JP2000208340A - 負荷時タップ切換器診断装置及びそれを用いた診断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 変圧器を分解して切換開閉器を変圧器外部に
吊り上げることなく、また負荷時タップ切換器内部に特
別にセンサを取り付けることなく、切換開閉器の切換時
間を簡便かつ確実に測定することのできる負荷時タップ
切換器診断装置及びそれを用いた診断方法を提供する。 【解決手段】 負荷時タップ切換器診断装置２１には負
荷時タップ切換器２の内部回路に直流電流を通電する直
流電圧源２２と、直流電圧源２２を変圧器１のブッシン
グ５へ接続するための外部接続端子２８と、直流電流の
時間変化波形を電圧降下として測定する抵抗器２４と、
時間変化波形を表示処理するパーソナルコンピュータ２
７とが設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、変圧器を分解する
ことなく負荷時タップ切換器を外部から診断することが
可能な負荷時タップ切換器診断装置及びそれを用いた診
断方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、送配電系統では負荷が変動して
電圧変化が起きる。そこで、送配電系統の変圧器には系
統の電圧を一定に保つために負荷時タップ切換器が設け
られている。負荷時タップ切換器は、変圧器の負荷電流
やタップ間の橋絡電流を開閉する切換開閉器と、変圧器
のタップ巻線から引き出されたタップを無負荷状態で選
択するタップ選択器とから構成されている。

【０００３】このような負荷時タップ切換器では、送配
電系統の負荷が変動して電圧変化が一定限度を超えた際
に、以下のようにしてタップを切換える。まず、電動操
作機構が始動して負荷時タップ切換器の駆動軸が回転を
始め、タップ選択器の可動接点が固定接点から外れて移
動し、次に接続されるべきタップに対応する固定接点へ
と投入されることになる。この後、切換開閉器が現在通
電中のタップの回路（Ａ側と呼ぶ）から、次に接続され
るべきタップの回路（Ｂ側と呼ぶ）へと、タップ間を限
流抵抗を介して橋絡しながら切換を行い、動作が完了す
る。

【０００４】ここで、２抵抗式の切換開閉器を例にと
り、その切換動作について図７を参照して具体的に説明
する。図７は切換開閉器における各接点の接続状態を示
しており、符号８がタップ巻線、１５がタップ選択器で
ある。また、９、１０、１３及び１６が、それぞれ現在
通電中であるＡ側の主接点、抵抗接点、限流抵抗器及び
通電接点、１２、１１、１４及び１７が、それぞれ次に
接続されるべきＢ側の主接点、抵抗接点、限流抵抗器及
び通電接点である。

【０００５】２抵抗式の切換開閉器においてＡ側からＢ
側へと切換を行う場合、初期状態ではＡ側の主接点９及
び通電接点１６が投入状態にあり、Ａ側の抵抗接点１１
並びにＢ側の全ての接点が開放状態にある（図中の一段
目）。この状態からまずＡ側抵抗接点１０が投入され、
通電接点１６が開放される（二段目）。続いて、Ａ側主
接点９が開放され（三段目）、Ｂ側抵抗接点１１が投入
され（四段目）、さらにはＡ側抵抗接点１０が開放され
る（五段目）。そして、Ｂ側主接点１２が投入され（六
段目）、最後にＢ側抵抗接点１１が開放される。このよ
うにして切換開閉器の各アーク接点を一定の順序で開閉
しながらタップの切換を行なう。

【０００６】ここで、万が一、切換開閉器が正常に動作
しなかった場合、例えば切換途中で停止したり、切換時
間が著しく長くなった場合には、タップ間の橋絡電流を
抑制する限流抵抗器１３、１４が溶損するおそれがあ
る。また逆に、切換時間が著しく短くなった場合には、
各アーク接点での電流遮断が正常に行われないという事
態が発生する。これらは重大な事故につながるものであ
る。

