JP2015213381A - 三相切替装置および三相切替システム - Google Patents

三相切替装置および三相切替システム Download PDF

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Abstract

【課題】無停電で信頼性の高い三相の切り替えを実現すること可能な三相切替装置を提供する。【解決手段】1以上の機器が低圧側に接続されるとともに三相配電線が高圧側に接続される三相切替装置は、三相配電線の3相のうちの2相にそれぞれ接続され、2相の組み合わせが互いに異なる複数の切替部と、複数の切替部を制御する制御部とを備える。複数の切替部の各々は、一方の相に接続された第1の開閉器と、他方の相に接続された第2の開閉器とを含む。第1および第2の開閉器の各々は、2相のうち対応する相に直列接続される第1のスイッチと、第1のスイッチに並列接続される、第2のスイッチおよび電流制限素子の直列体とを有する。制御部は、第1および第2の開閉器の各々における第1および第2のスイッチの開閉を制御することにより、1以上の機器が接続される相を切り替える。【選択図】図2

Description

本発明は、三相配電線の三相の切り替えを行なう三相切替装置、および三相切替システムに関する。
単相負荷は、高圧三相配電線の三相のうち任意の二相に接続されることから、単相負荷が特定の二相に集中して接続される場合がある。このような場合、三相負荷電流の不平衡が生じるため、電力設備の利用効率が低下したり、三相誘導モータなどの負荷に影響を及ぼしたりする。そこで、以下の技術のように、三相配電線の不平衡を抑制するために、一部の負荷の接続相の切り替えが行なわれている。
たとえば、特開平6−165389号公報には、三相配線線の三相切替え装置が開示されている。三相切替え装置は、三相配電線の各相の切断点と並列に開閉器を取り付けるとともに、各相の切断点よりも電源側の点と他相の切断点よりも負荷側の点との間に、開閉器の開路に引き続き高速で閉動作を行う無接点開閉器を取り付けている。
特開平6−165389号公報
しかしながら、特許文献1に開示された技術では、負荷の接続相の切り替えにより三相高圧配電線の不平衡を解消しようとしているが、負荷と切替前の相との間に接続された無接点開閉器を開放した後、負荷と切替後の相との間に接続された無接点開閉器を閉じているため、停電を避けることができていない。
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、無停電で信頼性の高い三相の切り替えを実現することが可能な三相切替装置、および三相切替システムを提供することを目的とする。
ある実施の形態に従うと、1以上の機器が低圧側に接続されるとともに三相配電線が高圧側に接続されており、1以上の機器が接続される三相配電線の相を切り替える三相切替装置が提供される。三相切替装置は、三相配電線の3相のうちの2相にそれぞれ接続され、当該接続されている2相の組み合わせが互いに異なる複数の切替部と、複数の切替部を制御する制御部とを備える。複数の切替部の各々は、高圧側に2相のうちの一方の相が接続された第1の開閉器と、2相のうちの他方の相と第1の開閉器における低圧側との間に接続された第2の開閉器とを含む。複数の切替部のそれぞれに対応する複数の第1の開閉器は、互いに異なる相に接続されている。複数の切替部のそれぞれに対応する複数の第2の開閉器は、互いに異なる相に接続されている。第1および第2の開閉器の各々は、2相のうち対応する相に直列接続される第1のスイッチと、第1のスイッチに並列接続される、第2のスイッチおよび電流制限素子の直列体とを有する。制御部は、第1および第2の開閉器の各々における第1および第2のスイッチの開閉を制御することにより、1以上の機器が接続される相を切り替える。
本発明によると、無停電で信頼性の高い三相の切り替えを実現することが可能となる。
三相配電線1における三相負荷電流の不平衡状態および平衡状態を説明するための図である。 実施の形態1に従う三相切替装置の構成を示す概略図である。 実施の形態1に従う制御部の制御方式の一例を説明するための図である。 実施の形態1に従う第1の開閉器の動作および第2の開閉器の動作を示すタイミングチャートである。 実施の形態1に従う制御部の制御方式の他の例を説明するための図である。 実施の形態1に従う三相切替装置を用いる利点を説明するための図である。 実施の形態2に従う三相切替装置の構成を示す概略図である。 実施の形態3に従う三相切替装置の構成を示す概略図である。 実施の形態3に従う制御部の制御方式の一例を説明するための図である。 実施の形態3に従う制御部の制御方式の他の例を説明するための図である。 実施の形態4に従う三相切替システムの全体構成を示す図である。 実施の形態5に従う三相切替システムの全体概要を示す図である。 実施の形態6に従う三相切替システムの構成を示す概略図である。 実施の形態7に従う三相切替装置の構成を示す概略図である。 実施の形態8に従う三相切替装置の構成を示す概略図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
[関連技術およびその課題]
まず、本発明の関連技術およびその関連技術における課題などについて説明する。
図1は、三相配電線1における三相負荷電流の不平衡状態および平衡状態を説明するための図である。具体的には、図1(a)は、三相負荷電流の不平衡状態を表わす図であり、図1(b)は、三相の切り替えにより三相負荷電流の不平衡を解消した状態を表わす図である。
図1(a)に示すように、単相機器100a〜100d(以下、総称するときは「単相機器100」という。)が、それぞれ変圧器7a〜7d(以下、総称するときは「変圧器7」という。)を介して三相配電線1の三相のうちの特定の二相(BC相)に集中して接続されている。そのため、BC相は、AB相およびCA相に比べて負荷電流が大きくなっていると考えられ、三相負荷電流の不平衡状態を招いている。
単相機器100の一例としては、100Vまたは200Vの電気機器や、近年家庭や小口需要家への設置が急速に普及している太陽光発電装置などの分散型電源がある。特に分散型電源は、家電機器などの通常の負荷よりも負荷容量が大きいことから、今後、三相負荷電流の不平衡状態をさらに招きやすくなることが予想される。そのため、三相負荷電流の不平衡状態が発生した場合であっても、これを解消または抑制するための仕組みがより一層重要となってきている。なお、単相機器100は、単一または複数の電気機器(または分散型電源)で構成されている。
たとえば、図1(b)のように、三相配電線1の負荷電流の不平衡を解消または抑制するために、単相機器100a〜100dのうち一部の単相機器の接続相を他の相に切り替えることが考えられる。図1(b)の例では、単相機器100c,100dの接続相を、BC相(図1(a)参照)からAB相に切り替えている。
上述の特開平6−165389号公報に開示された手法は、三相の切り替えを行なうものではあるが、瞬時停電が生じるため、コンピュータの揮発性メモリなどにおけるデータ消失、ネットワークの切断などの悪影響を及ぼす可能性があり、信頼性の高い手法とは言えない。
そこで、上述したような先行技術における課題を考慮して、本実施の形態に従う三相切替装置は、三相配電線の各相に複数の開閉器を接続し、これらの開閉器のスイッチングを適切に行なうことにより、無停電で単相機器の接続相の切り替えを行なう。
[実施の形態1]
<装置構成>
図2は、実施の形態1に従う三相切替装置200の構成を示す概略図である。
図2を参照して、三相切替装置200は、複数の機器50,51,52と三相配電線1との間に接続されている。具体的には、三相切替装置200の低圧側には機器50,51,52が接続され、高圧側には三相配電線1が接続されている。三相切替装置200は、機器50,51,52が接続される相を切り替え可能に構成されている。電力系統には、たとえば6.6kVの多数の三相配電線があり、三相配電線1は多数の三相配電線の中の任意の三相配電線である。
機器50,51,52は、それぞれ、変圧器を介して単相100Vあるいは単相200Vに降圧される電気機器、太陽光発電装置またはガスタービンなどの分散型電源、および6.6kVの電力を直接受電する産業用モータなどの電力機器を含む。機器50は、後述する三相切替装置200の切替部20y,20zを介して2相に接続される機器の総称であり、機器51は、切替部20x,20yを介して2相に接続される機器の総称であり、機器52は、切替部20z,20xを介して2相に接続される機器の総称である。
機器50,51,52は、それぞれ、上述した機器などのうち単一の電気機器(電力機器)または分散型電源で構成されていてもよいし、複数の電気機器および分散型電源から構成されていてもよい。
三相切替装置200は、切替部20x,20y,20z(以下「切替部20」とも総称する。)と、制御部40とを含む。切替部20x,20y,20zは、それぞれ第1の開閉器11x,11y,11z(以下「第1の開閉器11」とも総称する。)を含む。また、切替部20x,20y,20zは、それぞれ第2の開閉器12x,12y,12z(以下「第2の開閉器12」とも総称する。)を含む。
切替部20x,20y,20zの各々は、三相配電線1の3相(A相、B相、C相)のうちの2相にそれぞれ接続され、当該接続された2相の組み合わせが互いに異なっている。具体的には、切替部20xはA相およびC相に接続されており、切替部20yはB相およびA相に接続されており、切替部20zはC相およびB相に接続されている。
