JPH09331627A - 無停電電源システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】雷センサーを付加した無停電電源切替機構を内
蔵し、他の電源ライン例えば自家発電機より供給される
電源ラインに事前に切り替えることによって、落雷等の
不測の事態に対して事前の対策を無停電で施すことがで
きるシステムの提供。 【解決手段】雷センサー７によって雷によるサージが規
定値以上検出された場合、制御ユニット４が自家発電機
１７を起動し、電源モニタ５で電源の供給状態を監視
し、安定供給状態になった際に商用電源ラインＬ１１と
自家発電機電源ラインＬ１２との位相差を制御ユニット
４で計算し、その結果に基づき位相調整機２にて位相を
調整し、同期後リレー１５をオンした後にリレー１４を
オフとし、無停電で他の電源ラインに切り替える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無停電電源システ
ムに関し、特に落雷等に起因する電源電圧の瞬時低下あ
るいは瞬停を防止した無停電電源システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】瞬時電圧低下を含む停電は製品製造にお
いて多大な損害を与えるために、できる限り停電を回避
する方法がとられている。

【０００３】その対策の一つとして、図２に示すよう
に、例えば工場等の施設内に、自家発電装置２７を設
け、停電の際に、自家発電装置２７を運転し、被害を最
小限に抑えたり、また瞬時電圧低下でも影響の出るコン
ピュータなどの負荷３２、３３に対しては、蓄電池を備
えた無停電電源装置（ＵＰＳ）２１や、コンデンサを用
いた瞬時電圧低下対策電源装置２２などを接続した構成
とされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、工場等施設
内に設置されている自家発電装置２７は、大容量の電源
として比較的安価に導入できるという利点があるもの
の、一般的に、停電後の起動及び給電開始を前提として
おり、構造上、この自家発電装置への切替時に、必ず一
度は、停電が発生する。

【０００５】また、この自家用発電装置２７への切り換
え時の停電や瞬時電圧低下を回避するために設置される
無停電電源装置２１や瞬時電圧低下対策電源装置２２
は、構造的に大容量のものは単機では実現できないこと
から、並列配置型の装置となり、装置単価が高価である
ことから、その設置には膨大な費用がかかり、ごく限ら
れた負荷への供給となる。

【０００６】さらに、無停電電源装置２１や瞬時電圧低
下対策電源装置２２を設置することは、自家用発電装置
との冗長構成となるために、必ずしも自家用発電機の有
効利用が図られているとはいえない。

【０００７】なお、この種の従来技術として、特開昭５
９−７６１１８号公報には、雷サージによる事故を防ぐ
ため、自動的に商用引き込み電源を切り離し、検出端か
らのケーブルをアース側に切替えて、一時的に機能を停
止させ、雷がおさまった頃に自動復帰させる耐雷装置が
提案されているが、この方式は、落雷中に一時的に、商
用電源の供給を停止、切離するものであり、製品製造機
器等の安定稼動には、上記公報記載の耐雷装置は適用不
可能である。

【０００８】従って、本発明は、上記事情に鑑みてなさ
れたものであって、その目的は、電源供給ラインにおい
て、雷センサーを付加した無停電電源切替機構を内蔵
し、例えば自家発電機より供給される電源ライン等の他
の電源ラインに事前に切り替える事によって、落雷等の
不測の事態に対して事前の対策を無停電で施すことがで
きる無停電電源システムを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る無停電電源システムは、雷センサーか
らの雷警報信号に基づき、電源系統を、商用給電ライン
から、自家用発電機などの、商用電源の瞬時電圧低下に
影響を受けない、他の電源系統に、無停電で自動的に切
り換える手段を備え、落雷に起因する瞬時電圧低下を防
止することを特徴とする。

【００１０】また、本発明は商用電源からの第１の給電
ラインと、自家用発電機などの、商用電源の瞬時電圧低
下に影響を受けない、他の電源からの第２の給電ライン
と、をそれぞれ第１、第２のスイッチ手段を介して入力
する位相調整手段と、前記第１、第２の給電ラインの状
態をそれぞれ監視する第１、第２の電源監視手段と、雷
センサーからの測定信号を入力とし、落雷のおそれ有り
と判断した際に前記商用電源から前記他の電源への電源
系統の切り換えを指示制御する制御手段と、を備え、通
常時には、前記第１のスイッチ手段はオン、且つ前記第
２のスイッチ手段はオフ状態として前記商用電源から、
前記第１の給電ライン、スルー状態の前記位相調整手段
を介して負荷に電源が供給され、前記制御手段は、落雷
のおそれ有りと判断した際に、前記他の電源を始動さ
せ、前記第２の電源監視手段の監視結果から前記他の電
源が安定状態になったことを確認した際に、前記第１、
及び第２の電源監視手段からの信号に基づき第１、第２
の給電ラインの位相差を算出して前記位相調整手段にて
前記第２の給電ラインの位相を調整し、前記第１、と第
２の給電ラインが同期した際に、前記第２のスイッチ手
段をオン状態とし、前記第１のスイッチ手段をオフする
ことを特徴とする。