【０００７】以上の事態を防止するため、従来は負荷時
タップ切換器の動作回数を監視し、負荷時タップ切換器
の異常の有無や切換開閉器における接点の消耗状態につ
いて評価、診断を行っていた。具体的には規定動作回数
あるいは規定動作年数に達した段階で切換開閉器を変圧
器の外部に吊り上げ、切換開閉器の切換時間すなわち各
アーク接点の開閉時間をオシロスコープなどで測定する
ことにより、診断を行っていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
診断方法では、切換開閉器を変圧器の外部に吊り上げる
ため変圧器の一部を分解しなくてはならず、変圧器の長
時間停止を余儀なくされた。しかも、電力の負荷が高い
場合には系統の運用上の問題ともなっていた。そこで、
分解点検作業に伴う不具合を解消するために、負荷時タ
ップ切換器の内部に、切換時間や接点消耗量を測定する
センサを設けるといった技術が提案されている。

【０００９】例えば、特許第１８７８９１９号に係る従
来例では、図８に示すように切換開閉器の固定アーク接
点５１及び可動アーク接点５２つまり主接点部および抵
抗接点部に、光ファイバ５３、発光部５４及び受光部５
５からなる消耗量判定用の光センサが取付けられてい
る。しかし、このような技術では、アーク発生部の近傍
にセンサを配置することになるため、センサの故障が発
生しやすく、しかも負荷時タップ切換器の大幅な改造が
必要となるので、経済的に不利であった。

【００１０】また、特開平１−９５５０７号公報記載の
従来例のように、変圧器の外部に音や振動を検出するセ
ンサを設け、切換開閉器動作時の発生音を検出して接点
の動作時間を診断するという提案もある。しかし実際に
測定を行なうとなると、変圧器タンクでの反射や共振な
どのために、動作時間を精度良く確実に測定できない場
合もあることが判明した。

【００１１】本発明は以上の課題を解決するために提案
されたものであり、変圧器を分解して切換開閉器を変圧
器外部に吊り上げることなく、また負荷時タップ切換器
内部に特別にセンサを取り付けることなく、切換開閉器
の切換時間を簡便かつ確実に測定することのできる負荷
時タップ切換器診断装置及びそれを用いた診断方法を提
供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、変圧器の内部に収納され、切換開閉器と
タップ選択器とから構成される負荷時タップ切換器の診
断装置において、次のような特徴を有するものである。
請求項１に対応する負荷時タップ切換器診断装置は、負
荷時タップ切換器の内部回路に直流電流を通電する直流
電圧源と、前記直流電圧源を変圧器のブッシングへ接続
するための外部接続端子と、前記直流電流の時間変化波
形を測定する電流測定手段と、前記時間変化波形を表示
する表示手段とを備えたことを特徴とする。

【００１３】このような請求項１の発明では、外部接続
端子を介して変圧器内の負荷時タップ切換器と直流電圧
源とを接続し、直流電圧源が負荷時タップ切換器の内部
回路に直流電流を通電する。そして、電流測定手段が、
切換開閉器の開閉により生じる内部回路の抵抗変化を、
直流電流の時間変化波形として測定し、これを表示手段
が表示する。したがって、負荷時タップ切換器に関する
専門的知識を有する測定者が表示手段に表示された時間
変化波形を検討することにより、切換開閉器の切換時間
を判定することができる。これにより、切換開閉器を変
圧器外部に吊り上げることなく、切換開閉器の切換時間
を測定することができ、切換開閉器の異常の有無や各接
点の消耗状態を診断することができる。

【００１４】請求項２に対応する発明は、請求項１記載
の負荷時タップ切換器診断装置において、電流測定手段
が測定した時間変化波形に基づいて切換開閉器の切換時
間を算出し、これと予め設定した基準切換時間とを比較
することにより、負荷時タップ切換器の診断を支援する
診断支援手段を備えたことを特徴とするものである。

【００１５】請求項２の発明によれば、診断支援手段が
切換開閉器の切換時間と予め設定した基準切換時間とを
比較することによって負荷時タップ切換器の診断を支援
するので、特に負荷時タップ切換器に関する専門的知識
を持たない測定者にも、切換開閉器の異常の有無や接点
の消耗状態を容易に診断することができる。