切替部20xにおいて、第1の開閉器11xは、高圧側(一次側)で切替部20xが接続された2相(A相、C相)のうちのA相に接続されており、低圧側(二次側)で機器51,52の一端に接続されている。また、第2の開閉器12xは、高圧側で切替部20xが接続された2相のうちのC相に接続されており、低圧側で第1の開閉器11xにおける低圧側(機器51,52の一端側)に接続されている。
切替部20yにおいて、第1の開閉器11yは、高圧側で切替部20yが接続された2相(B相、A相)のうちのB相に接続されており、低圧側で機器50の一端および機器51の他端に接続されている。また、第2の開閉器12yは、高圧側でA相に接続されており、低圧側で第1の開閉器11yにおける低圧側に接続されている。
切替部20zにおいて、第1の開閉器11zは、高圧側で切替部20zが接続された2相(C相、B相)のうちのC相に接続されており、低圧側で機器50,52の他端に接続されている。また、第2の開閉器12zは、高圧側でB相に接続されており、低圧側で第1の開閉器11zにおける低圧側に接続されている。
すなわち、切替部20x,20y,20zにそれぞれ対応する第1の開閉器11x,11y,11zは、互いに異なる相に接続されている。また、切替部20x,20y,20zにそれぞれ対応する第2の開閉器12x,12y,12zも、互いに異なる相に接続されている。
第1の開閉器11および第2の開閉器12の各々は、第1のスイッチ31と、第2のスイッチ32と、電流制限素子33とを含む。第1のスイッチ31は、切替部20が接続された2相のうちの対応する相に直列接続される。具体的には、第1の開閉器11x,11y,11zの各々の第1のスイッチ31は、それぞれA相、B相、C相に直列接続される。第2の開閉器12x,12y,12zの各々の第1のスイッチ31は、それぞれC相、A相、B相に直列接続される。
第2のスイッチ32と電流制限素子33とから構成される直列体は、第1のスイッチ31に並列接続される。なお、第1のスイッチ31、第2のスイッチ32、および電流制限素子33については、図面の見やすさを考慮して、代表して第1の開閉器11xのみ符号を図示している。
第1のスイッチ31および第2のスイッチ32は、双方向スイッチであり、かつ高速に開閉可能な無接点スイッチである。第1のスイッチ31および第2のスイッチ32は、両極性の半導体スイッチ、たとえば逆並列サイリスタ、トライアックで構成される。電流制限素子33は、抵抗体、またはリアクトルで構成される。
制御部40は、第1の開閉器11および第2の開閉器12の各々における第1のスイッチ31および第2のスイッチ32の開閉を制御する。制御部40は、後述する制御方式に従ってこれらのスイッチの開閉を制御することにより、機器50,51,52が接続されている相を他の相に切り替える。
制御部40は、回路等のハードウェア構成であってもよいし、図示しないCPU(Central Processing Unit)を含み、CPUがメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現される構成であってもよい。また、制御部40は、外部からの入力を受け付ける入力受付機能、外部との通信を行なう通信機能を有していてもよい。
<制御方式>
図3を参照しながら、制御部40の具体的な制御方式について説明する。
図3は、実施の形態1に従う制御部の制御方式の一例を説明するための図である。なお、図3には、説明の容易化のため、三相切替装置200の構成の一部および符号を図示しないが、これらは上述した図2のように構成されているものとする。これは、後述する図5でも同様である。
図3(a)に示すように、複数の第1の開閉器11x,11y,11zの各々の第1のスイッチ31が閉じており、他のスイッチは全て開放されている。その結果、第1の開閉器11が接続された相に機器50,51,52が接続されているとする。
具体的には、機器50は、第1の開閉器11yおよび11zがそれぞれ接続されたB相およびC相(BC相)に接続されている。機器51は、第1の開閉器11xおよび11yがそれぞれ接続されたA相およびB相(AB相)に接続されている。機器52は、第1の開閉器11zおよび11xがそれぞれ接続されたC相およびA相(CA相)に接続されている。なお、制御部40は、すべての第1および第2のスイッチの開閉状態を確認することにより、スイッチが図3(a)のような状態であることを把握することができる。
図3(b)に示すように、制御部40は、図3(a)の状態から、第2の開閉器12x,12y,12zの各々における第2のスイッチ32を閉じる。このとき、切替部20xにおいて、第1の開閉器11xの第1のスイッチ31と、第2の開閉器12xの直列体(第2のスイッチ32および電流制限素子33)とを介して電流のループ状態が形成される。同様に、他の切替部20y,20zにおいても電流のループ状態が形成される。
具体的には、A相から第1の開閉器11x、第2の開閉器12xを通過してC相にループ電流が流れる。B相から第1の開閉器11y、第2の開閉器12yを通過してA相にループ電流が流れる。C相から第1の開閉器11z、第2の開閉器12zを通過してB相にループ電流が流れる。第2の開閉器12の電流制限素子33は、このループ電流が過大にならないように調整する機能を有している。
続いて、図3(c)に示すように、図3(b)の状態から、制御部40は、第1の開閉器11x,11y,11zの各々における第1のスイッチ31を開放する(閉状態から開状態にする)。これにより、上述したループ電流は流れなくなり、第2の開閉器12の直列体を介して電力が機器50,51,52に供給される。
続いて、図3(d)に示すように、図3(c)の状態から、制御部40は、第2の開閉器12x,12y,12zの各々における第1のスイッチ31を閉じた後(開状態から閉状態にした後)、第2の開閉器12x,12y,12zの各々における第2のスイッチ32を開放する(閉状態から開状態にする)。これにより、電流経路から電流制限素子33を外した状態で、機器50,51,52に電力を供給することができる。
制御部40のこのような制御方式により、A相がC相に、B相がA相に、C相がB相に切り替えられる。具体的には、機器50が接続される2相(接続相)はBC相からAB相に切り替わり、機器51の接続相はAB相からCA相に切り替わり、機器52の接続相はCA相からBC相に切り替わる。
図4は、実施の形態1に従う第1の開閉器の動作および第2の開閉器の動作を示すタイミングチャートである。制御部40は、図4に示すタイミングチャートに従って、第1のスイッチ31および第2のスイッチ32のオンオフ制御を行なう。制御部40は、これらの一連のオンオフ制御を、内蔵されたタイマ、またはシーケンサなどにより予め定められた時間差で実行するように構成されている。
図4を参照して、制御部40は、第2の開閉器12x〜12zの第2のスイッチ32がオン(閉)状態のときに、第1の開閉器11x〜11zの第1のスイッチ31をオフ(開放)する。すなわち、機器50,51,52のそれぞれに第1の開閉器11および第2の開閉器12の両方を介して電力供給されるオーバーラップ時間t1が生じることから、各機器に対する一方の開閉器(第1の開閉器11)を介した電力供給を遮断しても、各機器には他方の開閉器(第2の開閉器12)を介して電力が供給される。そのため、当該オンオフ制御により各機器に対する電力供給が途切れることはなく、瞬時停電が発生することもない。
また、制御部40は、第2の開閉器12x〜12zの第1のスイッチ31がオン状態のときに、第2の開閉器12x〜12zの第2のスイッチ32をオフする。この場合、機器50,51,52のそれぞれに第2の開閉器12(における第1のスイッチ31および第2のスイッチ32の両方)を介して電力供給されるオーバーラップ時間t2が生じることから、瞬時停電を発生させることなく電力供給を継続できる。
次に、切替後の相を切替前の相に戻す場合の制御方式について説明する。具体的には、切替後のC相を切替前のA相に、切替後のA相を切替前のB相に、切替後のB相を切替前のC相に戻す場合の制御方式について説明する。
図5は、実施の形態1に従う制御部の制御方式の他の例を説明するための図である。なお、制御部40は、図4に示すタイミングチャートのように、第1のスイッチ31および第2のスイッチ32のオンオフ制御する場合には、オーバーラップ時間を設ける。
図5(a)に示すように、第2の開閉器12x,12y,12zの各々の第1のスイッチ31が閉じており、他のスイッチは全て開放されている。その結果、第2の開閉器12が接続された相に機器50,51,52が接続されている。具体的には、機器50は、第2の開閉器12y,12zがそれぞれ接続されたA相,B相に接続されている。機器51は、第2の開閉器12x,12yがそれぞれ接続されたC相,A相に接続されている。機器52は、第2の開閉器12x,12zがそれぞれ接続されたC相,B相に接続されている。すなわち、図5(a)の状態は、図3(d)の状態と同じである。
図5(b)に示すように、図5(a)の状態から、制御部40は、第1の開閉器11x,11y,11zの各々における第2のスイッチ32を閉じる。このとき、第2の開閉器12の第1のスイッチ31と第1の開閉器11の直列体とを介して電流のループ状態が形成される。
具体的には、C相から第2の開閉器12x、第1の開閉器11xを通過してA相にループ電流が流れる。A相から第2の開閉器12y、第1の開閉器11yを通過してB相にループ電流が流れる。B相から第2の開閉器12z、第1の開閉器11zを通過してC相にループ電流が流れる。
