WO2022162813A1

WO2022162813A1 - マルチリレー装置

Info

Publication number: WO2022162813A1
Application number: PCT/JP2021/002947
Authority: WO
Inventors: 陽介平田
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2021-01-28
Filing date: 2021-01-28
Publication date: 2022-08-04
Also published as: JPWO2022162813A1

Abstract

受配電設備を安定稼働させるためには，停電時に備えて別途，バックアップ用の電源設備が必要となる。しかし、設置場所確保の困難性および導入費用が高額となる問題がある。これを解決するために、マルチリレー装置（２ａ、２ｂ）に蓄電装置（６ａ）を搭載することで省スペース化を図る。また、蓄電装置（６ａ）は他機器へ電力供給可能とすることで、バックアップ用電源の搭載がない機器（３ａ、３ｂ、４）に対しても停電時に電力を供給することが可能となる。

Description

マルチリレー装置

　本願は、マルチリレー装置に関するものである。

　受配電設備には停電時に備えてバックアップ用の電源を設けている。例えば特許文献１ではコンデンサによるバックアップ電源が、モータマルチリレー内に接続され、停電時あるいは電力遮断時にバックアップ電源によりモータマルチリレーの機能を一時的に維持し、通信異常を回避することが開示されている。

特開２０００－８１９０１号公報

　しかしながら、バックアップ電源はマルチリレー装置だけではなく、受配電設備の電源を必要とするそれぞれの機器にも必要となる。この場合、機器に応じて、バックアップ電源の容量も異なり、大きな容量または長時間のバックアップが必要な場合などは、機器が大型の場合、盤内の設置スペースの確保が困難であり、機器とは別の場所を確保して設置する必要があった。また、全ての機器にこのようなバックアップ電源を設置するとなると設置費用だけでも高額となるという問題があった。

　本願は上述のような問題を解決するためになされたもので、バックアップ電源の省スペース化およびコスト低減を行うことができるとともに、安定した電源供給が行えるマルチリレー装置を提供することを目的とする。

　本願に開示されるマルチリレー装置は、中央制御装置、記憶装置および入出力回路を有し、入出力回路に接続された制御対象機器の監視および保護のための制御を行うものであって、中央制御装置を動作させるための電力を入力する電力入力部、入力した電力を蓄電する蓄電装置、蓄電した電力を外部機器に供給可能な電力出力部を備えている。

　本願に開示されるマルチリレー装置によれば、省スペースおよびコスト低減を行うことができるとともに、異常時においても中央制御装置および外部機器に安定した電源供給を行うことができる。

実施の形態１に係るマルチリレー装置を搭載したコントロールセンタの構成概念図である。実施の形態１に係るマルチリレー装置と蓄電装置の構成概念図である。実施の形態１に係るマルチリレー装置に入力される電力の異常時の動作を説明するフローチャートである。実施の形態１に係るマルチリレー装置から出力される電力の異常時の動作を説明するフローチャートである。

　以下、本願に係るマルチリレー装置の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、同一内容および相当部については同一符号を配し、その詳しい説明は省略する。

実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係るマルチリレー装置を搭載したコントロールセンタの構成概念図である。受配電設備を構成するマルチリレー装置２ａ、２ｂ、メータ等の計測器３ａ、３ｂ、およびその他の機器４は、盤１ａ～１ｅ内に収納されている。外部の電源５から、盤１ａ～１ｅの各機器に電力が供給される。盤１ａおよび盤１ｄのマルチリレー装置２ａ、２ｂは、蓄電装置６ａ、６ｂを備えており、これら蓄電装置６ａ、６ｂを経由して電力が供給される。電源５は、制御対象であるモータに供給される電力を分岐し、変圧器を介して供給されたものでもよい。

　盤１ａ、１ｄに供給された電力は、蓄電装置６ａ、６ｂに蓄電され、電力が停止または遮断された異常時の際に、蓄電装置６ａ、６ｂに蓄電された電力が、盤１ａ、１ｄ内のマルチリレー装置２ａ、２ｂのみでなく、他の盤に収納された計測器３ａ、３ｂ、およびその他の機器４にも供給される。

　図２は、盤１ａ内に収納されるマルチリレー装置２ａと蓄電装置６ａの構成概念図である。盤１ｄの構成も同様であるので、ここでは、盤１ａについて説明する。マルチリレー装置２ａは、アナログ入力回路２１、アナログ出力回路２２、デジタル入出力回路２３、中央制御装置（ＣＰＵ）２４、記憶装置２５、表示器２６を備え、マルチリレー装置２ａに接続される対象機器を監視、保護するものである。