【００１６】請求項３に対応する発明は、請求項１また
は２記載の負荷時タップ切換器診断装置において、電流
測定手段が測定した時間変化波形を時系列ディジタルデ
ータに変換するアナログ−ディジタル変換器を備えたこ
とを特徴とする。

【００１７】以上のような請求項３の発明では、アナロ
グ−ディジタル変換器を用いることにより電流の時間変
化波形をディジタルデータの形態で得ることができる。
したがって、パーソナルコンピュータあるいはマイクロ
コンピュータ等によって容易に取り扱えることとなる。
この結果、電流の時間変化波形に対してソフトウェアに
よるノイズ除去や内挿、外挿、微分などの多様な処理を
適用することができ、切換開閉器の切換時間を高精度で
算出することが可能となる。

【００１８】請求項４に対応する発明は、請求項１、２
または３記載の負荷時タップ切換器診断装置において、
電流測定手段として直流電圧源に直列に接続された抵抗
器を備えたことを特徴とする。この請求項４の発明にお
いては、電流測定手段を抵抗器とすることにより、測定
される電流の時間変化波形を抵抗器の両端の電圧降下と
して測定することができる。

【００１９】請求項５に対応する発明は、請求項４記載
の負荷時タップ切換器診断装置において、抵抗器の抵抗
値を調整する抵抗値調整手段を備えたことを特徴とす
る。通常、診断対象とする負荷時タップ切換器の種類
や、それが装備される変圧器の種類が異なれば、通電さ
れた回路全体のインダクタンスおよび抵抗が異なり、そ
れらから定まる時定数も異なってくる。前記時定数が過
大な場合、抵抗接点開閉時の電流の時間変化が緩慢とな
り、切換時間の算出が困難となる。上記請求項５の発明
によれば、通電された回路の時定数が過大な場合には、
前記抵抗器の抵抗値を調整することにより、電流の時間
変化波形が明確に現れるような測定条件にて測定を実施
することができる。

【００２０】請求項６に対応する発明は、請求項１、２
または３記載の負荷時タップ切換器診断装置において、
電流測定手段としてホール素子を備えたことを特徴とす
るものである。このような請求項６の発明では、電流測
定手段としてホール素子を備えたことにより、直流電圧
源に直列に測定用の抵抗器を挿入する必要が無くなるた
め、抵抗接点の開閉により生じる回路の相対的抵抗変化
が大きくなる。したがって電流の時間変化波形が明確と
なり、切換時間の算出精度を高めることができる。

【００２１】請求項７に対応する発明は、請求項１、２
または３記載の負荷時タップ切換器診断装置において、
電流測定手段として計器用変流器を備えたことを特徴と
するものである。このような請求項７の発明において
は、電流測定手段として計器用変流器を備えたので直流
電圧源に直列に測定用の抵抗器を挿入する必要が無くな
る。また、計器用変流器の出力が電流の時間変化率に比
例することから、抵抗接点の開閉により生じる直流電流
値の変化を強調、明確化することが可能となる。これに
より、切換時間の算出精度を高めることができる。

【００２２】請求項８に対応する発明は、請求項１、
２、３、４、５、６または７記載の負荷時タップ切換器
診断装置において、直流電圧源の電圧を調整する電圧調
整手段を備えたことを特徴とするものである。以上の請
求項８の発明によれば、電圧調整手段が直流電圧源の電
圧を調整することにより、直流電流の時間変化波形が明
確に現れるような測定条件にて測定を実施することがで
きる。

【００２３】請求項９に対応する発明は、請求項１〜８
のいずれかに記載の負荷時タップ切換器診断装置を用い
た診断方法であって、ニューラルネットワークによるパ
ターン認識を用いたことを特徴とするものである。この
ような請求項９の発明によれば、切換時間算出の方法と
して明示的なアルゴリズムを考案しなくとも、正常時、
異常時それぞれの電流の時間変化波形を教師データとし
て事前に与えておくことで、切換開閉器の異常の有無を
簡単に診断することができる。

