特開 2017-184473 電力供給システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-184473(P2017-184473A)

(43)【公開日】2017年10月5日

(54)【発明の名称】電力供給システム

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/28 20060101AFI20170908BHJP

   H02J 1/00 20060101ALI20170908BHJP

【ＦＩ】

   H02M3/28 W

   H02M3/28 U

   H02M3/28 B

   H02J1/00 307C

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-69042(P2016-69042)

(22)【出願日】2016年3月30日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２６年度から平成３０年度 内閣府総合科学技術・イノベーション会議により創設された「戦略的イノベーション創造プログラム（次世代海洋資源調査技術）」事業、国立研究開発法人海洋研究開発機構における「＜生態系調査・長期観測技術開発＞ケーブル式観測システムの開発」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】504194878

【氏名又は名称】国立研究開発法人海洋研究開発機構

(71)【出願人】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】390001454

【氏名又は名称】ＮＥＣネッツエスアイ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】390010386

【氏名又は名称】ＮＥＣマグナスコミュニケーションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085660

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 均

(72)【発明者】

【氏名】川口 勝義

(72)【発明者】

【氏名】横引 貴史

(72)【発明者】

【氏名】菱木 賢治

(72)【発明者】

【氏名】米崎 義高

(72)【発明者】

【氏名】片山 武

(72)【発明者】

【氏名】武井 慎弥

(72)【発明者】

【氏名】鹿野 勝彦

(72)【発明者】

【氏名】水川 達也

(72)【発明者】

【氏名】青木 裕夫

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 省太

【テーマコード（参考）】

5G165

5H730

【Ｆターム（参考）】

5G165AA01

5G165EA01

5G165HA09

5G165KA04

5G165LA03

5H730AA14

5H730BB21

5H730BB82

5H730BB86

5H730BB88

5H730EE01

5H730XC01

5H730XC19

(57)【要約】

【課題】電力の無駄な消費によるエネルギー損失を低減する。
【解決手段】陸上給電装置１０と陸上制御装置２とを有する親装置と、親装置から海底ケーブル１６を介して接続された海底装置２０と、を備えた電力供給システムであって、各海底装置２０は、陸上給電装置１０から海底ケーブル１６を介して供給された第１直流電力を第２直流電力に変換するメインＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６、１６４、１６６と、各メインＤＣ／ＤＣコンバータから供給された第２直流電力を第３直流電力に変換して観測装置１００−１〜１００−４に出力する出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−４と、各メインＤＣ／ＤＣコンバータの１次側に並列接続され、１次側を開放状態／閉結状態に切り替えるスイッチＳＷ６５、６７、１６５、１６７と、を備え、陸上制御装置２から海底ケーブル１６を介して受け取った制御データに応じて各スイッチの開放状態／閉結状態を切り替える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

給電手段と制御手段とを有する親装置と、
前記親装置からケーブルを介して接続された子装置と、を備えた電力供給システムであって、
前記子装置は、
前記親装置の給電手段から前記ケーブルを介して供給された第１直流電力を第２直流電力に変換する複数の第１直流電力変換部と、
前記各第１直流電力変換部から供給された第２直流電力を第３直流電力に変換して外部装置に出力する複数の第２直流電力変換部と、
前記各第１直流電力変換部の１次側に並列接続され、前記１次側を開放状態／閉結状態に切り替えるスイッチと、を備え、
前記親装置の制御手段から前記ケーブルを介して受け取った制御データに応じて前記各スイッチの開放状態／閉結状態を切り替えることを特徴とする電力供給システム。

【請求項2】

前記各第１直流電力変換部の１次側は、他の前記第１直流電力変換部の１次側に直列に接続され、且つ前記各第１直流電力変換部の２次側は、他の前記第１直流電力変換部の２次側に並列に接続され、且つ前記各第２直流電力変換部の１次側は、他の前記第２直流電力変換部の１次側に並列に接続されることを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。

【請求項3】

前記子装置は、
前記親装置の制御手段から前記ケーブルを介して受け取った制御データに基づいて、前記第２直流電力変換部の停止状態／動作状態を切り替えることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力供給システム。

【請求項4】

前記親装置から前記ケーブルを介して直列に複数の前記子装置が連結されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電力供給システム。

【請求項5】

給電手段と制御手段とを有する親装置と、
前記親装置からケーブルを介して接続された子装置と、を備えた電力供給システムであって、
前記子装置は、
前記親装置の給電手段から前記ケーブルを介して供給された第１直流電力を第２直流電力に変換する複数の第１直流電力変換部と、
前記各第１直流電力変換部から供給された第２直流電力を第３直流電力に変換して外部装置に出力する複数の第２直流電力変換部と、
前記各第１直流電力変換部の１次側に並列接続され、前記１次側を開放状態／閉結状態に切り替えるスイッチと、を備え、
前記各第１直流電力変換部の１次側は、他の前記第１直流電力変換部の１次側に直列に接続され、且つ前記各第１直流電力変換部の２次側は、他の前記第１直流電力変換部の２次側に並列に接続され、且つ前記各第２直流電力変換部の１次側は、他の前記第２直流電力変換部の１次側に並列に接続され、前記第１直流電力変換部の２次側には、余剰電力を消費するための疑似負荷装置と、該疑似負荷装置を流れる電流を検出するための電流検出装置とを更に備えており、
前記電流検出装置が検出した電流値と前記親装置の制御手段から前記ケーブルを介して予め受け取った閾値電流値とを比較した結果に基づいて前記各スイッチの開放状態／閉結状態を切り替えることを特徴とする電力供給システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、親装置から遠方に配置された子装置に対して子装置の動作に必要な電力を供給する電力供給システム、特に、海底ケーブルにより直列に接続された複数の海底装置に対して、海底ケーブルに実装された電力線を介して海底装置の動作に必要な電力を供給するのに好適な電力供給システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、海底ケーブル通信方式では、通信信号を再生または増幅する中継装置を多数の海底装置にそれぞれ実装し、この海底装置を海底ケーブルにより鎖状に接続し、これを海底に敷設する技術が知られている。このような海底ケーブルには電力線が実装され、各海底装置に設けられた電源回路が電力線に直列接続される。そして、この電力線に陸上の両端に配置された陸上給電装置から、一定値の直流電流（直流定電流）を送電して、各海底装置ではその直流定電流の電圧降下分をそれぞれ電力として利用するように構成されている。