　アナログ入力回路２１は、制御対象の装置（以下ここではモータとして説明する）で検出された電流、電圧などを入力し、デジタルに変換してＣＰＵ２４に出力する。アナログ出力回路２２は、ＣＰＵ２４からの制御情報をアナログ信号に変換し、モータに出力する。デジタル入出力回路２３は、ユーザの入力装置からの受付、および各接点の出力をＣＰＵ２４に入力し、各接点の出力はＣＰＵ２４で演算・分析され、外部の出力装置を経てユーザに通知している。

　記憶装置２５は、図示していないが、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを具備する。ＣＰＵ２４内に組み込まれたランダムアクセスメモリおよびリードオンリーメモリーもこの記憶装置２５で示している。フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を具備してもよい。ＣＰＵ２４は、記憶装置２５から入力されたプログラムを実行する。この場合、補助記憶装置から揮発性記憶装置を介してＣＰＵ２４にプログラムが入力される。プログラムはファームウエアで組み込まれていてもよい。ＣＰＵ２４は、演算結果等のデータを記憶装置２５の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置にデータを保存してもよい。

　ＣＰＵ２４は、例えば、ファームウエア内に書き込まれたモータ情報の内、接続されているモータの情報を収集し、分析・判断した結果を出力することでモータを制御する。一例としては、モータに関する電力量、力率などの電力監視、運転電流、漏洩電流などの電流監視、累積運転時間などの時間監視が行われるとともに、過負荷保護、瞬時過電流保護が行われる。

　表示器は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）であり、マルチリレー装置２ａに搭載され、ＣＰＵ２４の演算結果などを表示する。

　蓄電装置６ａは、電源５からの電力を入力する電力入力部６１、入力された交流電力を直流に変換するＡＣ／ＤＣ変換器６２、変換された直流電力を蓄積する蓄電池６３、蓄電池６３の直流電力を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換器６４、計測器３ａ、その他の機器４に交流電力を供給する電力出力部６５を備える。ただし、電源５が直流電力の場合は、ＡＣ／ＤＣ変換器６２、ＤＣ／ＡＣ変換器６４は不要であるか、またはＤＣ／ＤＣ変換器に置き換える。また、蓄電池６３は、用途に合わせた種類のものを選択し、例えばリチウムイオン電池、またはスーパキャパシタなどの種類の選択、および蓄電容量の選択を行えばよい。蓄電池６３の出力は、ＣＰＵ２４の通常時の電源となるとともに、非常時には、電力出力部６５にも供給される。

　電力入力部６１は、入力センサ６６、電力出力部６５は、出力センサ６７を有する。入力センサ６６および出力センサ６７は、計器用変流器（ＣＴ）および／または計器用変圧器（ＶＴ）で構成され、電力入力部６１、電力出力部６５の電流、電圧あるいは周波数を検出し、アナログ入力回路２１を経由してＣＰＵ２４に入力する。これにより、ＣＰＵ２４は、蓄電装置６ａの電力入力、電力出力の状態を監視し、電力制御を行う。

　このような蓄電装置６ａを備えたマルチリレー装置２ａの動作を図３および図４のフローチャートを用いて説明する。図３は、一定周期でＣＰＵ２４が入力センサ６６の検出結果に対して異常の有無を判断する処理を示す。ＣＰＵ２４は、入力センサ６６の検出情報から入力電力に異常がないかを判断する（ステップＳ１）。異常とは例えば入力される電流値および／または電圧値が予め定めた閾値を下回る期間が、予め定めた時間を超える場合などであり、事前に閾値および時間をマルチリレー装置２ａに設定しておくことで判断する。

　異常でないと判断した場合は、処理を終了する。異常と判断した場合は、停電状態を検出したとＣＰＵ２４が判断し、バックアップが必要な演算中の情報等を記憶装置２５へ退避する（ステップＳ２）。例えば異常を記録するログおよび必要な設定値などがあれば停電でデータが消滅する前に保存する。