続いて、図5(c)に示すように、図5(b)の状態から、制御部40は、第2の開閉器12x,12y,12zの各々における第1のスイッチ31を開放する。これにより、上述したループ電流は流れなくなり、第1の開閉器11の直列体を介して電力が機器50,51,52に供給される。
続いて、図5(d)に示すように、図5(c)の状態から、制御部40は、第1の開閉器11x,11y,11zの各々における第1のスイッチ31を閉じた後、第1の開閉器11x,11y,11zの各々における第2のスイッチ32を開放する。
制御部40のこのような制御方式により、C相がA相に、A相がB相に、B相がC相に切り替えられる。すなわち、機器50が接続される2相(接続相)はAB相からBC相に切り替わり、機器51の接続相はCA相からAB相に切り替わり、機器52の接続相はBC相からCA相に切り替わり、切替前の接続相に戻される。
<その他>
上記では、三相切替装置200の低圧側に機器50,51,52が接続されている構成について説明したが、当該構成に限られない。たとえば、機器50,51が三相切替装置200の低圧側に接続され、機器52は接続されていない構成であってもよい。この場合、機器50,51について接続相の切り替えが行われる。また、機器50が三相切替装置200の低圧側に接続され、機器51,52は接続されていない構成であってもよい。この場合、機器50について接続相の切り替えが行われる。すなわち、三相切替装置200の低圧側に機器50,51,52のうちの1以上の機器が接続されていればよい。
<利点>
実施の形態1に従う三相切替装置200を利用すると、無停電で三相配電線の負荷電流の不平衡を解消、または抑制することが可能となる。
図6は、実施の形態1に従う三相切替装置を用いる利点を説明するための図である。
図6(a)および図6(b)は、それぞれ図1(a)および図1(b)に三相切替装置200x,200yを設けた概略図である。三相切替装置200x,200yは、実施の形態1に従う三相切替装置200と同じ構成および機能を有する。
図6を参照して、三相切替装置200xは、三相配電線1と変圧器7a,7bとの間に設けられ、三相切替装置200yは、三相配電線1と変圧器7c,7dとの間に設けられている。
図6(a)に示すように、複数の単相機器100がBC相に集中して接続されており、BC相が、AB相およびCA相に比べて負荷電流が大きくなっている場合であっても、三相切替装置200yがBC相からAB相に切り替え動作を行なうことで、無停電で図6(b)に示すように単相機器100c,100dの接続相を切り替えることができる。
このように、実施の形態1に従う三相切替装置を用いることにより、機器の接続相を、切り替え時に停電を伴うことなく切り替えて三相負荷電流の不平衡を抑制できる。また三相不平衡の抑制により、電力利用の効率の高い状態を信頼性良く保つことができる。
[実施の形態2]
実施の形態1では、機器50、機器51、および機器52の接続相のパターンは、それぞれBC相、AB相、CA相のパターンと、それぞれAB相、CA相、BC相のパターンとの2通りであった。実施の形態2では、当該2通りのパターンを含む6通りのパターンの接続相を実現することが可能な三相切替装置の構成について説明する。
<装置構成>
図7は、実施の形態2に従う三相切替装置202の構成を示す概略図である。なお、三相切替装置202の構成のうち、実施の形態1に従う三相切替装置200の構成と同じ構成についてはその詳細な説明は繰り返さない。
図7を参照して、三相切替装置202は、複数の機器50,51,52と三相配電線1との間に接続されている。具体的には、三相切替装置202の低圧側には機器50,51,52が接続され、高圧側には三相配電線1が接続されている。三相切替装置202は、機器50,51,52が接続される相を切り替え可能に構成されている。三相切替装置202は、切替部22x,22y,22z(以下「切替部22」とも総称する。)と、制御部42とを含む。
切替部22x,22y,22zは、それぞれ第1の開閉器61x,61y,61z(以下「第1の開閉器61」とも総称する。)を含む。切替部22x,22y,22zは、それぞれ第2の開閉器62x,62y,62z(以下「第2の開閉器62」とも総称する。)を含む。切替部22x,22y,22zは、それぞれ第3の開閉器63x,63y,63z(以下「第3の開閉器63」とも総称する。)を含む。
第1の開閉器61と実施の形態1に従う第1の開閉器11とは実質的に同じであり、第2の開閉器62と実施の形態1に従う第2の開閉器12とは実質的に同じである。そのため、実施の形態2に従う切替部22の構成は、実施の形態1に従う切替部20の構成に第3の開閉器63を追加したものに相当する。なお、第3の開閉器63は、第1のスイッチ31と、第2のスイッチ32と、電流制限素子33とを含む。なお、第1のスイッチ31と、第2のスイッチ32と、電流制限素子33については、図面の見やすさを考慮して、代表して第1の開閉器61xのみ符号を図示している。
複数の切替部22x,22y,22zは、三相配電線1の3相(A相、B相、C相)すべてに接続されている。具体的には、切替部22xにおいて、第1の開閉器61xは、高圧側で3相のうちのA相に接続されており、低圧側で機器51,52の一端に接続されている。第2の開閉器62xは、高圧側で3相のうちのB相に接続されており、低圧側で第1の開閉器61xにおける低圧側に接続されている。第3の開閉器63xは、高圧側で3相のうちのC相に接続されており、低圧側で第1の開閉器61xにおける低圧側に接続されている。
切替部22yにおいて、第1の開閉器61yは、高圧側で3相のうちのA相に接続されており、低圧側で機器50の一端および機器51の他端に接続されている。第2の開閉器62yは、高圧側で3相のうちのB相に接続されており、低圧側で第1の開閉器61yにおける低圧側に接続されている。第3の開閉器63yは、高圧側で3相のうちのC相に接続されており、低圧側で第1の開閉器61yにおける低圧側に接続されている。
切替部22zにおいて、第1の開閉器61zは、高圧側で3相のうちのA相に接続されており、低圧側で機器50,52の他端に接続されている。第2の開閉器62zは、高圧側で3相のうちのB相に接続されており、低圧側で第1の開閉器61zにおける低圧側に接続されている。第3の開閉器63zは、高圧側で3相のうちのC相に接続されており、低圧側で第1の開閉器61zにおける低圧側に接続されている。
第1の開閉器61x,61y,61zの各々の第1のスイッチ31はA相に直列接続され、第2の開閉器62x,62y,62zの各々の第1のスイッチ31はB相に直列接続され、第3の開閉器63x,63y,63zの各々の第1のスイッチ31はC相に直列接続される。
制御部42は、第1の開閉器61、第2の開閉器62および第3の開閉器63の各々における第1のスイッチ31および第2のスイッチ32の開閉を制御する。制御部42は、後述する制御方式に従って当該開閉を実行することにより、機器50,51,52が接続されている相を他の相に切り替える。
<制御方式>
実施の形態1に従う切替部20には三相配電線1の3相のうちの2相が接続されていたが、実施の形態2に従う切替部22には3相すべてが接続されている。具体的には、第1の開閉器61はA相に接続され、第2の開閉器62はB相に接続され、第3の開閉器63はC相に接続されている。そのため、制御部42の制御方式は、制御部40の制御方式とは若干異なる。
そこで、一例として、実施の形態2に従う制御部42が、実施の形態1に従う制御部40が実行する接続相の切り替えを実現する場合について考える。切替前の段階で、図7に示すように、第1の開閉器61x、第2の開閉器62yおよび第3の開閉器63zの第1のスイッチ31が閉じられており、他のスイッチは開放されている状態であるとする。この状態から、A相をC相に、B相をA相に、C相をB相に切り替える場合を考える。なお、制御部42は、図4に示すタイミングチャートのように、第1のスイッチ31および第2のスイッチ32のオンオフ制御する場合には、オーバーラップ時間を設ける。
制御部42は、切替部22xにおける第2の開閉器62x、切替部22yにおける第3の開閉器63y、および切替部22zにおける第1の開閉器61zの各スイッチ(第1のスイッチ31および第2のスイッチ32)を開放状態で固定する。すなわち、制御部42は、これらのスイッチについては開放したままで開閉制御を行なわない。
この場合、第1の開閉器61x(A相に接続)、第2の開閉器62y(B相に接続)および第3の開閉器63z(C相に接続)は、それぞれ実施の形態1に従う第1の開閉器11x、第1の開閉器11yおよび第1の開閉器11zとみなすことができる。また、第3の開閉器63x(C相に接続)、第1の開閉器61y(A相に接続)および第2の開閉器62z(B相に接続)は、それぞれ実施の形態1に従う第2の開閉器12x、第2の開閉器12yおよび第2の開閉器12zとみなすことができる。
そのため、上述した制御部40の第1の開閉器11x〜11z、第2の開閉器12x〜12zの各スイッチの制御方式と同じ制御方式により、制御部42は、第1の開閉器61xならびに第3の開閉器63x、第2の開閉器62yならびに第1の開閉器61y、および第3の開閉器63zならびに第2の開閉器62zの各スイッチの開閉を制御することにより、機器50,51,52の接続相を制御部40と同じように切り替えることができる。具体的には、制御部42が図3で説明した制御方式に従う場合には、機器50,51,52の接続相を、それぞれBC相、AB相、CA相に切り替えることができる。また、制御部42が図6で説明した制御方式に従う場合には、機器50,51,52の接続相を、それぞれAB相、CA相、BC相に戻すことができる。