【0003】

このような構成の海底ケーブル通信方式の一例として、特許文献１に記載された発明が知られている。
特許文献１では、海底施設に対する電力供給の信頼性を向上することを目的としており、この海底装置は３箇所で陸上に配置された給電装置と陸揚げケーブルにより接続されている。海底装置は、それぞれ内部に地震計その他の計測装置と、その計測装置の出力を通信信号として伝送する中継装置とを備える。計測装置および中継装置には給電回路から必要な電力が供給される。給電回路は海底ケーブルの内部の電力線に接続され、電力線に供給されている定電流にこの電源回路で生じる電圧降下分をこの海底装置の必要な電力とする海底給電方式が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４３３５４３０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述したような海底給電方式にあっては、各海底装置に対して消費すべき電力量を割当てることで、海底ケーブルに接続されている全ての海底装置に一定した電力量を分配できるように構成されていた。
このため、従来の海底装置にあっては、海底装置が給電可能な状態であるにも拘わらず、観測装置に給電が行われていない場合、観測装置で消費されるべき電力をすべて疑似負荷で消費する必要があった。すなわち、海底装置に割当られた電力のうち、観測装置で消費されなくなった余剰電力を疑似負荷において消費させていた。この結果、疑似負荷において消費させた余剰電力が無駄な損失となっていた。
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、電力の無駄な消費によるエネルギー損失を低減することが可能な電力供給システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、給電手段と制御手段とを有する親装置と、前記親装置からケーブルを介して接続された子装置と、を備えた電力供給システムであって、前記子装置は、前記親装置の給電手段から前記ケーブルを介して供給された第１直流電力を第２直流電力に変換する複数の第１直流電力変換部と、前記各第１直流電力変換部から供給された第２直流電力を第３直流電力に変換して外部装置に出力する複数の第２直流電力変換部と、前記各第１直流電力変換部の１次側に並列接続され、前記１次側を開放状態／閉結状態に切り替えるスイッチと、を備え、前記親装置の制御手段から前記ケーブルを介して受け取った制御データに応じて前記各スイッチの開放状態／閉結状態を切り替えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、電力の無駄な消費によるエネルギー損失を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の第１実施形態に係る電力供給システムの概略的な構成について説明するためのブロック図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る電力供給システムに備えられた海底装置の構成について説明するためのブロック図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係る電力供給システムにおいて用いる、メインＤＣ／ＤＣコンバータと出力用ＤＣ／ＤＣコンバータとのより詳細な接続関係について説明するためのブロック図である。

【図4】本発明の第２実施形態に係る電力供給システムにおいて用いる、メインＤＣ／ＤＣコンバータと出力用ＤＣ／ＤＣコンバータとのより詳細な接続関係について説明するためのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
本発明は、電力の無駄な消費によるエネルギー損失を低減するために、以下の構成を有する。
すなわち、本発明の電力供給システムは、給電手段と制御手段とを有する親装置と、親装置からケーブルを介して接続された子装置と、を備えた電力供給システムであって、子装置は、親装置の給電手段から前記ケーブルを介して供給された第１直流電力を第２直流電力に変換する複数の第１直流電力変換部と、各第１直流電力変換部から供給された第２直流電力を第３直流電力に変換して外部装置に出力する複数の第２直流電力変換部と、各第１直流電力変換部の１次側に並列接続され、１次側を開放状態／閉結状態に切り替えるスイッチと、を備え、親装置の制御手段からケーブルを介して受け取った制御データに応じて各スイッチの開放状態／閉結状態を切り替えることを特徴とする。
以上の構成を備えることにより、電力の無駄な消費によるエネルギー損失を低減することができる。
上記の本発明の特徴に関して、以下、図面を用いて詳細に説明する。

【0010】

本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
＜第１実施形態＞
＜電力供給システムの構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る電力供給システム１の概略的な構成について説明するためのブロック図である。
電力供給システム１は、図１に示すように、陸上制御装置２、陸上給電装置１０、海底ケーブル１６−１〜１６−４、海底装置２０−１〜２０−３を備えている。
電力供給システム１は、陸上に配置された陸上制御装置２から延びる制御ケーブル４と、陸上給電装置１０から延びる電力線１２と、を束ねた海底ケーブル１６−１が海底装置２０−１の一端に接続されている。さらに、海底ケーブル１６−１〜１６−４の夫々には海底装置２０−１〜２０−３が夫々介在するように直列に接続されており、最後に海底装置２０−３が海底ケーブル１６−４に収容された電力線１２−４を介してシーアース２２−４に接続されている。