【００２４】請求項１０に対応する発明は、請求項１〜
８のいずれかに記載の負荷時タップ切換器診断装置を用
いた診断方法であって、診断対象とする負荷時タップ切
換器が装備された変圧器の運転を停止させ、前記外部接
続端子の一端を負荷時タップ切換器が装備された側の変
圧器巻線の高電圧ブッシングに接続し、前記外部接続端
子の他端を前記変圧器巻線の中性点ブッシングに接続
し、前記負荷時タップ切換器が装備されていない側の少
なくとも１つの変圧器巻線を短絡した状態で、前記負荷
時タップ切換器を動作させることを特徴とする。

【００２５】請求項１１に対応する発明は、請求項１〜
８のいずれかに記載の負荷時タップ切換器診断装置を用
いた診断方法であって、診断対象とする負荷時タップ切
換器が装備された変圧器の運転を停止させ、前記外部接
続端子の一端を負荷時タップ切換器が装備されていない
側のいずれか１つの変圧器巻線の高電圧ブッシングに接
続し、前記外部接続端子の他端を前記変圧器巻線の中性
点ブッシングに接続し、負荷時タップ切換器が装備され
た側の変圧器巻線を短絡した状態で、負荷時タップ切換
器を動作させることを特徴とするものである。

【００２６】以上のような請求項１０及び１１の発明に
よれば、切換開閉器を変圧器外部に吊り上げることな
く、切換開閉器の切換時間を測定することができる。ま
た、負荷時タップ切換器が装備されていない側の変圧器
巻線、あるいは負荷時タップ切換器が装備された側の変
圧器巻線を短絡した状態で、負荷時タップ切換器を動作
させるので、外部接続端子からみた変圧器側内部回路の
インダクタンスが小さくなる。そのため、内部回路の時
定数（インダクタンス／抵抗）も小さくなる。したがっ
て、切換開閉器開閉時の直流電流の時間変化波形が鋭く
なり、切換時間の算出精度を高めることができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面に従って、本発明の実
施の形態の一例について詳細な説明を行う。なお、診断
対象である負荷時タップ切換器の構成に関しては図７に
示した従来技術と同様であり、同一符号を付し、説明は
省略する。

【００２８】（１）第１の実施形態…請求項１、２、
３、４、１０に対応 図１は、本発明の第１の実施形態の負荷時タップ切換器
診断装置を示す構成図である。

【００２９】［構成］ Ａ．負荷時タップ切換器２の構成 変圧器１の内部には、診断対象とする負荷時タップ切換
器２が納められている。ここでは一例として、２抵抗式
の切換開閉器を有する負荷時タップ切換器２の場合につ
いて説明するが、本発明はこの場合に限定されることな
く、４抵抗式その他の形式の切換開閉器に対しても同様
に適用可能である。また、変圧器１の内部には、１次側
変圧器巻線３及び２次側変圧器巻線４が収納されてい
る。

【００３０】１次側変圧器巻線３の一端には１次側高電
圧ブッシング５が、他端には負荷時タップ切換器２が接
続されている。負荷時タップ切換器２のタップ巻線８の
一端には中性点ブッシング７が接続されている。２次側
変圧器巻線４には２次側高電圧ブッシング６および中性
点ブッシング７が接続されており、その間が短絡ケーブ
ル３２により短絡されている。

【００３１】Ｂ．負荷時タップ切換器診断装置２１の構
成 第１の実施形態に係る負荷時タップ切換器診断装置２１
には、負荷時タップ切換器２の内部回路に直流電流を通
電する直流電圧源２２及びその電源スイッチ２３が設け
られている。また、直流電圧源２２に対して電流測定手
段である抵抗器２４が直列に接続され、電源スイッチ２
３の一端及び抵抗器２４の一端に外部接続端子２８が接
続されている。さらに、抵抗器２４の両端にはその端子
間電圧を入力、絶縁及び増幅するアンプ２５が接続され
ている。

