JPH0732547B2

JPH0732547B2 - Ｃｖｃｆ電源用バッテリ保護方法

Info

Publication number: JPH0732547B2
Application number: JP1032764A
Authority: JP
Inventors: 精作舘
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-02-14
Filing date: 1989-02-14
Publication date: 1995-04-10
Anticipated expiration: 2010-04-10
Also published as: JPH02214430A

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、無人状態で自動制御を
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。例えば、鉄道運行管理システムの場合、無
人稼働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伝送される列車の運行状況情報並び
にシステム構成機器の運転ステータス情報等を中央監視
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電源には出力交換用のインバータ、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「UPS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（4b）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CVCF電源
であり、一次（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（5
2）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（5
6）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、CVCF電
源（５）の一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（5
8）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、CVCF電
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係止可能で
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、CV
CF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、一次側の入力状態、インバータ（53）の動作状態、
二次側の出力状態（電圧及び周波数）、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CRT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、CV
CF電源（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
力波形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（瞬
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CVCF電源（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），（4b）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目的とす
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ると共に一定時間の間にアクセス停
止処理を行ない、計画停電の終了から一定時間のバイパ
ス給電の間にアクセス再開処理を行なうと共に計画停電
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、計画停電の開始から一定時間前にバッテリを自動的
に負荷から解放すると共に計画停電の終了から一定時間
後にバッテリを自動的に負荷に接続するようにしたもの
である。

［作用］この発明においては、計画停電開始の一定時間前に、イ
ンバータを停止させてバイパス給電に切換え且つ一定時
間の間にアクセス停止処理を行なうと共に、バッテリを
自動的に負荷から解放してバッテリの過放電を確実に防
止する。又、計画停電の終了から一定時間のバイパス給
電の間にアクセス再開処理を行なうと共に、計画停電の
終了から一定時間後にインバータを再起動してインバー
タ給電に切換え且つ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、（5A）、
（59A）及び（6A）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（6A）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（6A）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（6A）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DO（デジタル出力）で
行なわれており、制御用計算機（6A）及びコントローラ
（59A）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、
伝送回線（８）を介してホスト計算機（７）から制御用
計算機（6A）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、
A1及びA2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（6A）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S1〜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S6〜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、伝送回路（８）を介してホスト計算機（７）から
制御用計算機（6A）に入力され、制御用計算機（6A）内
に記憶される。

通常動作においては、制御用計算機（6A）からのインバ
ータ運転指令A1によりコントローラ（59A）は切換スイ
ッチ（57）を閉成しており、制御用計算機（6A）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B1を伝送している。

制御用計算機（6A）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（ステップS2）、もし時刻t₁に達して
いなければステップS1に戻り、時刻t₁に達した時点で、
インバータ運転指令A1をオフにすると同時にインバータ
停止指令A2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
7）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（6A）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t₁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（6A）は、ステータス情報Ｂを
監視し（スイッチS4）、バイパス給電ステータスB2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。尚、一定時間τの間において、
制御用計算機（6A）は、確実にアクセス停止処理を行な
うことができ、従って、アクセス中の停電によるディス
ク故障等を招くことはない。又、計画停電の開始から一
定時間τ前にバッテリ（54）が切り離されているので、
整流器（52）又はインバータ（53）への放電による過放
電を確実に防止することができる。

時刻t₁から一定時間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（6A）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
（6A）は、PIO及びDO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t₃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（6A）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（6A）は自動的にIPL（Initial Program Loa
d）処理を行なう（ステップS6）。これにより、計画停
電の終了から一定時間のバイパス給電の間に、制御用計
算機（6A）は、確実にアクセス再開処理を行なうことが
できる。

続いて、制御用計算機（6A）は、ステータス情報Ｂを監
視して（ステップS7）、実際にコントローラ（59A）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がオフであることを判定した場
合、制御用計算機（6A）は、計画停電終了時刻t₃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A1を伝送すると共に、インバータ停
止指令A2をオフにして（ステップS9）、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B2の
伝送及びインバータ運転ステータスB1のオフが確認され
ない場合は、制御用計算機（6A）とコントローラ（59
A）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（ステップS1
0）、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（6A）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（6A）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、RS232C等の通信回線を用いたメ
ッセージで行なってもよい。この場合、制御用計算機
（6A）からコントローラ（59A）へのメッセージには制
御指令Ａが乗り、コントローラ（59A）から制御用計算
機（6A）へのメッ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
換えると共に一定時間の間にアクセス停止処理を行な
い、計画停電の終了から一定時間のバイパス給電の間に
アクセス再開処理を行なうと共に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、計画停電の
開始から一定時間前にバッテリを自動的に負荷から解放
すると共に計画停電の終了から一定時間後にバッテリを
自動的に負荷に接続するようにしたので、計画停電時に
制御用計算機の故障及びバッテリの過放電を招くことな
く、又、負荷に対するバッテリの解放及び接続をコスト
アップせずに確実に且つ自動的に行なうことのできるCV
CF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プラント制御
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、（5A）……CVCF電源（6A）……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（59A）……コントローラ A1……インバータ運転指令 A2……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、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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ると共に、前
記一定時間の間にアクセス停止処理を行ない、前記計画停電の終了から一定時間の前記バイパス給電の
間にアクセス再開処理を行なうと共に、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。