【0011】

なお、図１に示すように、電力供給システム１は、陸上給電装置１０が陸上側において電気的にアース１１に接地されており、且つ、陸上側から最遠端の海底に配置された海底装置２０−３において海底ケーブル１６−４に収容された電力線１２−４がシーアース２２−４に接地されていることで、電力供給における閉回路を構成する。
また、この電力供給システム１に備えられている海底装置２０−１〜２０−３は夫々に機能シーアース２２−１〜２２−３に抵抗を介して接続されることで、海底装置２０−１〜２０−３の夫々に接続される観測装置（図示しない）への給電路電位を安定化させる役割を果たす。

【0012】

陸上制御装置２は、制御手段を構成し、制御ケーブル４を介して各海底装置に制御データを出力する。
また、陸上制御装置２は、海底装置２０に設けられた伝送部４０に対して、給電路パスリレー６２を切り替える等の各種制御を行うための制御データを送信する伝送部２ａを備えている。
陸上給電装置１０は、給電手段を構成し、例えばマイナス極性の直流定電流を発生する直流給電装置である。
本実施形態では、陸上給電装置１０（給電手段）と陸上制御装置２（制御手段）とを有することで親装置を構成する。
海底ケーブル１６は、複数の異なる波長の光を伝送する光ファイバからなり制御データを搬送する制御ケーブル４と、電力を搬送する電力線１２と、を有している。
海底装置２０は、子装置を構成し、通常、海底に設置する地震計等の観測装置を接続するため、ジャンクションボックスと呼ばれており、陸上給電装置１０又は他の海底装置２０から海底ケーブル１６を介して供給される電力を観測装置に分配供給し、観測装置において観測された観測データを海底ケーブル１６を介して陸上制御装置２に伝送する。
なお、本実施形態では、海底装置２０を海底に例えば３台配置していることとして電力供給システム１を説明するが、本発明においては海底装置２０の台数を制限するものではない。

【0013】

＜海底装置の構成＞
図２は、本発明の第１実施形態に係る電力供給システム１に備えられた海底装置２０の構成について説明するためのブロック図である。
図１に示す海底装置２０−１は、海底ケーブル１６−１と海底ケーブル１６−２との間に接続されているが、他の海底装置２０−２、２０−３も２本の異なる海底ケーブルの間に介在するように接続されているので、説明の簡単化のため、ここでは単に海底装置２０、海底ケーブル１６、機能シーアース２２という名称及び符号を用いて説明する。このため、図２においては紙面左側の海底ケーブル１６が陸上側に向かって布設されていることとする。
図２に示す海底装置２０は、伝送部４０、駆動電源部５０、受電部６０、制御部７０、出力部８０を備えている。
受電部６０と制御部７０との間には、互いの１次側が直列接続されたメインＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６が備えられている。
海底装置２０は、各海底ケーブル１６を接続するための水中着脱コネクタ３０ａ、３０ｂを筐体２０ａに備えており、筐体２０ａ内部では水中着脱コネクタ３０ａから受電部６０に接続されている配電線を給電路３２ａ、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４のトランスに設けられた１次巻線に直流電力を供給する電路を給電路３２ｂ、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４の１次巻線とメインＤＣ／ＤＣコンバータ６６の１次巻線との間に接続されている電路を給電路３２ｃ、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６６の１次巻線に直流電力を供給する電路を給電路３２ｄ、受電部６０から駆動電源部５０に接続されている配電線を給電路３２ｅ、駆動電源部５０から水中着脱コネクタ３０ｂに接続されている配電線を給電路３２ｆと呼ぶこととする。

【0014】

伝送部４０は、陸上制御装置２から海底ケーブル１６の制御ケーブル４を介して制御データを受信する。
駆動電源部５０は、伝送部４０が受信した制御データに基づいて、給電路パスリレー６２の接点状態を切り替える。駆動電源部５０は、給電路３２ｅ、３２ｆ間に直列に接続された定電圧回路、例えばツェナーダイオードＺＤ１を設け、ツェナーダイオードＺＤ１のアノード−カソード間に発生するツェナー電圧を用いて、伝送部４０が受信した制御データに基づいて、後述する給電路パスリレー６２に設けられたソレノイドコイルに給電することにより、給電路パスリレー６２の接点を閉結状態から開放状態に切り替える。

【0015】

受電部６０は、給電路３２ａ、３２ｅ間に接続され、給電路３２ａ、３２ｅ間をパスする給電路パスリレー６２を備えている。
受電部６０は、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４のトランスの１次巻線と、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６６のトランスの１次巻線と、を備えている。
このメインＤＣ／ＤＣコンバータ６４は、給電路３２ｂ、３２ｃ間に接続されたスイッチＳＷ６５と、給電路３２ｂ、３２ｃ間に接続されたトランスの１次巻線と、スイッチング素子（図示しない）と、この１次巻線に対向する２次巻線と、２次巻線の後段に接続された整流平滑回路（図示しない）と、を有している。
また、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６６は、給電路３２ｃ、３２ｄ間に接続されたスイッチＳＷ６７と、給電路３２ｃ、３２ｄ間に接続されたトランスの１次巻線と、スイッチング素子（図示しない）と、この１次巻線に対向する２次巻線と、を有している。
また、スイッチＳＷ６５、６７は、いわゆるブレークリレーであり、ソレノイドコイルに電流を流したときに接点が開放状態になるように構成されている。スイッチＳＷ６５、６７を伝送部４０が受信した制御データに基づいて切り替えることで、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６６、６７の二次側への電力供給を増減することができる。