また、図7に示す状態から、制御部42が、第3の開閉器63yおよび第2の開閉器62zの各々の第2のスイッチ32を閉じた後、第2の開閉器62yおよび第3の開閉器63zの第1のスイッチ31を開放する。そして、制御部42は、第3の開閉器63yおよび第2の開閉器62zの各々の第1のスイッチ31を閉じた後、第3の開閉器63yおよび第2の開閉器62zの各々の第2のスイッチ32を開放する。
これにより、機器50,51,52の接続相は、それぞれBC相からCB相、AB相からAC相、CA相からBA相に切り替わる。
このように、制御部42は、第1の開閉器61、第2の開閉器62、および第3の開閉器63の各々の第1のスイッチ31および第2のスイッチ32の開閉を制御することにより、各機器の一端および他端にA相、B相、C相の3相すべてを無停電で接続可能となる。そのため、機器50,51,52の接続相として、第1のパターン(AB相、BC相、CA相)、第2のパターン(AC相、CB相、BA相)、第3のパターン(BA相、AC相、CB相)、第4のパターン(BC相、CA相、AB相)、第5のパターン(CA相、AB相、BC相)、第6のパターン(CB相、BA相、AC相)の全6通りのパターンを実現することができる。
<その他>
実施の形態2においても、実施の形態1と同様に、三相切替装置202の低圧側に機器50,51,52が接続されている構成に限られない。具体的には、三相切替装置202の低圧側に機器50,51,52のうちの1以上の機器が接続されていればよい。
<利点>
実施の形態2によると、機器50〜52の接続相をある特定の相だけではなく、任意の相に無停電で切り替えることができる。そのため、実施の形態2に従う三相切替装置を用いることで、実施の形態1の利点に加えて、三相不平衡状態をより精度よく抑制または解消することができる。
[実施の形態3]
<装置構成>
図8は、実施の形態3に従う三相切替装置203の構成を示す概略図である。なお、三相切替装置203の構成のうち、実施の形態1に従う三相切替装置200の構成と同じ構成についてはその詳細な説明は繰り返さない。
図8を参照して、三相切替装置203は、複数の機器50,51,52と三相配電線1との間に接続されている。具体的には、三相切替装置203の低圧側には機器50,51,52が接続され、高圧側には三相配電線1が接続されている。三相切替装置203は、機器50,51,52が接続される相を切り替え可能に構成されている。
三相切替装置203は、切替部23x,23y,23z(以下「切替部23」とも総称する。)と、制御部43とを含む。切替部23x,23y,23zは、それぞれ第1の開閉器71x,71y,71z(以下「第1の開閉器71」とも総称する。)を含む。また、切替部23x,23y,23zは、それぞれ第2の開閉器72x,72y,72z(以下「第2の開閉器72」とも総称する。)を含む。複数の切替部23は、三相配電線1の3相(A相、B相、C相)のうちの2相にそれぞれ接続され、当該接続された2相の組み合わせが互いに異なっている。
切替部23xにおいて、第1の開閉器71xは、高圧側でA相に接続されており、低圧側で機器51,52の一端に接続されている。また、第2の開閉器72xは、高圧側でC相に接続されており、低圧側で第1の開閉器71xにおける低圧側(機器51,52側)に接続されている。
切替部23yにおいて、第1の開閉器71yは、高圧側でB相に接続されており、低圧側で機器50の一端および機器51の他端に接続されている。また、第2の開閉器72yは、高圧側でA相に接続されており、低圧側で第1の開閉器71yにおける低圧側に接続されている。
切替部23zにおいて、第1の開閉器71zは、高圧側でC相に接続されており、低圧側で機器50,52の他端に接続されている。また、第2の開閉器72zは、高圧側でB相に接続されており、低圧側で第1の開閉器71zにおける低圧側に接続されている。
つまり、実施の形態1と同様に、複数の第1の開閉器71x,71y,71zの接続相は互いに異なり、複数の第2の開閉器72x,72y,72zの接続相も互いに異なる。
第1の開閉器71および第2の開閉器72の各々は、第1のスイッチ31と、第2のスイッチ32と、電流制限素子33と、第3のスイッチ34とを含む。すなわち、これらの開閉器は、実施の形態1に従う第1の開閉器11(または第2の開閉器12)の構成に第3のスイッチ34を追加したものに相当する。なお、第1のスイッチ31と、第2のスイッチ32と、電流制限素子33と第3のスイッチ34については、図面の見やすさを考慮して、代表して第1の開閉器71xのみ符号を図示している。
第3のスイッチ34は、第1のスイッチ31および直列体に並列接続される。また、第3のスイッチ34は、有接点スイッチであり、第1のスイッチ31および第2のスイッチ32よりもオン抵抗が小さい。ただし、第3のスイッチ34は、有接点スイッチであるため、無接点スイッチである第1のスイッチ31および第2のスイッチ32よりも開閉速度は遅い。
制御部43は、第1の開閉器71および第2の開閉器72の各々における第1のスイッチ31、第2のスイッチ32および第3のスイッチ34の開閉を制御する。制御部43は、後述する制御方式に従って当該開閉を制御することにより、機器50,51,52が接続されている相を他の相に切り替える。
<制御方式>
図9を参照しながら、制御部43の具体的な制御方式について説明する。なお、制御部43は、第1のスイッチ31、第2のスイッチ32および第3のスイッチ34をオンオフ制御する場合には、図4で説明したようなオーバーラップ時間を設ける。
図9は、実施の形態3に従う制御部の制御方式の一例を説明するための図である。なお、図9には、説明の容易化および図面の見やすさのため、三相切替装置203の構成の一部および符号を図示しないが、これらは上述した図のように構成されているものとする。これは図10についても同じである。
図9(a)では、第1の開閉器71x,71y,71zの各々の第3のスイッチ34が閉じられ、他のスイッチは全て開放されている。このとき、第1の開閉器71が接続された相に機器50,51,52が接続されている。具体的には、機器50は、BC相に接続され、機器51はAB相に接続され、機器52はCA相に接続されている。
図9(b)に示すように、制御部43は、図9(a)の状態から、第1の開閉器71x,71y,71zの各々における第1のスイッチ31を閉じた後、第1の開閉器71x,71y,71zの各々における第3のスイッチ34を開放する。
続いて、図9(c)に示すように、制御部43は、図9(b)の状態から、第2の開閉器72x,72y,72zの各々における第2のスイッチ32を閉じる。このとき、切替部23xにおいて、第1の開閉器71xの第1のスイッチ31と、第2の開閉器72xの直列体とを介して電流のループ状態が形成される。同様に、他の切替部23y,23zにおいても電流のループ状態が形成される。
続いて、図9(d)に示すように、制御部43は、図9(c)の状態から、第1の開閉器71x,71y,71zの各々における第1のスイッチ31を開放する。これにより、上述したループ電流は流れなくなり、第2の開閉器12の直列体を介して電力が機器50,51,52に供給される。
続いて、図9(e)に示すように、制御部43は、図9(d)の状態から、第2の開閉器72x,72y,72zの各々における第1のスイッチ31を閉じた後、第2の開閉器72x,72y,72zの各々における第2のスイッチ32を開放する。これにより、電流経路から電流制限素子33を外した状態で、機器50,51,52に電力を供給することができる。
さらに、図9(f)に示すように、制御部43は、図9(e)の状態から、第2の開閉器72x,72y,72zの各々における第3のスイッチ34を閉じた後、第2の開閉器72x,72y,72zの各々における第1のスイッチ31を開放する。これにより、抵抗の小さい第3のスイッチ34を介して電流が流れるため、電力損失を小さくすることができる。
制御部43のこのような制御方式により、機器50の接続相はBC相からAB相に切り替わり、機器51の接続相はAB相からCA相に切り替わり、機器52の接続相はCA相からBC相に切り替わる。
次に、切替後の相を切替前の相に戻す場合の制御方式について説明する。具体的には、切替後のC相を切替前のA相に、切替後のA相を切替前のB相に、切替後のB相を切替前のC相に戻す場合の制御方式について説明する。
図10は、実施の形態3に従う制御部の制御方式の他の例を説明するための図である。なお、制御部43は、第1のスイッチ31、第2のスイッチ32および第3のスイッチ34をオンオフ制御する場合には、図4に示したようなオーバーラップ時間を設ける。
図10(a)に示すように、第2の開閉器72x,72y,72zの各々における第3のスイッチ34を介して、第2の開閉器72が接続された相に機器50,51,52が接続されている。すなわち、図10(a)の状態は、図9(f)の状態と同じである。
図10(b)に示すように、制御部43は、図10(a)の状態から、第2の開閉器72x,72y,72zの各々における第1のスイッチ31を閉じた後、第2の開閉器72x,72y,72zの各々における第3のスイッチ34を開放する。続いて、図10(c)に示すように、制御部43は、図10(b)の状態から、第1の開閉器71x,71y,71zの各々における第2のスイッチ32を閉じる。このとき、切替部23x,23y,23zにおいて電流のループ状態が形成される。
