JPH02214430A - Ｃｖｃｆ電源用バッテリ保護方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ＣＶＣＦ（定電圧定周波数）電源用バッテ
リの容量抜けを防止する方法に関し、特にコストアップ
することなく自動的にバッテリ負荷の解放及び接続を行
なうＣＶＣＦ電源用バッテリ保護方法に関するものであ
る。

［従来の技術］ 一般に、プラント制御システムにおいては、ホスト計算
機及びホスト計算機への制御入力を行なう操作員（オペ
レータ）を中央監視室に配置し、無大状態で自動制御を
行なう制御用計算機を各プラント現場に配置し、ホスト
計算機及び制御用計算機の間を伝送回線で接続すること
により、中央監視室でプラント状態を監視できるように
なっている０例えば、鉄道運行管理システムの場合、無
人稼動する駅処理用の制御用計算機を各駅毎に配置し、
各制御用計算機からのステータス情報を中央監視室内の
ＣＲＴに表示している。

又、制御用計算機を駆動する電源としては、高品質の定
電圧定周波数電力を供給するＣＶＣＦ電源が用いられて
いるが、ＣＶＣＦ電源には出力変換用のインバータ、停
電補償用のバッテリ、異常時バイパス用のスイッチ等が
内蔵されており、特にバッテリの過放電による寿命劣化
を防止することが要求されている。

第４図は、例えば「電気と管理、（１９８８年３月号、
第２５頁〜第３５頁）の特集ｒＵＰｓの活用テクニック
」に記載された、従来のＣＶＣＦ電源を用いたプラント
制御システムを示すブロック図である。

図において、（１）は商用電源、（２）は商用電源（１
）に並列に設置された自家発電機、（３）は商用電源（
１）の一定時間以上の停電を検知する停電検知回路であ
る。　（４ａ）及び（４ｂ）は停電検知回路（３）から
の切換信号により互いに相補的に開閉される切換スイッ
チであり、常開（ａ接点）の切換スイッチ（４ａ）は自
家発電機（２）の出力端に接続され、常閉（ｂ接点）の
切換スイッチ（４ｂ）は商用電源（１）の出力端に接続
されている。

（５）は各切換スイッチ（４ｈ）及び（４ａ）を介して
商用電源（１）及び自家発電機（２）に接続されたＣ■
ＣＦ電源であり、−次（入力）側に挿入された遮断器（
５１）と、遮断器（５１）に接続された整流器（５２）
と、整流器（５２）の出力端に接続されたインバータ（
５３）と、整流器（５２）及びインバータ〈５３）の接
続点に接続されたバッテリ〈５４）と、整流器（５２）
とバッテリ（５４）との間に挿入された遮断器〈５５）
と、インバータ（５３）の出力端に接続された絶縁トラ
ンス（５６）と、絶縁トランス（５６）に接続された常
閉（ｂ接点）の切換スイッチ（５７）と、整流器（５２
）の入力端と切換スイッチ（５７）の出力端との間に並
列接続されて切換スイッチ（５７）と連動するバイパス
スイッチ（５８）と、マイクロ計算機からなり切換スイ
ッチ（５７）及びバイパススイッチ（５８）を開閉制御
するコントローラ（５９）とから構成されている。

バイパススイッチ（５８）は、特に図示しないが、切換
スイッチ（５７）に対して相補的に動作する常開（ａ接
点）のスイッチと、インバータ（５３）の出力と商用電
源（１）の出力との位相差をなくして同期させるサイリ
スタ回路とを備えている。コントローラ（５９）は、Ｃ
ＶＣＦ電源（５）の−次側及び二次側の電圧、インバー
タ（５３）の動作状態、バッテリ（５４）の充放電状態
等を示すステータス情報を監視しており、これらのステ
ータス情報に基づいて切換スイッチ（５７）及びバイパ
ススイッチ（５８）に対する切換信号を出力するように
なっている。