【0016】

制御部７０は、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４のトランスの１次巻線に対向した２次巻線と、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６６のトランスの１次巻線に対向した２次巻線と、出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−４のトランスの１次巻線と、を備えている。
出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−４は、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６の２次側に接続されたトランスの１次巻線と、スイッチング素子（図示しない）と、この１次巻線に対向する２次巻線と、２次巻線の後段に接続された整流平滑回路（図示しない）と、を有している。
出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−４は、伝送部４０が受信した制御データに基づいて、夫々の動作をＯＮ／ＯＦＦ状態に設定することができる。

【0017】

さらに、制御部７０は、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６の２次側から供給される直流電力のうち余剰電力を疑似負荷９０に出力する出力ポートＰｒ１、Ｐｒ２と、機能アース端子Ｇと、を備えている。
電気的に絶縁されフローティング状態に保持されている制御部７０の機能アース端子Ｇを、抵抗Ｒ１を介して機能シーアース２２に接地することで、観測装置１００−１〜１００−４への給電路電位を安定化させることができる。
出力部８０は、出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−４の２次側から夫々に供給される直流電力を出力する出力ポートＰ１〜Ｐ４を備えている。
出力ポートＰ１〜Ｐ４には、必要に応じて海底に配置されている観測装置１００−１〜１００−４が夫々に接続され、夫々の観測装置１００−１〜１００−４において電力が消費される。
なお、図２に示すように、伝送部４０と制御部７０とはケーブル４２を介して接続されており、ケーブル４２を介して伝送部４０から制御部７０に制御データが出力される。

【0018】

＜制御データ＞
ここで、陸上制御装置２から制御ケーブル４を介して海底装置２０に送信される制御データについて説明する。
図１に示す海底装置２０−１〜２０−３の夫々に固有の装置アドレスの形式としては、例えば＃００１〜＃００３を用いればよく、これに加えて、装置の給電状態を指定する制御データＤ０、スイッチＳＷ６５のＯＮ／ＯＦＦ状態を指定する制御データＤ１、スイッチＳＷ６７のＯＮ／ＯＦＦ状態を指定する制御データＤ２、観測装置１００−１〜１００−４の夫々へ電力を出力する出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−４の動作のＯＮ／ＯＦＦ状態を指定する制御データＤ３〜Ｄ６の夫々を指定する。
なお、制御データＤ０〜Ｄ２は、各リレーの接点の状態について、「１」がＯＮ状態（閉結状態）を表し、「０」がＯＦＦ状態（開放状態）を表すこととする。また、制御データＤ３〜Ｄ６は、各出力用ＤＣ／ＤＣコンバータの動作／停止状態について、「１」がＯＮ状態（動作状態）を表し、「０」がＯＦＦ状態（停止状態）を表すこととする。

【0019】

【表1】

【0020】

なお、表１に示すデータ例は、海底装置２０−１〜２０−３の全ての出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−４が動作状態であることを表している。

【0021】

図３は、本発明の第１実施形態に係る電力供給システム１において用いられる、図２に示すメインＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６と出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−４とのより詳細な接続関係について説明するためのブロック図である。
＜メインＤＣ／ＤＣコンバータ＞
メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６の１次側は、給電路３２ｃを介在して、給電路３２ｂ、３２ｄに直列に接続されている。一方、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６の２次側は端子Ｏ１、Ｏ２に互いに並列に接続されている。
メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４の１次側には、スイッチＳＷ６５とコンバータ６４ｉが並列に接続され、さらに、コンバータ６４ｉはトランス６４ｔの１次巻線に並列に接続されている。コンバータ６４ｉは、スイッチＳＷ６５が開放状態である場合に、給電路３２ｂ、３２ｃから入力される直流電圧をスイッチング素子（図示しない）を用いて高周波スイッチングすることにより、高周波電力に変換してトランス６４ｔの１次巻線に出力する。
メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４の２次側には、トランス６４ｔの２次巻線に整流平滑回路６４ｃが並列に接続されており、整流平滑回路６４ｃはトランス６４ｔの２次巻線に誘起した高周波電力をダイオード及びコンデンサにより整流平滑して直流電圧を生成し、直流電圧をダイオードＤｉ１を介して端子Ｏ１に出力する。
メインＤＣ／ＤＣコンバータ６６は、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４と同様の構成を有しており、その説明を省略する。
メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６に設けられたダイオードＤｉ１、Ｄｉ２は、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６の２次側を端子Ｏ１、Ｏ２に互いに並列に接続させた場合に、一方のメインＤＣ／ＤＣコンバータから他方のメインＤＣ／ＤＣコンバータに出力電流が流れ込むのを防止するために設けられている。ダイオードＤｉ１、Ｄｉ２を介在させることにより、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６の出力同士を並列に接続することができる。