続いて、図10(d)に示すように、制御部43は、図10(c)の状態から、第2の開閉器72x,72y,72zの各々における第1のスイッチ31を開放する。続いて、図10(e)に示すように、制御部43は、図10(d)の状態から、第1の開閉器71x,71y,71zの各々における第1のスイッチ31を閉じた後、第1の開閉器71x,71y,71zの各々における第2のスイッチ32を開放する。
そして、図10(f)に示すように、制御部43は、図10(e)の状態から、第1の開閉器71x,71y,71zの各々における第3のスイッチ34を閉じた後、第1の開閉器71x,71y,71zの各々における第1のスイッチ31を開放する。
制御部43は、上記のような制御方式により、各機器の接続相を、切替前の接続相に戻すことができる。
<その他>
実施の形態3においても、実施の形態1と同様に、三相切替装置203の低圧側に機器50,51,52が接続されている構成に限られない。具体的には、三相切替装置203の低圧側に機器50,51,52のうちの1以上の機器が接続されていればよい。
<利点>
実施の形態3によると、抵抗の小さいスイッチを介して各機器に電力を供給することができる。そのため、実施の形態3に従う三相切替装置を用いることで、実施の形態1の利点に加えて、電力損失を小さくすることができる。
[実施の形態4]
実施の形態4では、実施の形態1〜3に従う三相切替装置を利用した三相切替システムについて説明する。
図11は、実施の形態4に従う三相切替システム1000の全体構成を示す図である。図11に示すように、電力系統には、図11に示すように多数の三相配電線1〜1nがあるが、説明の容易化のため、多数の三相配電線の中の任意の三相配電線1について説明する。
三相切替システム1000は、複数の変圧器7と、検出器3と、送信機4と、通信ネットワーク5と、監視装置6と、高圧側変圧器2と、送受信機8x,8y,8z(以下「送受信機8」とも総称する。)と、検出器9x,9y,9z(以下「検出器9」とも総称する。)と、三相切替装置500x,500y,500z(以下「三相切替装置500」とも総称する。)と、単相機器100a,100b,100cとを含む。なお、三相配電線1〜1nは、さらに高圧の系統電源から高圧側変圧器2を介して電力供給される。
また、三相切替装置500x,500y,500zの各々の低圧側には1以上の単相機器が接続され、高圧側には三相配電線1が接続されている。三相切替装置500x,500y,500zの各々は、1以上の単相機器が接続される相を切り替え可能に構成されている。なお、三相切替装置500x,500y,500zの各々は、上述した実施の形態1に従う三相切替装置200の構成および機能を有するものとする。
検出器3は、三相配電線1の三相負荷における各相電流、各相電圧、または各相電力を検出する。検出器3は、たとえば、三相配電線1の三相負荷電流における各相電流を検出する相電流検出器、三相負荷電圧における各相電圧を検出する相電圧検出器、または三相負荷電力における各相電力を検出する相電力検出器で構成される。
送信機4は、通信ネットワーク5を介して、検出器3において検出された検出結果(各相電流、各相電圧または各相電力)を監視装置6に送信する。
検出器9x,9y,9zは、それぞれ三相切替装置500x,500y,500zの低圧側(単相機器100側)に設けられる。検出器9は、三相切替装置500x,500y,500zの低圧側の電流、電圧または電力を検出する。検出器9は、たとえば、低圧側に流れる電流を検出する電流検出器、低圧側に印加される電圧を検出する電圧検出器、または低圧側に供給される電力を検出する電力検出器で構成される。なお、検出器9x,9y,9zは、それぞれ三相切替装置500x,500y,500zの高圧側に設けられていてもよい。この場合、検出器9は、高圧側に流れる電流を検出する電流検出器、高圧側に印加される電圧を検出する電圧検出器、または高圧側に供給される電力を検出する電力検出器で構成される。
送受信機8x,8y,8zは、それぞれ検出器9x,9y,9zにより検出された検出結果(三相切替装置500x,500y,500zの低圧側電力など)を監視装置6に送信する。
監視装置6は、通信機能を有し、通信ネットワーク5および送受信機8を介して、三相切替装置500と通信可能に構成されている。監視装置6は、周知のコンピュータで構成される。典型的には、監視装置6は、演算装置、記憶装置、入出力装置などのハードウェア資源を有し、演算装置が記憶装置に記憶されたプログラムを読み出し実行することで、後述する機能を発揮する。
具体的には、監視装置6は、検出器3において検出された各相電力(各相電流または各相電圧)と、検出器9により検出された低圧側の電力(電流または電圧)とに基づいて、複数の三相切替装置500の中から切り替え対象となる三相切替装置を選択し、当該選択された三相切替装置に対して切り替え先の相(切替先相)を指示する。詳細には、監視装置6は、通信ネットワーク5および送受信機8を介して、切替先相を示す切替情報を当該選択された三相切替装置に送信する。三相切替装置の制御部は、監視装置6から指示された切替先相に基づいて、単相機器100が接続される相の切り替えを実行する。
ここで、切り替え対象の三相切替装置500の選択方式と、切替先相の決定方式について、具体例を挙げて説明する。ここでは、説明の容易化のため、監視装置6が三相配電線1のAB相、BC相、およびCA相の負荷量(電力量)を平均化して三相不平衡を解消する場合について説明する。また、監視装置6は、検出器3により検出された各相電力に基づいて、三相配電線1のAB相、BC相、およびCA相にそれぞれ接続される単相機器100の負荷量を把握しているものとする。
まず、監視装置6は、切り替え前の段階において、三相配電線1のAB相における負荷量が−6kwであり、BC相における負荷量が4kwであり、CA相における負荷量が−4kwであると把握しているとする。なお、AB相およびCA相における負荷量の値が負になっている理由は、AB相およびCA相に接続される機器の中に太陽発電装置などの分散電源が含まれており、消費電力量より発電量の方が多くなっているからである。
また、監視装置6は、検出器9により検出された電力に基づいて、三相切替装置500の低圧側の負荷量を把握することができる。たとえば、監視装置6は、切り替え前の段階で、三相切替装置500xの低圧側において、AB相に接続されている単相機器100aの負荷量が4kw、BC相に接続されている単相機器100bの負荷量が8kw、CA相に接続されている単相機器100cの負荷量が2kwであると把握しているとする。
ここで、三相切替装置500xが、A相をC相に、B相をA相に、C相をB相に切り替えた場合には、負荷量が4kwである単相機器100aはCA相に接続され、負荷量が8kwである単相機器100bはAB相に接続され、負荷量が2kwである単相機器100cはBC相に接続されることになる。その結果、三相切替装置500xの低圧側においては、切替前後で、AB相の負荷量が+4kw、BC相の負荷量が−6kw、CA相の負荷量が+2kwとなる。
そのため、切替前の三相配電線1のAB相の負荷量(−6kw)、BC相の負荷量(4kw)、およびCA相の負荷量(−4kw)を考慮すると、三相切替装置500xの上記切替により、三相配電線1のAB相、BC相、CA相ともに負荷量がすべて−2kwとなることから、三相負荷量が平均化され、三相不平衡が解消されることになる。
そこで、監視装置6は、三相配電線1の三相不平衡を解消するために、三相切替装置500xに対して、A相をC相に、B相をA相に、C相をB相に切り替えるように指示する。三相切替装置500xは、当該切替指示を受信すると、上述した制御方式に従って、A相をC相に、B相をA相に、C相をB相に切り替える。監視装置6は、三相切替装置500xから切り替えが終了したことを示す終了通知を受信すると、検出器3で検出される各相電力を送信機4および通信ネットワーク5を介して受信して、三相不平衡が解消されたことを確認することができる。
上記では、監視装置6は、三相の負荷量(電力量)を平均化するように切り替える場合について説明したが、これに限られない。たとえば、検出器3で検出された各相電流と検出器9で検出された電流とに基づいて、三相の負荷電流を平均化するように切り替えてもよいし、検出器3で検出された各相電圧と検出器9で検出された電圧とに基づいて、三相の負荷電圧を平均化するように切り替えてもよい。
上記では、三相切替装置500が実施の形態1に従う三相切替装置200の構成および機能を有する場合について説明した。しかしながら、三相切替装置500は、実施の形態2に従う三相切替装置202の機能および構成を有していてもよいし、実施の形態3に従う三相切替装置203の機能および構成を有していてもよい。
<利点>
実施の形態4では、監視装置が複数の三相切替装置のうちどの三相切替装置を切り替え対象とし、またどの相に切り替えれば三相不平衡を抑制または解消することができるのかを判断することができる。そのため、三相配電線の各2相(AB相、BC相、CA相)に接続される機器の負荷量が変動しても、迅速にかつ適切に三相不平衡状態を解消することが可能となる。
[実施の形態5]
実施の形態5では、実施の形態4に従う三相切替システムの変形例について説明する。図12は、実施の形態5に従う三相切替システムの全体概要を示す図である。実施の形態5に従う三相切替システム1100は、実施の形態4に従う三相切替システム1000における三相配電線1が、三相配電線1の区分開閉器などにより複数の区分に分割されている構成である。そのため、三相切替システム1100の構成のうち、三相切替システム1000と同じ構成についてはその詳細な説明は繰り返さない。