（６）はＣＶＣＦ電源（５）の負荷となる制御用計算機
であり、制御対象となる複数のプラント現場（図示せず
）毎にそれぞれ設置されている。又、制御用計算機（６
）は、任意のインタフェースや通信回線を介して、ＣＶ
ＣＦｇ源（５）内のコントローラ（５９）に接続されて
いる。

（７）はプラント現場から隔離された中央監視室に設置
されたホスト計算機、（８）は制御用計算機（６）及び
ホスト計算機（７）を接続して信号授受を行なうための
伝送回線である。（９）はホスト計算機〈７）に接続さ
れたコンソールであり、中央監視室内のオペレータが入
出力操作するためのキーボードと、ステータス情報等を
表示するＣＲＴとを備えている。

ホスト計算機（７）は、プラント現場毎の複数台の制御
用計算機（６）を統合したものであり、制御用計算機（
６）とは別系統の電源により駆動されており、制御用計
算機（６）がプラント現場の状況に応じて停止可能であ
るのに対し、有人監視下で２４時間連続運転されている
。

次に、第４図に示した従来のプラント制御システムの動
作について説明する。

通常は、図示したように、切換スイッチ（４ｂ）、（５
７）、遮断器（５１）及び（５５）が閉成されており、
切換スイッチ（４ａ）及びバイパススイッチ（５８）は
開放されている、従って、商用電源（１）からの交流出
力は、ＣＶＣＦ電源（５）内の整流器（５２）により直
流変換され、更にインバータ（５３）により定電圧定周
波数の交流出力に変換された後、絶縁トランス（５６）
を介して制御用計算機（６）に供給される。

又、ＣＶＣＦ電源（５）を監視しているコントローラ（
５９）は、−次側の入力状態、インバータ（５３）の動
作状態、二次側の出力状態（を圧及び周波数）、バッテ
リ（５４）の充放電状態、各種スイッチ状態、異常発生
等をステータス情報として常に出力しており、制御用計
算機（６）及び伝送回線（８）を介してホスト計算機（
７）に伝送する。これらのステータス情報は、制御用計
算機（６）の運転状態と共にコンソール（９）上のＣＲ
Ｔに表示され、これにより、中央監視室内のオペレータ
は、各プラント現場毎のＣＶＣＦ電源（５）及び制御用
計算機（６）の動作状態を知ることができる。

コントローラ（５９）は、ステータス情報に基づいて、
ＣＶＣＦｇ源（５）内の異常又は制御用計算機（６）に
対する過負荷状態等を判定すると、直ちに切換スイッチ
（５７）を開放すると共にバイパススイッチ（５８）を
閉成し、バイパス回路を形成して商用電源（１）の交流
出力を制御用計算機（６）に直接供給する。このとき、
バイパス回路は、制御用計算機（６）からみて給電が瞬
断することなく、且つ商用電源（１）及びインバータ（
５３）の各出力波層間に位相ずれが生じないように形成
される。

又、ＣＶＣＦ電源（５）の通常動作中にフローティング
充電されるバッテリ（５４）は、商用電源（１）に停電
（Ｉｌｌ停）が発生して整流器（５２）の出力がオフと
なったときに、インバータ（５３）を駆動して制御用計
算機（６）への給電を持続させる。このとき、バッテリ
（５４）の補償時間は５〜１０分程度であり、通常の瞬
停であればインバータ（５３）の動作を補償することが
できるが、保守点検等による長時間の計画停電に対して
は補償しきれず、バッテリ（５４）は過放電となってし
まう。

従って、計画停電時にバッテリ（５４）を保護するため
、自家発電機（２）が設けられており、商用電源（１）
の停電が一定時間以上継続した場合は、停電検知回路（
３）が切換信号を出力し、切換スイッチ（４ｂ）を開放
して商用電源（１）を切り離すと共に、切換スイッチ（
４ａ）を閉成して自家発電機（２）をＣＶＣＦｉｔ源（
５）に接続するようになっている。