【0022】

上述したように、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６の２次側は端子Ｏ１、Ｏ２に互いに並列に接続されており、図３に示すように、端子Ｏ１は端子Ｉ１に接続され、端子Ｏ２は端子Ｉ２に接続されている。
この端子Ｉ１、Ｉ２には、出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−４の１次側が互いに並列に接続されており、出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−４の２次側は夫々に独立して出力ポートＰ１〜Ｐ４に接続されている。なお、出力ポートＰ１〜Ｐ４には観測装置１００−１〜１００−４が必要に応じて着脱自在に接続可能である。
出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−４の夫々に設けられたコンバータ及び整流平滑回路の動作については、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４のコンバータ６４ｉ及びコンバータ６４ｃと同様であるのでその説明を省略する。
なお、端子Ｏ２、端子Ｉ２は制御部７０に設けられた機能アース端子Ｇ（図２）に接続されており、図２に示すように、機能アース端子Ｇから抵抗Ｒ１を介して機能シーアース２２に接続されている。

【0023】

＜電力供給システムの基本動作＞
次に、図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態に係る電力供給システム１の基本的な動作について説明する。
＜海底装置の起動動作＞
図１に示す電力供給システム１を起動する場合、陸上側に配置された陸上給電装置１０に電源を投入し、陸上給電装置１０から海底ケーブル１６−１を介して海底装置２０−１〜２０−３に定電流給電を行う。
例えば図２に示す海底装置２０において、海底ケーブル１６、給電路３２ａ、給電路パスリレー６２、給電路３２ｅ、駆動電源部５０、給電路３２ｆ、海底ケーブル１６という順に定電流給電が行われる。
同様に、図１に示す海底装置２０−２、２０−３に順次に定電流給電が行われ、電力供給システム１の全ての装置に定電流給電が行われる。
陸上給電装置１０からの定電流給電が完了した場合、海底装置２０−１〜２０−３に夫々に設けられた伝送部４０に対して、陸上制御装置２からの制御が可能になる。

【0024】

陸上制御装置２は、海底装置２０−１〜２０−３の夫々に設けられた給電路パスリレー６２、スイッチＳＷ６５、６７を閉結状態から開放状態に制御し、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６、出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−４の動作をＯＮ状態に制御するための装置アドレス及び制御データを伝送部２ａから海底ケーブル１６−１を介して海底装置２０−１〜２０−３に送信する。
なお、電力供給システム１に用いる通信プロトコルや通信フォーマットについては、周知の方式を用いてもよい。

【0025】

陸上制御装置２から海底ケーブル１６−１を介して装置アドレス及び制御データを受信した海底装置２０−１〜２０−３の伝送部４０は、受信した装置アドレスが当該装置の装置アドレスと一致した場合に、制御データＤ０を受電部６０に出力する。
受電部６０は、伝送部４０から入力された制御データＤ０＝０に基づいて、給電路パスリレー６２に設けられたソレノイドコイルに給電することにより、受電部６０に設けられた給電路パスリレー６２の接点を閉結状態から開放状態に切り替える。

【0026】

＜メインＤＣ／ＤＣコンバータの起動＞
図２において、受電部６０では、制御データＤ０＝０に基づいて、給電路パスリレー６２の接点が閉結状態から開放状態に切り替わる。同時に、図３において、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４では、伝送部４０から入力された制御データＤ１＝０に基づいて、スイッチＳＷ６５が閉結状態から開放状態に切り替わる。
これにより、給電路３２ｂ、３２ｄ間に直列に接続されたメインＤＣ／ＤＣコンバータ６４のトランスの１次巻線と、スイッチング素子（図示しない）に電力が給電され、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４が起動する。すなわち、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４では、コンバータ６４ｉに設けられたスイッチング素子が高周波スイッチングされることにより、１次巻線に生じた磁気エネルギーが２次巻線に電圧を誘起させ、２次巻線の後段に接続された整流平滑回路６４ｃにより直流電圧が発生し、出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２に直流電圧が出力される。
また、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４の起動と同様に、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６６も起動される。

【0027】

＜出力用ＤＣ／ＤＣコンバータの起動＞
同時に、図３において、出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−４では、伝送部４０から入力された制御データＤ３＝１、Ｄ４＝１、Ｄ５＝１、Ｄ６＝１に基づいて、各コンバータが停止状態から起動状態に切り替える。これにより、出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−４が起動する。
すなわち、出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−４では、コンバータに設けられたスイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦ制御されることにより、１次巻線に生じた磁気エネルギーが２次巻線に電圧を誘起させ、２次巻線の後段に接続された整流平滑回路により直流電圧が発生する。

【0028】

さらに、出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−４の整流平滑回路の夫々から出力ポートＰ１〜Ｐ４に直流電力が供給され、図２に示す出力ポートＰ１〜Ｐ４から海底に配置されている観測装置１００−１〜１００−４に電力が供給され、夫々の観測装置１００−１〜１００−４において観測が開始される。
このように、海底装置２０−１〜２０−３に夫々に設けられた給電路パスリレー６２を開放状態に制御し、かつＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６に設けられたスイッチＳＷ６５、６７を開放状態に制御し、さらに、出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−４を動作状態に制御することで、海底装置２０−１〜２０−３に夫々に設けられた制御部７０が起動して、観測装置１００−１〜１００−４への給電を行う出力部８０を制御することが可能になる。