図12を参照して、三相配電線1は、複数の区分1x,1y,1zを有している。具体的には、三相配電線1は複数の区分開閉器400x,400y,400zにより複数の区分1x、1y、1zに分割されて管理されている。また、図12では、区分1xに三相切替装置500xが設けられており、区分1yに三相切替装置500yが設けられている例を示している。
検出器3x,3y,3zは、それぞれ区分1x、1y、1zの各相電流(または、各相電圧、各相電力)を検出する。また、送信機4x,4y,4zは、それぞれ検出器3x,3y,3zにより検出された区分ごとの検出結果を監視装置6に送信する。
このように、三相切替システム1100では、監視装置6は、区分1x,1y,1zごとに設けられた検出器3x,3y,3zにより検出された各相電流などを把握することができるため、区分ごとに三相不平衡状態を監視することができる。
具体的には、監視装置6は、各々の検出器3の検出結果と検出器9の検出結果とに基づいて、区分ごとに設けられた三相切替装置500の中から切り替え対象となる三相切替装置を選択し、当該選択された三相切替装置に切替相を指示する。つまり、監視装置6は、区分1x,1y,1zのそれぞれの負荷量に基づいて、三相配電線1の全体の負荷量を平均化するように切替対象の三相切替装置500に切替相を指示する。これにより、実施の形態4と同様に、三相配電線1の全体の三相不平衡を解消(または抑制)することができる。
また、区分ごとに複数の三相切替装置500が設けられている場合には、監視装置6は、区分内での三相不平衡を解消することもできる。たとえば、区分1xに複数の三相切替装置500が設けられている場合を想定する。この場合、監視装置6は、検出器3xの検出結果と検出器9xの検出結果とに基づいて、三相配電線1の区分1xの負荷量を平均化するように、当該区分1xに設けられた複数の三相切替装置500の中から切り替え対象となる三相切替装置を選択し、当該選択された三相切替装置に切替相を指示する。これにより、区分1x内での三相不平衡を解消することもできる。
<利点>
実施の形態5によると、実施の形態4の利点に加えて、各相の偏りを区分単位で把握することができるため、電流系統の異常時において別ルートから電力を融通するときに、区分単位で電力の融通可否を判断できる。また、区分ごとに三相不平衡を抑制でき、より細かい地域別に各相の偏りを抑制することができる。
[実施の形態6]
図13は、実施の形態6に従う三相切替システム1200の構成を示す概略図である。
図13を参照して、三相切替システム1200は、三相配電線1,10と、三相切替装置301,302と、機器50,51,52とを含む。三相配電線1と三相配電線10とは、互いに異なる系統の三相配電線である。
三相切替装置301は、機器50,51,52と三相配電線1との間に接続されている。具体的には、三相切替装置301の低圧側には機器50,51,52が接続され、高圧側には三相配電線1が接続されている。三相切替装置301は、三相配電線1の3相のうちの互いに異なる相にそれぞれ接続される第1の開閉器81x,81y,81zを含む。
具体的には、第1の開閉器81xは、高圧側でA相に接続されており、低圧側で機器51,52の一端に接続されている。第1の開閉器81yは、高圧側でB相に接続されており、低圧側で機器50の一端および機器51の他端に接続されている。第1の開閉器81zは、高圧側でC相に接続されており、低圧側で機器50,52の他端に接続されている。
三相切替装置302は、機器50,51,52と三相配電線10との間に接続されている。具体的には、三相切替装置302の低圧側には機器50,51,52が接続され、高圧側には三相配電線10が接続されている。三相切替装置302は、三相配電線10の3相のうちの互いに異なる相にそれぞれ接続される第2の開閉器82x,82y,82zを含む。すなわち、三相切替装置302は、三相切替装置301における複数の第1の開閉器81x,81y,81zのそれぞれに対応する複数の第2の開閉器82x,82y,82zを有している。
第2の開閉器82xは、高圧側でC相に接続されており、低圧側で対応する第1の開閉器81xにおける低圧側(機器51,52の一端側)に接続されている。第2の開閉器82yは、高圧側でA相に接続されており、低圧側で対応する第1の開閉器81yにおける低圧側に接続されている。第1の開閉器81zは、高圧側でB相に接続されており、低圧側で対応する第1の開閉器81zにおける低圧側に接続されている。
第1の開閉器81および第2の開閉器82の各々は、第1のスイッチ31と、第2のスイッチ32と、電流制限素子33とを含む。第1のスイッチ31は、対応する相に直列接続される。具体的には、第1の開閉器81x,81y,81zの各々の第1のスイッチ31は、それぞれ三相配電線1のA相、B相、C相に直列接続される。第2の開閉器82x,82y,82zの各々の第1のスイッチ31は、それぞれ三相配電線10のC相、A相、B相に直列接続される。
第2のスイッチ32と電流制限素子33とから構成される直列体は、第1のスイッチ31に並列接続される。なお、第1のスイッチ31と、第2のスイッチ32と、電流制限素子33については、図面の見やすさを考慮して、代表して第1の開閉器81xおよび第2の開閉器82xのみ符号を図示している。
制御装置350は、第1の開閉器81および第2の開閉器82の各々における第1のスイッチ31および第2のスイッチ32の開閉を制御する。制御装置350は、実施の形態1に従う制御部40と同様な制御を実行することで、機器50,51,52の接続相を切り替える。
具体的には、制御装置350は、第1の開閉器81x,81y,81zについては、制御部40が第1の開閉器11x,11y,11zに対して実行する開閉制御と同じ開閉制御を行なう。制御装置350は、第2の開閉器82x,82y,82zについては、制御部40が第2の開閉器12x,12y,12zに対して実行する開閉制御と同様の開閉制御を行なう。
これにより、三相配電線1のA相,B相,C相が、それぞれ三相配電線10のC相,A相,B相に切り替わる。具体的には、機器50の接続相は三相配電線1のBC相から三相配電線10のAB相に切り替わり、機器51の接続相は三相配電線1のAB相から三相配電線10のCA相に切り替わり、機器52の接続相は三相配電線1のCA相から三相配電線10のBC相に切り替わる。
上記では、三相配電線1のA相,B相,C相が、それぞれ三相配電線10のC相,A相,B相に切り替える場合について例示したが、切替方式はこれに限られない。たとえば、三相配電線1のA相,B相,C相が、それぞれ三相配電線10のB相,C相,A相に切り替えられる場合であってもよい。
また、三相配電線1の3相のうちの2相のみを三相配電線10の2相に切り替える場合であってもよい。たとえば、三相配電線1のA相,B相をそれぞれ三相配電線10のB相,A相に、三相配電線1のB相,C相をそれぞれ三相配電線10のC相,B相に、三相配電線1のC相,A相を、それぞれ三相配電線10のA相,C相に切り替える場合であってもよい。
また、上記では、実施の形態1に従う三相切替装置200の構成に基づいて実施の形態6を説明したが、これに限られない。たとえば、実施の形態2に従う三相切替装置202の第1、第2および第3の開閉器をそれぞれ異なる系統の三相配電線に接続する構成であってもよいし、実施の形態3に従う三相切替装置203の第1、第2の開閉器をそれぞれ異なる系統の三相配電線に接続する構成であってもよい。
<その他>
実施の形態6においても、実施の形態1と同様に、三相切替装置301,302の低圧側に機器50,51,52が接続されている構成に限られない。具体的には、三相切替装置301,302の低圧側に機器50,51,52のうちの1以上の機器が接続されていればよい。
<利点>
実施の形態6によると、第1の三相配電線に接続されている機器により三相不平衡が発生している場合に、異なる系統の三相配電線に機器を接続し直すことにより第1の三相配電線の三相不平衡を解消または抑制することができる。
[実施の形態7]
上述した実施の形態1〜3では、三相切替装置が3つの切替部を含む構成について説明したが、実施の形態7では三相切替装置が2つの切替部を含む構成について説明する。
<装置構成>
図14は、実施の形態7に従う三相切替装置204の構成を示す概略図である。
図14を参照して、三相切替装置204は、機器50と三相配電線1との間に接続されている。具体的には、三相切替装置204の低圧側には機器50が接続され、高圧側には三相配電線1が接続されている。三相切替装置200は、機器50が接続される相を切り替え可能に構成されている。
三相切替装置204は、切替部20y,20zと、制御部40とを含む。すなわち、三相切替装置204は、実施の形態1に従う三相切替装置200から切替部20xを除いた構成に相当する。そのため、三相切替装置204の構成のうち、実施の形態1に従う三相切替装置200の構成と同じ構成についてはその詳細な説明は繰り返さない。
切替部20yにおいて、第1の開閉器11yは、高圧側で切替部20yが接続された2相(B相、A相)のうちのB相に接続されており、低圧側で機器50の一端に接続されている。また、第2の開閉器12yは、高圧側でA相に接続されており、低圧側で第1の開閉器11yにおける低圧側に接続されている。
切替部20zにおいて、第1の開閉器11zは、高圧側で切替部20zが接続された2相(C相、B相)のうちのC相に接続されており、低圧側で機器50の他端に接続されている。また、第2の開閉器12zは、高圧側でB相に接続されており、低圧側で第1の開閉器11zにおける低圧側に接続されている。
