が同時に影響を受けることがなく信頼性
が高い。

【００４７】さらに、今後の計算機システム負荷の増容
量、並びに計算機システムのリプレースに伴う直流電力
の増容量に対して、所内直流電源設備の対応が容易で、
且つ新規に専用充電器を設備する必要がないため著しく
発電所の配置設計への影響並びに運転員の保守作業量が
抑制できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例の無停電電源装置の回
路構成図。

【図２】本発明に係る第２実施例の要部回路構成図。

【図３】本発明に係る第３実施例の要部回路構成図。

【図４】従来の無停電電源装置の回路構成図。

【符号の説明】

１ａ…所内Ａ交流電源、１ｂ…所内Ｂ交流電源、１ｃ…
所内Ｃ交流電源、２ａ，２ｂ，７ａ，７ｂ，12…遮断
器、３ａ，18ａ，21ａ，23ａ…Ａ系定電圧定周波数電源
装置、３ｂ，18ｂ…Ｂ系定電圧定周波数電源装置、４
ａ，４ｂ…予備電源路の受電遮断器、５ａ，５ｂ…切換
回路、６ａ，６ｂ…給電遮断器、８ａ，８ｂ…受電遮断
器、９ａ，９ｂ…整流回路、10ａ，10ｂ…逆変換回路、
11…充電器、13，15ａ，15ｂ…直流遮断器、14…蓄電
池、16ａ，16ｂ…直流受電遮断器、17ａ，17ｂ，24ａ…
サイリスタスイッチ、19ａ，19ｂ…整流充電回路、20
ａ，20ｂ…充電用直流遮断器、22ａ…電磁接触器、Ｌ…
負荷。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冗長複数系統からなる定電圧定周波数電
   源装置と各定電圧定周波数電源装置に共通な一系統の蓄
   電池を備えた静止形無停電電源装置において、各定電圧
   定周波数電源装置に設けた整流充電回路に前記蓄電池の
   充電機能と容量を備えると共に、この整流充電回路の出
   力側と蓄電池をサイリスタスイッチと並列接続したバイ
   パス手段を介して接続したことを特徴とする静止形無停
   電電源装置。
2. 【請求項２】 前記各定電圧定周波数電源装置の入力交
   流電源喪失時に、前記バイパス手段を介して蓄電池から
   の直流電力を当該定電圧定周波数電源装置に供給するこ
   とを特徴とした請求項１記載の静止形無停電電源装置。