【0029】

＜観測装置の離脱時のＤＣ／ＤＣコンバータの停止動作＞
次に、海底装置２０−１に接続されている観測装置１００−１、１００−２が離脱する場合での出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１、７２−２の停止動作について説明する。
例えば、図２に示す海底装置２０に接続されている観測装置１００−１〜１００−２を修理する場合、まず観測装置１００−１〜１００−２を海底装置２０から離脱させるために、事前に出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１、７２−２の動作を停止する必要がある。
例えば、表２に示すように、海底装置２０の制御データＤ３＝０、Ｄ４＝０に変更すればよい。

【0030】

【表2】

【0031】

＜出力用ＤＣ／ＤＣコンバータの動作停止＞
まず、図１に示す陸上制御装置２は、海底装置２０−１を制御するために、海底装置２０−１に固有の装置アドレス（＃００１）及び制御データを海底ケーブル１６−１を介して海底装置２０−１に送信する。
次いで、図２に示す海底装置２０の伝送部４０は、受信した制御データの装置アドレス（＃００１）が当該装置の装置アドレス（＃００１）と一致した場合に、制御データを制御部７０に出力する。図３に示す制御部７０は、前記伝送部４０から入力された制御データＤ３＝０、Ｄ４＝０に基づいて、出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−２を動作状態から停止状態に切り替える。これにより、出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−２から観測装置１００−１〜１００−２に供給されていた直流電力が停止される。
これにより、観測装置１００−１〜１００−２は出力ポートＰ１〜Ｐ２から離脱することができる。

【0032】

＜メインＤＣ／ＤＣコンバータの動作停止＞
出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−２が停止すると、これまで出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−２の出力ポートＰ１、Ｐ２に接続されている観測装置１００−１、１００−２で消費していた電力が余ることになる。このとき、図２に示す疑似負荷９０がこの余剰電力を消費する働きをする。
この疑似負荷９０による余剰電力の消費は、エネルギーの無駄であるため、残る出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−３〜７２−４の出力ポートＰ３、Ｐ４に接続されている観測装置の消費電力をメインＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６のいずれか一方で、賄えるならば、メインＤＣ／ＤＣコンバータの一方を停止することでエネルギーの無駄な消費を減らすことができる。
例えば、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４を停止する場合は、表３に示すように、海底装置２０−１の制御データＤ１＝１に変更すればよい。

【0033】

【表3】

【0034】

まず、図１に示す陸上制御装置２は、海底装置２０−１を制御するために、海底装置２０−１に固有の装置アドレス（＃００１）及び制御データを海底ケーブル１６−１を介して海底装置２０−１に送信する。
次いで、図２に示す海底装置２０の伝送部４０は、装置アドレス（＃００１）が当該装置の装置アドレス（＃００１）と一致した場合に、制御データを受電部６０に出力する。
図３に示す海底装置２０の受電部６０は、伝送部４０から入力された制御データＤ１＝１に基づいて、スイッチＳＷ６５の接点状態を開放状態から閉結状態に切り替える。
すなわち、海底装置２０の受電部６０は、伝送部４０が受信した制御データＤ１＝１に基づいて、スイッチＳＷ６５に設けられたソレノイドコイルへの給電を停止することにより、スイッチＳＷ６５の接点を開放状態から閉結状態に切り替える。
受電部６０において、スイッチＳＷ６５の接点が開放状態から閉結状態に切り替ると、給電路３２ｂ、３２ｃ間に接続されたメインＤＣ／ＤＣコンバータ６４のコンバータ６４ｉへの電力が停止され、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４がその動作を停止する。
この間、図３に示すように、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６６は動作を継続しており、且つメインＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６の２次側は端子Ｏ１、Ｏ２に対して並列接続されているため、出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−３〜７２−４の動作は継続することができる。

【0035】

上記の実施形態では、海底装置から２つの観測装置を離脱させる場合を例に説明したが、観測装置を海底装置から離脱させる場合だけでなく、海底装置２０の４つの出力ポートに観測装置がフル装備されていても、４つの観測装置の消費電力の合計が少なく、一方のメインＤＣ／ＤＣコンバータの出力だけで賄える状況であれば、他方のメインＤＣ／ＤＣコンバータの出力を停止することでムダな電力消費を抑えて適切な電力供給を実現することが可能になる。

【0036】

＜第２実施形態＞
次に、図４を参照して、本発明の第２実施形態に係る電力供給システム１について説明する。
図４は、本発明の第２実施形態に係る電力供給システム１において用いられる、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６、１６４、１６６と出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−４とのより詳細な接続関係について説明するためのブロック図である。
第１実施形態において用いた図３に示すブロック図では、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６が給電路３２ｂ、３２ｄに直列に接続され、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６の２次側が端子Ｏ１、Ｏ２に並列に接続され、またスイッチＳＷ６５、６７の状態を制御データＤ１、Ｄ２を用いて制御するように構成され、さらに、出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−４の動作状態／停止状態を制御データＤ３〜Ｄ６を用いて制御するように構成されていた。

【0037】

これに対して、第２実施形態において用いる図４に示すブロック図では、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６、１６４、１６６が給電路３２ｂ、３２ｄに直列に接続され、メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６、１６４、１６６の２次側が端子Ｏ１、Ｏ２に並列に接続され、またスイッチＳＷ６５、６７、１６４、１６６の閉結状態／開放状態を制御データｄ１〜ｄ４を用いて制御するように構成され、さらに、出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−４の動作状態／停止状態を制御データｄ５〜ｄ８を用いて制御するように構成されている。