【００３２】アンプ２５にはアナログ−ディジタル変換
器２６が接続され、さらにアナログ−ディジタル変換器
２６にはパーソナルコンピュータ２７が接続されてい
る。アナログ−ディジタル変換器２６は抵抗器２４の両
端電圧を時系列ディジタルデータに変換するように構成
されている。パーソナルコンピュータ２７はディジタル
データ化された電流変化波形を画面上に表示し、専門家
に対して切換開閉器の診断材料を提供すると共に、電流
変化波形をソフトウェアにより処理することで切換開閉
器の切換時間を算出するように構成されている。さらに
パーソナルコンピュータ２７は負荷時タップ切換器２の
診断の目安を画面上に表示するようになっている。

【００３３】Ｃ．負荷時タップ切換器診断装置２１によ
る診断方法 ところで、外部接続端子２８の一方は変圧器１の１次側
変圧器巻線３の高電圧ブッシング５に、他方は同じく１
次側変圧器巻線３の中性点ブッシング７に、それぞれ接
続ケーブル３１によって接続されている。これにより、
１次側変圧器巻線３、負荷時タップ切換器２及び負荷時
タップ切換器診断装置２１は直列の通電回路を構成する
こととなり、電源スイッチ２３を投入した後に前記通電
回路に流れる電流の時間変化波形は、通電回路全体の抵
抗およびインダクタンスによって定まることになる。

【００３４】以上のような通電回路を構成した上で、接
続負荷時タップ切換器診断装置２１を用いた診断方法で
は、診断対象とする負荷時タップ切換器２が装備された
変圧器１の運転を停止させ、負荷時タップ切換器２が装
備されていない２次側変圧器巻線４を短絡ケーブル３２
により短絡した状態で、負荷時タップ切換器２を動作さ
せることを特徴としている。

【００３５】［作用］上記構成を有する負荷時タップ切
換器診断装置２１の動作について、図２〜図４を用いて
説明する。図２は診断装置２１を接続した状態での変圧
器１・負荷時タップ切換器２の等価回路を示している。
等価回路中の４１は、１次側に換算した変圧器１・負荷
時タップ切換器２の合計での巻線インダクタンスを示し
ており、その大きさを記号Ｌで表す。４２は、１次側に
換算した変圧器１・負荷時タップ切換器２の合計での巻
線抵抗を示しており、その大きさを記号Ｒで表す。４３
は、切換開閉器の限流抵抗器１３、１４の抵抗を示して
おり、その大きさを記号ｒで表す。４４は、負荷時タッ
プ切換器診断装置２１内の抵抗器２４の抵抗を示してお
り、その大きさを記号Ｒ_SHで表す。また４５は、負荷時
タップ切換器診断装置２１内の直流電圧源２２の起電力
を示しており、その大きさを記号Ｅで表す。

【００３６】既に説明したように、現在通電しているタ
ップから次のタップに切換える場合には、切換開閉器の
各接点が一定のタイミングで開閉動作する。その正常時
の動作タイミングの詳細およびその際に測定される電流
の時間変化波形を図３に示す。以下、図２及び図３を用
いて負荷時タップ切換器２の動作及びそれに伴う電流の
時間変化波形について説明する。

【００３７】電源スイッチ２３が投入されると、図２の
等価回路に直流電流が流れ始める。投入後、通電回路の
時定数

【数１】Ｌ／（Ｒ＋Ｒ_SH） と比較して十分長い時間が経過した後には、電流の大き
さ（記号Ｉで表す）は、

【数２】Ｉ＝Ｅ／（Ｒ＋ＲＳＨ） で決まる一定の値となる。この状態は、図３においてＴ
₀ で示す時間領域に対応する。

【００３８】ここで、負荷時タップ切換器２を動作させ
ると、まずＡ側抵抗接点１０が投入され、次にＡ側通電
接点１６およびＡ側主接点９が開放される。この時点で
通電回路に直列に限流抵抗ｒが挿入されるため、以降電
流の大きさは、時定数