これにより、インバータ（５３）は整流器（５２）を介
して駆動され、又、バッテリ（５４）はフローティング
充電されて過放電から保護される。しかし、保守点検の
たびにバッテリ（５４）の充放電を繰り、返すと、バッ
テリ（５４）の寿命が短くなるうえ、復電時にバッテリ
充電を含むピーク電流で遮断器（５１）が損傷するおそ
れがある。

これを防ぐため、保守点検時において、オペレータの手
動操作により遮断器（５１）及び（５５）等を開放し、
インバータ（５３）を停止させてバッテリ（５４）を負
荷から切り離す方法も実施されている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のＣＶＣＦ電源用バッテリ保護方法は以上のように
、計画停電時にバッテリ（５４）を保護するために、高
価な自家発電機（２）及び切換スイッチ（４ａ）、（４
ｂ）を設置すると、コストアップとなるうえバッテリ（
５４）の寿命劣化につながり、又、バッテリ（５４）を
手動操作で負荷から切り離そうとすると、多大な労力を
必要とするうえ信頼性に欠けるという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、コストアップを招くことなく計画停電時にバ
ッテリを確実に且つ自動的に負荷から切り離すことので
きるＣＶＣＦ電源用バッテリ保護方法を得ることを羽的
とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係るＣＶＣＦ電源用バッテリ保護方法は、制
御用計算機が、計画停電開始から一定時間前にインバー
タ停止指令をコントローラに伝送してインバータ給電か
らバイパス給電に切換え、計画停電終了から一定時間後
にインバータ運転指令をコントローラに伝送してバイパ
ス給電からインバータ給電に切換えるようにしたもので
ある。

［作用］ この発明においては、計画停電開始前にバッテリを自動
的に負荷から解放し、計画停電終了後にバッテリを自動
的に負荷に接続する。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例が適用されるプラント制御シス
テムを示すブロック図であり、図において、〈５＾）、
（５９Ａ）及び（６＾）は、ＣＶＣＦ電源（５）、コン
トローラ（５９）及び制御用計算機（６）にそれぞれ対
応しており、（１）及び（７）〜（９）は前述と同様の
ものである。

Ａは制御用計算機（６＾）からコントローラ（５９Ａ）
に伝送される制御指令、Ｂはコントローラ（５９Ａ　）
から制御用計算機（６＾）に伝送されるステータス情報
である。この場合、コントローラ（５９Ａ）と制御用計
算機（６＾）との間の情報授受は、例えばＰＩＯ（プロ
セス入出力装置）を用いたＤＩ（デジタル入力）及びＤ
Ｏ（デジタル出力）で行なわれており、制御用計算機（
６）及びコントローラ（５９）は、インバータ停止指令
及びインバータ運転指令からなる２点の接点信号により
結合されている。

Ｃはオペレータにより入力される計画停電情報であり、
伝送日ｍ１（８）を介してホスト計算機〈７）から制御
用計算機（６＾）に伝送されるようになっている。

第２図は計画停電時におけるインバータ給電及びバイパ
ス給電の時間変化を示すタイミングチャート図であり、
＾ｌ及び＾２は制御指令Ａに含まれるインバータ運転指
令及びインバータ停止指令、Ｂ１及びＢ２はステータス
情報Ｂに含まれるインバータ運転ステータス及びバイパ
ス給電ステータス、τは例えば数秒程度に設定された一
定時間、Ｔは数時間にわたる計画停電時間である。

第３図は計画停電時における制御用計算機（６＾）の動
作を示すフローチャート図であり、第３図（ａ）のステ
ップ８１〜Ｓ５は計画停電開始時のロジックシーケンス
、第３図（ｂ）のステップ８６〜Ｓ１０は計画停電終了
時のロジックシーケンスである。

次に、第１図〜第３図を参照しながら、この発明の一実
施例について説明する。尚、プラント制御システムの通
常動作については前述と同様なので、バッテリ保護動作
のみについて説明する。