【0038】

このように、観測装置が消費する電力の合計に見合うように、海底装置２０に設けられたスイッチＳＷ６５、６７、１６５、１６７の何れかを閉結状態に制御することで、観測装置の動作を維持しつつ、ムダな電力消費を抑えて適切な電力供給を実現することが可能になる。
本実施形態によれば、観測装置１００の接続台数が減少した場合や観測装置が消費する電力の合計が少ない場合でも、電力の無駄な消費によるエネルギー損失を低減することができる。

【0039】

＜第３実施形態＞
次に、図２を参照して、本発明の第３実施形態に係る電力供給システム１について説明する。
第１実施形態又は第２実施形態では、例えば、出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−２が停止すると、これまで出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−２の出力ポートＰ１、Ｐ２に接続されている観測装置１００−１、１００−２で消費していた電力が余ることになるため、図２に示す疑似負荷９０がこの余剰電力を消費する働きをさせていた。

【0040】

これに対して、第３実施形態において、陸上制御装置２は、閾値電流値データを海底ケーブル１６を介して各海底装置２０に送信するように構成する。
一方、各海底装置２０の制御部７０は、海底ケーブル１６を介して予め受け取った閾値電流値データを記憶するように構成し、さらに、制御部７０は、疑似負荷９０を流れる電流を検出するための電流検出抵抗Ｒ３を疑似負荷９０と直列に接続し、電流検出抵抗Ｒ３の両端に発生する端子間電圧を電圧データに変換するＡ／Ｄコンバータを備えるように構成する。
各海底装置２０の制御部７０は、Ａ／Ｄコンバータから取得した電流検出抵抗Ｒ３の両端に発生する端子間電圧データをオームの法則に従って、電流検出抵抗Ｒ３が検出した電流値データに変換しておく。
そして、制御部７０は、電流検出抵抗Ｒ３が検出した電流値データと、陸上制御装置２から海底ケーブル１６を介して予め受け取った閾値電流値データとを比較する。
この際、制御部７０は、電流検出抵抗Ｒ３が検出した電流値データが閾値電流値データ未満である場合には、各スイッチＳＷ６５，６７，１６５，１６７の閉結状態に切り替える。
一方、制御部７０は、電流検出抵抗Ｒ３が検出した電流値データが閾値電流値データ以上である場合には、各スイッチＳＷ６５，６７，１６５，１６７の開放状態に切り替える。

【0041】

このように、疑似負荷９０を流れる電流の電流値データと陸上制御装置２から予め受け取った閾値電流値データとを比較した結果に基づいて各スイッチの開放状態／閉結状態を切り替えることで、さらに電力の無駄な消費によるエネルギー損失を低減することができる。
この結果、観測装置１００−１〜１００−４がフル装備されているとき（消費電力が大きい）も、観測装置１００−１〜１００−４が少しだけ装備されているとき（消費電力が小さい）も、さらにムダな電力消費を抑えて適切な電力供給を実現することが可能になる。

【0042】

＜本発明の実施態様例の構成、作用、効果＞
＜第１態様＞
本態様の電力供給システム１は、陸上給電装置１０（給電手段）と陸上制御装置２（制御手段）とを有する親装置と、親装置から海底ケーブル１６を介して接続された海底装置２０（子装置）と、を備えた電力供給システムであって、各海底装置２０（子装置）は、陸上給電装置１０（親装置の給電手段）から海底ケーブル１６を介して供給された第１直流電力を第２直流電力に変換するメインＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６、１６４、１６６（複数の第１直流電力変換部）と、各メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６、１６４、１６６から供給された第２直流電力を第３直流電力に変換して観測装置１００−１〜１００−４に出力する出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−４（複数の第２直流電力変換部）と、各メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６、１６４、１６６の１次側に並列接続され、１次側を開放状態／閉結状態に切り替えるスイッチＳＷ６５、６７、１６５、１６７（スイッチ）と、を備え、陸上制御装置２（親装置の制御手段）から海底ケーブル１６を介して受け取った制御データに応じて各スイッチの開放状態／閉結状態を切り替えることを特徴とする。
本態様によれば、観測装置１００の接続台数が減少した場合や観測装置が消費する電力の合計が小さい場合でも、スイッチＳＷ６５、６７、１６５、１６７のいずれかの接点を閉結状態に切り替えることで、電力の無駄な消費によるエネルギー損失を低減することができる。この結果、観測装置１００−１〜１００−４がフル装備されているとき（消費電力が大きい）も、観測装置１００−１〜１００−４が少しだけ装備されているとき（消費電力が小さい）も、ムダな電力消費を抑えて適切な電力供給を実現することが可能になる。

【0043】

＜第２態様＞
本態様の電力供給システム１は、各メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６、１６４、１６６（第１直流電力変換部）の１次側は、他のメインＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６、１６４、１６６の１次側に直列に接続され、且つ各メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６、１６４、１６６の２次側は、他のメインＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６、１６４、１６６の２次側に並列に接続され、且つ各出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−４（第２直流電力変換部）の１次側は、他の出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−４の１次側に並列に接続されることを特徴とする。
本態様によれば、観測装置１００の接続台数が減少した場合や観測装置が消費する電力の合計が小さい場合でも、動作状態にあるメインＤＣ／ＤＣコンバータから供給される直流電力により出力用ＤＣ／ＤＣコンバータを動作させることができる。
この結果、観測装置１００−１〜１００−４がフル装備されているとき（消費電力が大きい）も、観測装置１００−１〜１００−４が少しだけ装備されているとき（消費電力が小さい）も、ムダな電力消費を抑えて適切な電力供給を実現することが可能になる。