【数３】Ｌ／（Ｒ＋ｒ＋Ｒ_SH） をもって、定常値は、

【数４】Ｉ＝Ｅ／（Ｒ＋ｒ＋Ｒ_SH） に向かって減少する。この状態は、図３においてＴ₁ で
示す時間領域に対応する。

【００３９】その後、Ｂ側抵抗接点１１が投入される
と、限流抵抗ｒが２つ並列に挿入されるようになるた
め、電流の大きさは、時定数

【数５】Ｌ／（Ｒ＋（ｒ／２）＋Ｒ_SH） をもって、定常値は、

【数６】Ｉ＝Ｅ／（Ｒ＋（ｒ／２）＋ＲＳ_SH） に向かう変化となる。この状態は、図３においてＴ₂ で
示す時間領域に対応する。

【００４０】さらに、Ａ側抵抗接点１０が開放される
と、挿入される限流抵抗ｒは１つとなり、以降の電流の
大きさは再び、時定数

【数７】Ｌ／（Ｒ＋ｒ＋Ｒ_SH） をもって、定常値は、

【数８】Ｉ＝Ｅ／（Ｒ＋ｒ＋Ｒ_SH） に向かって減少する。この状態は、図３においてＴ₃ で
示す時間領域に対応する。

【００４１】最後に、Ｂ側通電接点およびＢ側主接点が
投入されると、通電回路は初めの状態に戻り、以降の電
流の大きさは、時定数

【数９】Ｌ／（Ｒ＋Ｒ_SH） をもって、定常値は、

【数１０】Ｉ＝Ｅ／（Ｒ＋Ｒ_SH） に向かって増加する。この状態は、図３においてＴ₄ で
示す時間領域に対応する。以上のようにして、切換開閉
器における各接点の開閉動作の進行につれて、特徴的な
電流の時間変化波形が得られることになる。

【００４２】また、第１の実施形態に係る診断方法で
は、負荷時タップ切換器２が装備されない２次側変圧器
巻線４を、短絡ケーブル３２によって短絡したので、外
部接続端子２８からみた１次側換算の変圧器１・負荷時
タップ切換器２合計の巻線インダクタンスＬが小さくな
る。そのため、通電回路の時定数も小さくなり、抵抗接
点開閉時の電流の時間変化波形が鋭くなるので、切換時
間の算出が容易且つ高精度に行えるようになる。なお、
この診断方法は、診断装置２１の構成とは無関係に、一
般的に適用することが可能である。

【００４３】次に、診断装置２１側に着目すると、この
電流変化波形は、負荷時タップ切換器診断装置２１の内
部の抵抗器２４の両端の電圧降下として測定されること
になる。この電圧は、アンプ２５により絶縁、増幅さ
れ、アナログ−ディジタル変換器２６によって時系列デ
ィジタルデータに変換されてから、パーソナルコンピュ
ータ２７へ導かれる。

【００４４】パーソナルコンピュータ２７では、チャタ
リングや外部からの侵入ノイズを除去するためのノイズ
処理等を行った上で、電流変化波形を画面上に表示し、
専門家に対して切換開閉器の診断材料を提供するととも
に、この電流変化波形をソフトウェアにより処理するこ
とで切換開閉器の切換時間、すなわち図３に示すＴ₁、
Ｔ₂ 及びＴ₃ を算出する。さらにこの切換時間に基づ
き、以下のような診断の目安を画面上に表示し、的確な
診断を支援することができる。