　次に、入力電源に異常が生じていることをＣＰＵ２４がデジタル入出力回路２３を経由して外部に異常を通知する（ステップＳ３）。これに代えてまたはこれと同時にマルチリレー装置２ａに搭載された表示器２６に表示を行っても良い。そして、蓄電池６３の残量を長時間保持するために、省エネモードに設定する（ステップＳ４）。省エネモードとは例えば一定時間、ユーザからのボタン操作等がない場合のＬＣＤなどの表示器２６の消灯、ＣＰＵ２４の演算周期の低速化、緊急を要さない機能の停止など、マルチリレー装置２ａの設定で低電力状態に事前に変更できるものをいう。

　また、蓄電池６３あるいは、ＤＣ／ＡＣ変換器６４を制御し、電力出力部６５から、計測器３ａ、その他の機器４へ電力を供給できる状態とする（ステップＳ５）。電力出力部６５から、計測器３ａ、その他の機器４への電力の供給は、異常を判断した時点で行ってもよく、計測器３ａおよびその他の機器４のそれぞれが電力供給の異常をマルチリレー装置２ａまたはユーザに通知してきた時点で行っても良い。

　図４は一定周期でＣＰＵ２４が出力センサ６７の入力に対して異常の有無を判断する処理を示す。ＣＰＵ２４は、出力センサ６７の情報から出力電力に異常がないかを判断する（ステップＳ１１）。異常とは例えば出力される電流値および／または電圧値が予め定めた閾値を下回る期間が、予め定めた時間を超える場合などであり、事前に閾値および時間をマルチリレー装置２ａに設定しておくことで判断する。

　異常でないと判断した場合は、処理を終了する。異常を検出した場合は、外部機器（計測器３ａ、３ｂ、その他の機器４）への電力供給が停止しているので、ＣＰＵ２４がデジタル入出力回路２３を経由して外部に異常を通知して終了する（ステップＳ１２）。

　以上のように、受配電設備内の各マルチリレー装置２ａ、２ｂに蓄電装置６ａ、６ｂを設けることで、停電時にマルチリレー装置２ａ、２ｂ本体と外部機器（計測器３ａ、３ｂ、その他の機器４）に電力を供給し続けることが可能となる。また、蓄電装置６ａ、６ｂに入力される電力の異常を監視することで停電発生時にマルチリレー装置２ａ、２ｂ本体を省エネモードで動作させ、蓄電池６３の電力供給時間を延ばすことができる。

　本実施の形態の説明では、マルチリレー装置２ａ、２ｂの２台で説明したが、台数はこれに限らない、また、蓄電装置から供給される機器も本実施の形態で説明した台数、種類に限るものではない。

　このように、マルチリレー装置にバックアップ用の蓄電装置を設けることで、バックアップ用電源専用の設置場所が不要となり、省スペース化を実現できる。また、停電を検出して消費電力を抑えることができるので、搭載する蓄電池を小容量化できるとともに、機器それぞれにバックアップ用電源を導入する費用も抑えることができる。

　本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
　従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ：盤、２ａ、２ｂ：マルチリレー装置、３ａ、３ｂ：計測器、４：その他の機器、５：電源、６ａ、６ｂ：蓄電装置、２１：アナログ入力回路、２２：アナログ出力回路、２３：デジタル入出力回路、２４：ＣＰＵ、２５：記憶装置、２６：表示器、６１：電力入力部、６２：ＡＣ／ＤＣ変換器、６３：蓄電池、６４：ＤＣ／ＡＣ変換器、６５：電力出力部、６６：入力センサ、６７：出力センサ。

Claims

　中央制御装置、記憶装置および入出力回路を有し、前記入出力回路に接続された制御対象機器の監視および保護のための制御を行うマルチリレー装置であって、前記中央制御装置を動作させるための電力を入力する電力入力部、入力した電力を蓄電する蓄電装置、蓄電した電力を外部機器に供給可能な電力出力部を備えたマルチリレー装置。
　前記電力入力部に入力される電力の異常を前記中央制御装置が判断した場合、前記蓄電装置に蓄電した電力を、前記中央制御装置および前記外部機器に供給することを特徴とする請求項１に記載のマルチリレー装置。
　前記電力入力部に入力される電力および前記電力出力部から出力される電力の少なくともいずれかが異常であると前記中央制御装置が判断した場合に、外部に異常を通知することを特徴とする請求項１または２に記載のマルチリレー装置。
　前記電力入力部に入力される電力および前記電力出力部から出力される電力の少なくともいずれかが異常であると前記中央制御装置が判断した場合に、低電力状態に切替わり、前記蓄電装置の電力消費を抑制することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のマルチリレー装置。