【0044】

＜第３態様＞
本態様の海底装置２０（子装置）は、陸上制御装置２（親装置の制御手段）から海底ケーブル１６を介して受け取った制御データに基づいて、各出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−４（第２直流電力変換部）の停止状態／動作状態を切り替えることを特徴とする。
本態様によれば、陸上制御装置２から受け取った制御データに基づいて、各出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−４の停止状態／動作状態を切り替えることで、電力の無駄な消費によるエネルギー損失を低減することができる。

【0045】

＜第４態様＞
本態様の電力供給システム１は、親装置から海底ケーブル１６を介して直列に複数の海底装置２０（子装置）が連結されていることを特徴とする。
本態様によれば、親装置から海底ケーブル１６を介して直列に複数の海底装置２０（子装置）が連結されていることで、直列に連結されている複数の海底装置２０（子装置）の夫々に対して、電力の無駄な消費によるエネルギー損失を低減することができる。

【0046】

＜第５態様＞
本態様の電力供給システム１は、陸上給電装置１０（給電手段）と陸上制御装置２（制御手段）とを有する親装置と、親装置から海底ケーブル１６を介して接続された海底装置２０（子装置）と、を備えた電力供給システムであって、各海底装置２０（子装置）は、
親装置の陸上給電装置１０（給電手段）から海底ケーブル１６を介して供給された第１直流電力を第２直流電力に変換するメインＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６、１６４、１６６（複数の第１直流電力変換部）と、各メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６、１６４、１６６から供給された第２直流電力を第３直流電力に変換して外部装置に出力する出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ７２−１〜７２−４（複数の第２直流電力変換部）と、各メインＤＣ／ＤＣコンバータ６４、６６、１６４、１６６の１次側に並列接続され、１次側を開放状態／閉結状態に切り替えるスイッチＳＷ６５、６７、１６５、１６７（スイッチ）と、を備え、各メインＤＣ／ＤＣコンバータの１次側は、他のメインＤＣ／ＤＣコンバータの１次側に直列に接続され、且つ各メインＤＣ／ＤＣコンバータの２次側は、他のメインＤＣ／ＤＣコンバータの２次側に並列に接続され、且つ各出力用ＤＣ／ＤＣコンバータの１次側は、他の出力用ＤＣ／ＤＣコンバータの１次側に並列に接続され、メインＤＣ／ＤＣコンバータの２次側には、余剰電力を消費するための疑似負荷９０（疑似負荷装置）と、該疑似負荷９０（疑似負荷装置）を流れる電流を検出するための電流検出抵抗Ｒ３（電流検出装置）とを更に備えており、電流検出抵抗Ｒ３（電流検出装置）が検出した電流値データと陸上制御装置２（親装置の制御手段）から海底ケーブル１６を介して予め受け取った閾値電流値データとを比較した結果に基づいて各スイッチの開放状態／閉結状態を切り替えることを特徴とする。
本態様によれば、観測装置１００の接続台数が減少した場合や観測装置が消費する電力の合計が小さい場合でも、動作状態にあるメインＤＣ／ＤＣコンバータから供給される直流電力により出力用ＤＣ／ＤＣコンバータを動作させることができる。
さらに、疑似負荷９０を流れる電流の電流値データと陸上制御装置２から予め受け取った閾値電流値データとを比較した結果に基づいて各スイッチの開放状態／閉結状態を切り替えることで、さらに電力の無駄な消費によるエネルギー損失を低減することができる。
この結果、観測装置１００−１〜１００−４がフル装備されているとき（消費電力が大きい）も、観測装置１００−１〜１００−４が少しだけ装備されているとき（消費電力が小さい）も、さらにムダな電力消費を抑えて適切な電力供給を実現することが可能になる。

【0047】

以上、本発明を陸上の親装置と海底の子装置とを海底ケーブルを介して接続したものを例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、火山の火口付近に設置した噴火監視装置に電力供給する場合や、ダムの水位監視装置に電力供給する場合など、人里離れた遠隔地に設置された子装置に電力供給するあらゆる場面に適用可能である。
また、陸上での電力供給に関し、各家庭、もしくは、各家庭の部屋に直流方式（ＤＣ）で電力を供給するシステムにも適用可能である。

【符号の説明】

【0048】

１…電力供給システム、２…陸上制御装置（制御手段）、２ａ…伝送部、４…制御ケーブル、１０…陸上給電装置（給電手段）、１２…電力線、１６…海底ケーブル、２０…海底装置（子装置）、２２…シーアース、４０…伝送部、６２…給電路パスリレー、５０…駆動電源部、６０…受電部、７０…制御部、８０…出力部、６４…メインＤＣ／ＤＣコンバータ、６５…スイッチＳＷ、６６…メインＤＣ／ＤＣコンバータ、６７…スイッチＳＷ、７２…出力用ＤＣ／ＤＣコンバータ、９０…疑似負荷、１００…観測装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】