【００４５】（１）切換時間Ｔ₁ 、Ｔ₂ 及びＴ₃ が、あ
らかじめ設定した要注意レベル時間を超過した場合に
は、切換動作が緩慢であると診断する。

【００４６】（２）切換時間Ｔ₁ 、Ｔ₂ 及びＴ₃ が、正
常に検出されない場合には、中間停止の可能性があると
診断する。

【００４７】（３）切換開閉器の接点の接触タイミング
は、各接点の消耗により変化するので、本診断装置２１
の測定する電流の時間変化波形も変化する。これは切換
時間Ｔ₁ 、Ｔ₂ 及びＴ₃ の変化として検出することがで
き、この切換時間の増減の様子から、接点の消耗状態を
診断する。

【００４８】例えば、図４のように、切換時間Ｔ₂ の短
縮がみられる場合、点線で示す本来の接触タイミングが
実線で示す接触タイミングへと変化したということにな
る。すなわち、抵抗接点において、接点接触のタイミン
グは遅れ、接点離脱のタイミングは早くなっている。こ
のような変化は通常、主接点に比べて抵抗接点の消耗量
が大きいことが原因となって起こる。このようなタイミ
ングの変化量が、あらかじめ設定した要注意レベルを逸
脱した場合には、接点交換の必要があると診断する。

【００４９】［効果］以上説明した第１の実施形態によ
れば、変圧器１を分解して負荷時タップ切換器２内の切
換開閉器を変圧器１の外部に吊り上げることなく、また
特別なセンサを負荷時タップ切換器２の内部に設けるこ
となく、切換開閉器の切換時間を外部から簡便かつ確実
に測定し、この測定データに基づいて正確な診断を行な
うことができる。さらに、負荷時タップ切換器２が装備
されていない２次側変圧器巻線４を短絡ケーブル３２に
より短絡しているので、抵抗接点開閉時の電流の時間変
化波形が鋭くなり、切換開閉器の切換時間の算出を容易
且つ高精度に行うことができる。

【００５０】また、負荷時タップ切換器２の動作時にお
ける抵抗接点の開閉により生じる内部回路の抵抗変化
を、アナログ−ディジタル変換器２６によりディジタル
データに変換するので、パーソナルコンピュータ２７に
て容易に取扱い可能となる。そのため、ソフトウェアに
よりノイズ除去や内挿、外挿及び微分といった多様な処
理を適用することが可能である。さらには、パーソナル
コンピュータ２７により異常の有無の診断まで行わせる
ことができる。従って、特に負荷時タップ切換器２に関
する専門的知識を持たない測定者にも、切換開閉器の異
常の有無を容易に知ることができる。

【００５１】（２）第２の実施形態…請求項５対応 ［構成］図５は、本発明の第２の実施形態の負荷時タッ
プ切換器診断装置である。診断装置２１の構成は、第１
の実施形態とほぼ同一であるが、抵抗器２４及びパーソ
ナルコンピュータ２７に抵抗器２４の抵抗値を調整する
抵抗値調整手段２９が接続されている点が異なってい
る。

【００５２】［作用］抵抗器２４の抵抗値Ｒ_SHの選定
は、電流波形の測定において重要な要素である。抵抗値
Ｒ_SHが小さい場合には、限流抵抗ｒの有無による定常電
流値の相対的変化が大きくなるので、電流波形の変化の
幅が大きくなる。その反面、通電回路の時定数が大きく
なるので電流の時間変化が緩慢となり、抵抗器２４の両
端に現れる電圧信号レベルが小さくなる。そのため、外
部からの侵入ノイズ等の影響を受けやすくなる。抵抗値
Ｒ_SHが大きい場合には、上記とは逆の傾向となる。した
がって、抵抗値Ｒ_SHを適切に選定することが、精度の良
い測定につながる。

【００５３】第２の実施形態においては抵抗器２４の抵
抗値が可変であり、抵抗値調整手段２９の制御によって
これを変更することができる。パーソナルコンピュータ
２７は本測定に先立つ予備的測定の結果に基づいて抵抗
値調整手段２９を制御することにより、抵抗器２４の抵
抗値Ｒ_SHを適切な値に調整する。なお、この調整はパー
ソナルコンピュータ２７による自動調整だけでなく、測
定者が波形視察に基づいて手動で調整することも可能で
ある。