制御部40は、図3で説明した制御方式と同じ制御方式を用いて、第1の開閉器11y,11zおよび第2の開閉器12y,12zを開閉することにより、機器50の接続相をBC相(図14の状態)からAB相に切り替えることができる。なお、上述したように、制御部40は、機器50の接続相をAB相からBC相に戻すこともできる。
これにより、たとえば、図6(a)に示すように複数の単相機器100がBC相に集中して接続されている場合であっても、三相切替装置200x,200yとして三相切替装置204を採用して、三相切替装置204がBC相からAB相に切り替え動作を行なうことで、無停電で図6(b)に示すように単相機器100c,100dの接続相を切り替えることができる。
また、切替部20y,20zの各々は、三相配電線1の3相(A相、B相、C相)のうちの2相にそれぞれ接続され、当該接続された2相の組み合わせが互いに異なっていればよいため、機器50の接続相の切り替えパターンは上記のパターンに限られない。
たとえば、第1の開閉器11y,11zをそれぞれB相,C相に接続し、第2の開閉器12y,12zをそれぞれC相,A相に接続している場合には、三相切替装置204は機器50の接続相をBC相からCA相(または、CA相からBC相)に切替可能である。
また、三相切替装置204は、第1の開閉器11y,11zをそれぞれA相,B相に接続し、第2の開閉器12y,12zをそれぞれC相,A相に接続している場合には、三相切替装置204は機器50の接続相をAB相からCA相(または、CA相からAB相)に切替可能である。
上記では、三相切替装置204として、実施の形態1に従う三相切替装置200における切替部20が2つになった構成について説明した。しかしながら、実施の形態2に従う三相切替装置202の切替部22が2つになった構成、および実施の形態3に従う三相切替装置203の切替部23が2つになった構成においても、実施の形態2および3で説明した制御方式と同様の制御方式により機器50の接続相を切替可能である。
<利点>
実施の形態7によると、無停電で三相配電線の負荷電流の不平衡を解消、または抑制することができるとともに、三相切替装置の小型化、低コスト化を図ることができる。
[実施の形態8]
上述した実施の形態7では、三相切替装置が2つの切替部を含む構成について説明したが、実施の形態8では三相切替装置が1つの切替部を含む構成について説明する。
<装置構成>
図15は、実施の形態8に従う三相切替装置205の構成を示す概略図である。
図15を参照して、三相切替装置205は、機器50と三相配電線1との間に接続されている。具体的には、三相切替装置205の低圧側には機器50が接続され、高圧側には三相配電線1が接続されている。三相切替装置205は、機器50が接続される相を切り替え可能に構成されている。
三相切替装置205は、切替部20yと、制御部40とを含む。すなわち、三相切替装置205は、実施の形態1に従う三相切替装置200から切替部20xおよび切替部20zを除いた構成に相当する。そのため、三相切替装置205の構成のうち、実施の形態1に従う三相切替装置200の構成と同じ構成についてはその詳細な説明は繰り返さない。
切替部20yは、三相配電線の3相のうち、機器50(の一端)が接続されているC相以外の残りの2相(B相、A相)にそれぞれ接続される。具体的には、切替部20yにおいて、第1の開閉器11yは、高圧側で切替部20yが接続された2相のうちのB相に接続されており、低圧側で機器50の他端に接続されている。また、第2の開閉器12yは、高圧側でA相に接続されており、低圧側で第1の開閉器11yにおける低圧側に接続されている。
制御部40は、図3で説明した制御方式と同じ制御方式を用いて、第1の開閉器11yおよび第2の開閉器12yを開閉することにより、機器50の接続相をBC相(図15の状態)からAC相に切り替えることができる。なお、制御部40は、機器50の接続相をAC相からBC相に戻すこともできる。
また、切替部20yは、三相配電線1の3相(A相、B相、C相)のうち、機器50が接続されている1相以外の残りの2相に接続されていればよいため、接続相の切り替えパターンは上記のパターンに限られない。
たとえば、機器50の一端をA相に接続し、第1の開閉器11yおよび第2の開閉器12yをそれぞれB相、C相に接続している場合には、三相切替装置205は機器50の接続相をBA相からCA相(またはCA相からBA相)に切り替え可能である。同様に、機器50の一端をB相に接続し、第1の開閉器11yおよび第2の開閉器12yをそれぞれA相、C相に接続している場合には、三相切替装置205は機器50の接続相をAB相からCB相(またはCB相からAB相)に切り替え可能である。
上記では、三相切替装置205として、実施の形態1に従う三相切替装置200における切替部20が1つになった構成について説明した。しかしながら、実施の形態3に従う三相切替装置203の切替部23が1つになった構成においても、実施の形態3で説明した制御方式と同様の制御方式により機器50の接続相を切替可能である。
<利点>
実施の形態8によると、無停電で三相配電線の負荷電流の不平衡を解消、または抑制することができるとともに、実施の形態7と比較して三相切替装置の小型化、低コスト化をより促進することができる。
[その他の実施の形態]
上述の実施の形態として例示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能である。
また、上述した実施の形態において、他の実施の形態で説明した処理や構成を適宜採用して実施する場合であってもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1,10 三相配電線、1x,1y,1z 区分、2 高圧側変圧器、3x,3y,3z 検出器、4x,4y,4z 送信機、5 通信ネットワーク、6 監視装置、7a,7b,7c,7d 変圧器、8x,8y,8z 送受信機、9x,9y,9z 検出器、11x,11y,11z,61x,61y,61z,71x,71y,71z,81x,81y,81z 第1の開閉器、12x,12y,12z,62x,62y,62z,72x,72y,72z,82x,82y,82z 第2の開閉器、20x,20y,20z,22x,22y,22z,23x,23y,23z 切替部、31 第1のスイッチ、32 第2のスイッチ、33 電流制限素子、34 第3のスイッチ、40,42,43 制御部、50,51,52 機器、63x,63y,63z 第3の開閉器、100a,100b,100c,100d 単相機器、200x,200y,202,203,204,205,301,302,500x,500y,500z 三相切替装置、350 制御装置、400x,400y,400z 区分開閉器、1000,1100,1200 三相切替システム。

Claims (13)

  1. 1以上の機器が低圧側に接続されるとともに三相配電線が高圧側に接続されており、前記1以上の機器が接続される前記三相配電線の相を切り替える三相切替装置であって、
    前記三相配電線の3相のうちの2相にそれぞれ接続され、前記接続されている2相の組み合わせが互いに異なる複数の切替部と、
    前記複数の切替部を制御する制御部とを備え、
    前記複数の切替部の各々は、
    高圧側に前記2相のうちの一方の相が接続された第1の開閉器と、
    前記2相のうちの他方の相と、前記第1の開閉器における低圧側との間に接続された第2の開閉器とを含み、
    前記複数の切替部のそれぞれに対応する複数の前記第1の開閉器は、互いに異なる相に接続されており、
    前記複数の切替部のそれぞれに対応する複数の前記第2の開閉器は、互いに異なる相に接続されており、
    前記第1および第2の開閉器の各々は、
    前記2相のうち対応する相に直列接続される第1のスイッチと、
    前記第1のスイッチに並列接続される、第2のスイッチおよび電流制限素子の直列体とを有し、
    前記制御部は、前記第1および第2の開閉器の各々における前記第1および第2のスイッチの開閉を制御することにより、前記1以上の機器が接続される相を切り替える、三相切替装置。
  2. 前記第1の開閉器が接続された相に前記1以上の機器が接続されている場合には、
    前記制御部は、
    前記第2の開閉器における前記第2のスイッチを閉じた後、前記第1の開閉器における前記第1のスイッチを開放し、
    前記第2の開閉器における前記第1のスイッチを閉じた後、前記第2の開閉器における前記第2のスイッチを開放して、
    前記1以上の機器が接続される相を、前記第1の開閉器が接続された相から前記第2の開閉器が接続された相に切り替える、請求項1に記載の三相切替装置。
  3. 前記第2の開閉器が接続された相に前記1以上の機器が接続されている場合には、
    前記制御部は、
    前記第1の開閉器における前記第2のスイッチを閉じた後、前記第2の開閉器における前記第1のスイッチを開放し、
    前記第1の開閉器における前記第1のスイッチを閉じた後、前記第1の開閉器における前記第2のスイッチを開放して、
    前記1以上の機器が接続される相を、前記第2の開閉器が接続された相から前記第1の開閉器が接続された相に切り替える、請求項1に記載の三相切替装置。
  4. 前記第1および第2の開閉器の各々は、前記第1のスイッチおよび前記直列体に並列接続される、前記第1および第2のスイッチよりも抵抗が小さい第3のスイッチをさらに有し、