【００１１】本発明の無停電電源システムは、日本の瞬
停原因のほとんどを占める落雷による瞬停に着目したも
のであり、雷センサーの落雷警報を制御信号として、電
源系統を商用電源ラインと、他の電源ラインと、の位相
を位相調整手段により同調させた上で、無停電で切り換
え、雷センサーの雷警報が解除され、瞬時電圧低下の発
生の可能性が無くなった場合には、商用電源ラインに無
停止で復旧を行うものでり、これらの一連の作業を自動
的に行うシステムを有している。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して以下に説明する。

【００１３】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る
無停電電源システムの構成を示す図である。

【００１４】図１において、本発明の第１の実施の形態
の無停電電源装置１は、位相調整機２と、測定ユニット
３と、制御ユニット４と、電源モニタ５、６と、雷セン
サー７と、外部制御線８と、自家発電機１７を制御する
ための制御線９と、リレー１５、１６を備えて構成され
ている。

【００１５】次に、本発明の第１の実施の形態の動作に
ついて説明する。

【００１６】通常時においては、電源供給ラインとし
て、リレー１６がオンの状態とされ、商用電源ラインＬ
１１を通り、位相調整機２は無調整のスルー状態とさ
れ、出力電源ラインＬ１３から負荷３１に電力が供給さ
れる。

【００１７】落雷発生時には、初期の弱い雷によるサー
ジを雷センサー７で検知し、測定ユニット３から制御ユ
ニット４に測定結果を供給し、制御ユニット４におい
て、予め設定した値よりも大きな場合、瞬時電圧低下も
しくは停電が起きうるものと判断し、無停電電源システ
ムの切り換え作業を以下に手順で行う。

【００１８】すなわち、制御ユニット４は、まず自家発
電機制御線９に制御信号を送出して自家発電機１７を起
動させ、電源モニタ５によって、自家発電機電源ライン
Ｌ１２の電圧、周波数、及び位相を監視する。

【００１９】そして自家発電機電出力が安定状態になっ
たことを確認した後、自家発電機電源ラインＬ１２の電
源モニタ５と、商用電源ラインＬ１１の電源モニタ６と
で測定した位相差を制御ユニット４にて計算し、その計
算結果に基づき、位相調整機２によって自家発電機電源
ラインＬ１２の位相を調整する。

【００２０】２つの電源ラインＬ１１、Ｌ１２が同期し
た際に、リレー１５をオン状態とした後に、リレー１６
をオフする。

【００２１】この状態においては、雷センサー７から得
られる信号の程度にかかわらず、一定時間、自家発電機
電源ラインＬ１２からの電源供給が保持される。

【００２２】一定運転時間が経過した後、さらに雷セン
サー７の検知信号を測定し、この間に、予め定めた設定
値を超える雷サージが観測されなければ、制御ユニット
４は復旧作業を開始する。

【００２３】制御ユニット４は、まず、電源モニター６
によって商用電源ラインＬ１１が通常通り安定供給され
ていることを確認した後、電源モニター５、６で検出し
た位相差を、位相調整機２によって、自家発電機電源ラ
インＬ１２の位相を調整して、同期させ、リレー１６を
オンし、その後リレー１５をオフ状態とする。これによ
り、システムは初期状態に戻り、雷センサー７での測定
を再開する。

【００２４】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。本発明の第２の実施の形態の構成は、図１に
示した前記第１の実施の形態と同様とされる。

【００２５】通常の供給ラインはリレー１６がオンの状
態で商用電源ラインＬ１１を通り、位相調整機２は無調
整でスルー状態で、出力電源ラインＬ１３から負荷３１
に電源が供給されている。

【００２６】本発明の第２の実施の形態においては、無
停電電源システムの切り換えの判断を、通常の落雷によ
って発生するサージよりも、小さな値を雷センサー７に
よって監視する。

【００２７】そして、雷センサー７により検出される、
サージが、一定時間連続して発生した場合、又は、所定
時間内に発生したサージの回数が、予め設定した回数以
上の場合、制御ユニット４によって無停電電源システム
の切り換え作業を行う。