まず、計画停電の詳細スケジュールが明確になった時点
で、中央監視室内のオペレータがコンソール（９）を操
作して計画停電情報Ｃを入力すると、この計画停電情報
Ｃは、伝送回線（８）を介してホスト計算機（７）から
制御用計算機（６＾）に入力され、制御用計算機（６＾
）内に記憶される。

通常動作においては、制御用計算機（６＾）からのイン
バータ運転指令＾Ｉによりコントローラ（５９Ａ＞は切
換スイッチ（５７）を開成しており、制御用計算機（６
＾）はインバータ給電の状態である。又、コントローラ
（５９Ａ＞はインバータ運転ステータスロ１を伝送して
いる。

制御用計算機（６＾）は、計画停電情報Ｃ内の計画停電
時刻と実時刻とを照合し、プラント現場における計画停
電を監視する（ステップＳ１）。

即ち、計画停電の開始から一定時間τ前の時刻ｔ１に達
したか否かを判定しくステップＳ２）、もし時刻１．に
達していなければステップＳ１に戻り、時刻ｔ、に達し
た時点で、インバータ運転指令＾１をオフにすると同時
にインバータ停止指令＾２を伝送する〈ステップＳ３）
。

これにより、コントローラ（５９Ａ）が切換スイッチ（
５））を開放すると共にバイパススイッチ（５８）を閉
成し、制御用計算機（６＾）はバイパス回路を介した商
用電源（１）により直接駆動される。即ち、計画停電の
開始から一定時間τ前の時刻ｔ、にインバータ（５３）
が停止してバイパス給電となり、バッテリ（５４）は負
荷から切り離されて解放される。又。

コントローラ（５９Ａ）から伝送されるステータス情報
Ｂは、インバータ運転ステータスＢ１がオフとなってバ
イパス給電ステータスＢ２に切換わる。

このとき、制御用計算機（６＾）は、ステータス情報Ｂ
を監視しくステップＳ４）、バイパス給電ステータスＢ
２に確実に切換わったか否かを判定しており（ステップ
Ｓ５）、もし切換わっていなければステップＳ４に戻り
、切換わったことを判定した時点で計画停電前のシーケ
ンス（第２図（ａ））を終了する。

時刻ｔ１から一定時閏τ後の計画停電開始時刻ｔ２にお
いて実際に停電になると、制御用計算機（６＾）への給
電が行なわれないので、計画停電時間Ｔの間は、バイパ
ス給電ステータスＢ２もオフとなる。

このとき、制御用計算機（６＾）は、ＰＩＯ及びり。

の出力状態をラッチし、電源オフとなっても出力状態を
保持する。

時刻ｔ、において計画停電が終了すると、商用電源（１
）の出力により制御用計算機（６＾）が再起動されてバ
イパス給電状態となるが、このときの電源投入により、
制御用計算機（６＾）は自動的にＩＰＬ（Ｉ　ｎ１ｔｉ
ａｌ　Ｐｒｏｇｒａｍ　Ｌｏａｄ）処理を行なう（ステ
ップＳ６）。

続いて、制御用計算機（６＾）は、ステータス情報Ｂを
監視して（ステップＳ））、実際にコントローラ（５９
Ａ）からバイパス給電ステータスＢ２が伝送され且つイ
ンバータ運転ステータスＢ１がオフであるか否かを判定
する（ステップＳ８）。

そして、バイパス給電ステータスＩ１２が伝送され且つ
インバータ運転ステータスＢ１がオフであることを判定
した場合、制御用計算機（６＾）は、計画停電終了時刻
し、から一定時間τ後の時刻ｔ４において、コントロー
ラ（５９Ａ）にインバータ運転指令＾１を伝送すると共
に、インバータ停止指令＾２をオフにして（ステップＳ
９）、計画停電終了時のシーケンス（第３図（ｂ））を
終了する。これにより、インバータ（５３）が再起動さ
れて、インバータ給電による通常動作に戻り、バッテリ
（５４）は負荷に自動的に接続される。