    前記制御部は、前記第1および第2の開閉器の各々における前記第1、第2および第3のスイッチの開閉を制御することにより、前記1以上の機器が接続される相を切り替える、請求項1に記載の三相切替装置。
  5. 前記第1の開閉器における前記第3のスイッチを介して、前記第1の開閉器が接続された相に前記1以上の機器が接続されている場合には、
    前記制御部は、
    前記第1の開閉器における前記第1のスイッチを閉じた後、前記第1の開閉器における前記第3のスイッチを開放し、
    前記第2の開閉器における前記第2のスイッチを閉じた後、前記第1の開閉器における前記第1のスイッチを開放し、
    前記第2の開閉器における前記第1のスイッチを閉じた後、前記第2の開閉器における前記第2のスイッチを開放し、
    前記第2の開閉器における前記第3のスイッチを閉じた後、前記第2の開閉器における前記第1のスイッチを開放して、
    前記1以上の機器が接続される相を、前記第1の開閉器が接続された相から前記第2の開閉器が接続された相に切り替える、請求項4に記載の三相切替装置。
  6. 前記第2の開閉器における前記第3のスイッチを介して、前記第2の開閉器が接続された相に前記1以上の機器が接続されている場合、
    前記制御部は、
    前記第2の開閉器における前記第1のスイッチを閉じた後、前記第2の開閉器における前記第3のスイッチを開放し、
    前記第1の開閉器における前記第2のスイッチを閉じた後、前記第2の開閉器における前記第1のスイッチを開放し、
    前記第1の開閉器における前記第1のスイッチを閉じた後、前記第1の開閉器における前記第2のスイッチを開放し、
    前記第1の開閉器における前記第3のスイッチを閉じた後、前記第1の開閉器における前記第1のスイッチを開放して、
    前記1以上の機器が接続される相を、前記第2の開閉器が接続された相から前記第1の開閉器が接続された相に切り替える、請求項4に記載の三相切替装置。
  7. 1以上の機器が低圧側に接続されるとともに三相配電線が高圧側に接続されており、前記1以上の機器が接続される前記三相配電線の相を切り替える三相切替装置であって、
    前記三相配電線の3相に接続される複数の切替部と、
    前記複数の切替部を制御する制御部とを備え、
    前記複数の切替部の各々は、
    高圧側に前記3相のうちの第1の相が接続された第1の開閉器と、
    前記3相のうちの第2の相と、前記第1の開閉器における低圧側との間に接続された第2の開閉器と、
    前記3相のうちの第3の相と、前記第1の開閉器における低圧側との間に接続された第3の開閉器とを含み、
    前記第1、第2および第3の開閉器の各々は、
    前記3相のうち対応する相に直列接続される第1のスイッチと、
    前記第1のスイッチに並列接続される、第2のスイッチおよび電流制限素子の直列体とを有し、
    前記制御部は、前記第1、第2および第3の開閉器の各々における前記第1および第2のスイッチの開閉を制御することにより、前記1以上の機器が接続される相を切り替える、三相切替装置。
  8. 三相配電線の各相の電流、電圧または電力を検出する第1の検出器と、
    複数の機器と前記三相配電線との間に接続される複数の三相切替装置と、
    前記複数の三相切替装置の各々について、当該三相切替装置の低圧側および高圧側のいずれか一方の電流、電圧または電力を検出する第2の検出器と、
    前記複数の三相切替装置を制御する監視装置とを備え、
    前記複数の三相切替装置の各々は、低圧側に前記複数の機器のうちの1以上の機器が接続されるとともに高圧側に三相配電線が接続されており、前記1以上の機器が接続される前記三相配電線の相を切り替え可能に構成されており、
    前記監視装置は、前記第1の検出器の検出結果と、前記複数の三相切替装置のそれぞれに対応する前記第2の検出器の検出結果とに基づいて、前記複数の三相切替装置の中から切替対象となる三相切替装置を選択し、当該選択された三相切替装置に対して切替先の相を指示し、
    前記三相切替装置は、
    前記三相配電線の3相のうちの2相にそれぞれ接続され、前記接続されている2相の組み合わせが互いに異なる複数の切替部と、
    前記複数の切替部を制御する制御部とを備え、
    前記複数の切替部の各々は、
    高圧側に前記2相のうちの一方の相が接続された第1の開閉器と、
    前記2相のうちの他方の相と、前記第1の開閉器における低圧側との間に接続された第2の開閉器とを含み、
    前記複数の切替部のそれぞれに対応する複数の前記第1の開閉器は、互いに異なる相に接続されており、
    前記複数の切替部のそれぞれに対応する複数の前記第2の開閉器は、互いに異なる相に接続されており、
    前記第1および第2の開閉器の各々は、
    前記2相のうち対応する相に直列接続される第1のスイッチと、
    前記第1のスイッチに並列接続される、第2のスイッチおよび電流制限素子の直列体とを有し、
    前記制御部は、前記監視装置から指示された切替先の相に基づいて、前記第1および第2の開閉器の各々における前記第1および第2のスイッチの開閉を制御することにより、前記1以上の機器が接続される相を切り替える、三相切替システム。
  9. 前記三相配電線は、複数の区分を有し、
    前記複数の区分の各々に、前記第1の検出器が設けられ、
    前記監視装置は、各々の前記第1の検出器の検出結果と前記第2の検出器の検出結果とに基づいて、前記複数の区分の各々について、前記切替対象となる三相切替装置を選択し、当該選択された三相切替装置に対して切替先の相を指示する、請求項8に記載の三相切替システム。
  10. 前記監視装置は、通信ネットワークを介して前記第1および第2の検出器の検出結果を受信し、前記通信ネットワークを介して切替先の相を示す情報を前記三相切替装置に送信する、請求項8または請求項9に記載の三相切替システム。
  11. 1以上の機器が低圧側に接続されるとともに第1の三相配電線が高圧側に接続される第1の三相切替部と、
    前記1以上の機器が低圧側に接続されるとともに第2の三相配電線が高圧側に接続される第2の三相切替部と、
    前記第1および第2の三相切替部を制御する制御手段とを備え、
    前記第1の三相切替部は、前記第1の三相配電線の3相のうちの互いに異なる相にそれぞれ接続される複数の第1の開閉器を含み、
    前記第2の三相切替部は、前記第2の三相配電線の3相のうちの互いに異なる相にそれぞれ接続され、前記複数の第1の開閉器のそれぞれに対応する複数の第2の開閉器を含み、
    前記第2の開閉器の低圧側は、対応する前記第1の開閉器における低圧側に接続され、
    前記第1の開閉器が接続される前記第1の三相配電線の相と、前記第2の開閉器が接続される前記第2の三相配電線の相とは互いに異なり、
    前記第1および第2の開閉器の各々は、
    対応する相に直列接続される第1のスイッチと、
    前記第1のスイッチに並列接続される、第2のスイッチおよび電流制限素子の直列体とを有し、
    前記制御手段は、前記第1および第2の開閉器の各々における前記第1および第2のスイッチの開閉を制御することにより、前記1以上の機器が接続される相を切り替える、三相切替システム。
  12. 機器と三相配電線との間に接続される三相切替装置であって、
    前記三相配電線の3相のうちの2相にそれぞれ接続され、前記接続されている2相の組み合わせが互いに異なる第1の切替部および第2の切替部と、
    前記第1および第2の切替部を制御する制御部とを備え、
    前記第1および第2の切替部の各々は、
    前記2相のうちの一方の相と、前記機器との間に接続された第1の開閉器と、
    前記2相のうちの他方の相と、前記第1の開閉器における前記機器側との間に接続された第2の開閉器とを含み、
    前記第1および第2の切替部のそれぞれに対応する2つの前記第1の開閉器は、互いに異なる相に接続されており、
    前記第1および第2の切替部のそれぞれに対応する2つの前記第2の開閉器は、互いに異なる相に接続されており、
    前記第1および第2の開閉器の各々は、
    前記2相のうち対応する相に直列接続される第1のスイッチと、
    前記第1のスイッチに並列接続される、第2のスイッチおよび電流制限素子の直列体とを有し、
    前記制御部は、前記第1および第2の開閉器の各々における前記第1および第2のスイッチの開閉を制御することにより、前記機器が接続される相を切り替える、三相切替装置。
  13. 機器と三相配電線との間に接続される三相切替装置であって、
    前記三相配電線の3相のうち、前記機器が接続されている1相以外の残りの2相にそれぞれ接続された切替部と、
    前記切替部を制御する制御部とを備え、
    前記切替部は、
    前記2相のうちの一方の相と、前記機器との間に接続された第1の開閉器と、
    前記2相のうちの他方の相と、前記第1の開閉器における前記機器側との間に接続された第2の開閉器とを含み、
    前記第1および第2の開閉器の各々は、
    前記2相のうち対応する相に直列接続される第1のスイッチと、
    前記第1のスイッチに並列接続される、第2のスイッチおよび電流制限素子の直列体とを有し、
    前記制御部は、前記第1および第2の開閉器の各々における前記第1および第2のスイッチの開閉を制御することにより、前記機器が接続される相を切り替える、三相切替装置。
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