【００２８】その後の切り換え手順については前記第１
の実施の形態の切り換え開始手順と同様である。

【００２９】切り換え終了後は、一定時間、雷センサー
７から得られる信号の程度にかかわらず、自家発電機電
源ラインＬ１２からの電源供給が保持される。

【００３０】その後、前述した切り換え開始の判断方法
と同様に、微妙のサージが一定時間発生しなかった場
合、且つ一定時間内に発生したサージの回数が予め設定
した回数以下である場合、制御ユニット４によって復旧
作業を開始する。なお、復旧の手順は、前記第１に実施
の形態の復旧作業と同様とされる。復旧作業終了後、こ
れでシステムは初期状態に戻り、雷センサー７での測定
を開始する。

【００３１】本発明の第２の実施の形態においては、落
雷の判断が困難である微弱な雷によるサージに対しても
対応することが可能とされ、システムを安定稼動させる
ことができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電源システムに雷センサーを付加した切り換え装置を内
蔵することにより、電源系統の商用給電ラインと、自家
用発電機など、商用電源の瞬時電圧低下に影響を受けな
い、他の電源系統の位相を同期させて切り換えるため
に、負荷側に対して無停電にて供給電源系統の切り換え
を行うことができるだけでなく、雷センサーで検知した
結果により自動的に切り換え動作させることが可能にな
るという利点を有している。このため落雷のおそれ有り
と懸念される場合でも、迅速な対応ができる。さらに、
落雷の心配がなくなった場合、自動復旧等が可能なた
め、自家用発電機を無駄に稼動させることがない。

【００３３】また、自家用発電機は非常用電源として設
置されている場合が多く、本発明に係る無停電電源シス
テムを導入することにより、上記従来技術で説明した無
停電電源装置や瞬時電圧低下対策電源装置を設置するよ
りも、はるかに安い費用で無停電電源システムを実現で
きるばかりでなく、非常時以外に、自家用発電機を落雷
による瞬時電圧低下を含む停電に利用することができる
ため、自家用発電機の有効利用を図ることができるとい
う効果を有する。

【００３４】さらに、装置単価が無停電電源装置や瞬時
電圧低下対策電源装置では、自家用発電機に比べはるか
に高価であるがために、現在は限られた負荷に対しての
みの供給とされているが、本発明によれば、大容量、低
価格の自家用発電機により、日本で起きうるほとんどの
瞬時電圧低下が回避可能となり、多くの設備に安価に安
定供給できるようになるという利点を有し、その実用的
価値は極めて高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の構成を示す図である。

【図２】従来技術の構成例を示す図である。

【符号の説明】

１ 無停電電源装置 ２ 位相調整機 ３ 測定ユニット ４ 制御ユニット ５、６ 電源モニター ７ 雷センサー ８ 外部制御信号線 ９ 自家発電機制御線 １５、１６ リレー １７、２７ 自家発電機 Ｌ１１、Ｌ２１ 商用電源ライン Ｌ１２、Ｌ２２ 自家発電機電源ライン Ｌ１３、Ｌ２３ 出力電源ライン ２１ 無停電電源装置 ２２ 瞬時電圧低下対策電源装置 ３１、３２、３３ 負荷

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】雷センサーからの雷警報信号に基づき、電
   源系統を、商用給電ラインから、自家用発電機などの、
   商用電源の瞬時電圧低下に影響を受けない、他の電源系
   統に、無停電で自動的に切り換える手段を備え、 落雷に起因する瞬時電圧低下を防止することを特徴とす
   る無停電電源システム。
2. 【請求項２】商用電源からの第１の給電ラインと、自家
   用発電機などの、商用電源の瞬時電圧低下に影響を受け
   ない、他の電源からの第２の給電ラインと、をそれぞれ
   第１、第２のスイッチ手段を介して入力する位相調整手
   段と、 前記第１、第２の給電ラインの状態をそれぞれ監視する
   第１、第２の電源監視手段と、 雷センサーからの測定信号を入力とし、落雷のおそれ有
   りと判断した際に前記商用電源から前記他の電源への電
   源系統の切り換えを指示制御する制御手段と、 を備え、 通常時には、前記第１のスイッチ手段はオン、且つ前記
   第２のスイッチ手段はオフ状態として前記商用電源か
   ら、前記第１の給電ライン、スルー状態の前記位相調整
   手段を介して負荷に電源が供給され、 前記制御手段は、落雷のおそれ有りと判断した際に、前
   記他の電源を始動させ、前記第２の電源監視手段の監視
   結果から前記他の電源が安定状態になったことを確認し
   た際に、前記第１、及び第２の電源監視手段からの信号
   に基づき第１、第２の給電ラインの位相差を算出して前
   記位相調整手段にて前記第２の給電ラインの位相を調整
   し、前記第１、と第２の給電ラインが同期した際に、前
   記第２のスイッチ手段をオン状態とし、前記第１のスイ
   ッチ手段をオフすることを特徴とする無停電電源システ
   ム。