一方、ステップＳ８においてバイパス給電ステータスＢ
２の伝送及びインバータ運転ステータス旧のオフが確認
されない場合は、制御用計算機（６＾）とコントローラ
（５９Ａ）との間のインタフェース又はコントローラ（
５９Ａ）自体の異常と判定して異常処理を実行しくステ
ップ５１０）、異常終了する。

このように、計画停電時における負荷に対するバッテリ
（５４）の解放及び接続を、計画停電情報Ｃに基づいて
制御用計算機（６＾）が自動的に行なうので、第４図の
ような自家発電機（２）や切換スイッチ（４ａ）及び（
４ｂ）が不要となり、又、操作ミスもなく信頼性も向上
する。

尚、上記実施例では、制御用計算機（６＾）とコントロ
ーラ（５９Ａ）との間の情報授受を、ＰＩＯの接点信号
を用いたＤＩ及びＤｏで行なったが、Ｒ３２３２Ｃ等の
通信回線を用いたメツセージで行なってもよい、この場
合、制御用計算機（６＾）からコントローラ（５９Ａ）
へのメツセージには制御指令Ａが乗り、コントローラ（
５９Ａ）から制御用計算機（６＾）へのメツセージには
ステータス情報Ｂが乗ることになる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、制御用計算機が、計画
停電開始から一定時間前にインバータ停止指令をコント
ローラに伝送してインバータ給電からバイパス給電に切
換え、計画停電終了から一定時間後にインバータ運転指
令をコントローラに伝送してバイパス給電からインバー
タ給電に切換えるようにしたので、負荷に対するバッテ
リの解放及び接続をコストアップせずに確実且つ自動的
に行なうことのできるＣＶＣＦ電源用バッテリ保護方法
が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例が適用されるブラント制御
システムを示すブロック図、第２図はこの発明の一実施
例を説明するためのタイミングチャート図、第３図はこ
の発明の一実施例を説明するためのフローチャート図、
第４図は従来のプラント制御システムを示すブロック図
である。 （１）・・・商用電源　　　　（５＾）・・・ＣＶＣＦ
電源（６八）・・・制御用計算機　　（５３）・・・イ
ンバータ（５４）・・・バッテリ （５８）・・・バイパススイッチ （５９＾）・・・コントローラ ＾１・・・インバータ運転指令 ＾２・・・インバータ停止指令 Ｂ１・・・インバータ運転ステータス Ｂ２・・・バイパス給電ステータス Ｃ・・・計画停電情報　　　τ・・・一定時間Ｔ・・・
計画停電時間 尚、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 商用電源と制御用計算機との間に挿入されると共に、前
   記商用電源の出力を定電圧定周波数に変換するインバー
   タと、このインバータの入力端に接続されて前記商用電
   源の停電を補償するバッテリと、前記インバータに並列
   接続されたバイパススイッチと、前記バイパススイッチ
   を制御するコントローラとを備え、前記制御用計算機に
   定電圧定周波数の電力を供給するＣＶＣＦ電源内の前記
   バッテリの保護方法において、 前記制御用計算機は、 予め入力された計画停電情報に基づいて、計画停電の開
   始から一定時間前に、前記インバータを停止させるため
   のインバータ停止指令を前記コントローラに伝送して、
   前記インバータを介したインバータ給電から前記バイパ
   ススイッチを介したバイパス給電に切換え、前記計画停
   電の終了から一定時間後に、前記インバータを再起動す
   るためのインバータ運転指令を前記コントローラに伝送
   して、前記バイパス給電から前記インバータ給電に切換
   え、 前記計画停電の開始から一定時間前に前記バッテリを自
   動的に負荷から解放すると共に、前記計画停電の終了か
   ら一定時間後に前記バッテリを自動的に負荷に接続する
   ことを特徴とするＣＶＣＦ電源用バッテリ保護方法。