【００５４】［効果］以上のような第２の実施形態によ
れば、複数の異なる種類の負荷時タップ切換器２を診断
対象とし、測定条件が測定毎に変化する場合でも、測定
者自身で複雑な調整をする必要が無くなり、診断作業の
作業性が向上する。

【００５５】（３）第３の実施形態…請求項６、８対応 ［構成］図６は、本発明の第３の実施形態の負荷時タッ
プ切換器診断装置である。診断装置２１の構成は、第１
の実施形態とほぼ同一であるが、電流測定手段として抵
抗器２４の代わりにホール素子３０を用いる点、および
電圧調整手段３３が付加されている点に特徴がある。電
圧調整手段３３は直流電圧源２２及びパーソナルコンピ
ュータ２７に接続されている。

【００５６】［作用］第３の実施形態においては、通電
回路に流れる電流値をホール素子３０を用いて磁界の大
きさとして測定している。そのため抵抗器２４が不要と
なり、限流抵抗ｒの有無による時定数や定常電流値の相
対的変化が大きくなるので、電流波形の変化するタイミ
ングを明確に検出することができる。

【００５７】また、直流電圧源２２の出力電圧は可変で
あり、電圧調整手段３３の制御によって変更することが
できる。パーソナルコンピュータ２７は本測定に先立つ
予備的測定の結果に基づいて電圧調整手段３３を制御す
ることにより、通電電流を適切な値に調整することがで
きる。なお、電圧調整手段３３の調整は前記抵抗値調整
手段２９のそれと同様に、パーソナルコンピュータ２７
による自動調整だけであっても良いし、測定者が波形視
察に基づく手動調整であっても良い。

【００５８】［効果］このような第３の実施形態によれ
ば、ホール素子３０を用いたことにより電流波形の変化
するタイミングを明確に検出することができるので、切
換開閉器の切換時間の算出を容易に高精度に行うことが
できる。また、電圧調整手段３３が直流電圧源２１の電
圧を調整するので、電流の時間変化波形が明確に現れる
測定条件にて測定を実施することができる。

【００５９】（４）他の実施の形態 本発明は以上のような実施の形態に限定されるものでは
なく、例えば、電流測定手段として抵抗器２４やホール
素子３０の代わりに、計器用変流器を用いても良い（請
求項７に対応）。このような実施の形態では、計器用変
流器の出力が電流の時間変化率に比例するので、抵抗接
点の開閉により生じる直流電流値の変化を強調、明確化
することができ、切換時間の算出精度の向上という効果
が得られる。

【００６０】また、切換時間算出の方法としては明示的
なアルゴリズムにより直接切換時間を求める方法や、ニ
ューラルネットワークによるパターン認識を用いる方法
がある（請求項９に対応）。さらに、本発明の負荷時タ
ップ切換器診断装置による診断方法としては、負荷時タ
ップ切換器が装備された側の変圧器巻線を短絡した状態
で、負荷時タップ切換器を動作させても良い（請求項１
１に対応）。

【００６１】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の負荷時タッ
プ切換器診断装置及びそれを用いた診断方法によれば、
負荷時タップ切換器の切換開閉器の異常の有無や接点の
消耗状態を、直流電流を通電して切換開閉器を動作させ
ることに伴う電流の時間変化波形として測定し、切換開
閉器の各接点の切換時間を算出することにより診断する
ことができるため、変圧器を分解することなく、また特
別なセンサを設けることなく、負荷時タップ切換器の切
換開閉器を外部から簡便かつ確実に診断することが可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の負荷時タップ切換器
診断装置の構成図。

【図２】第１の実施形態に係る診断装置を接続した状態
での、変圧器・負荷時タップ切換器の等価回路を示す回
路図。

【図３】正常時の切換開閉器の接点動作タイミングおよ
び測定される電流の時間変化波形を示すグラフ。

【図４】抵抗接点の消耗量が大きい場合の切換開閉器の
接点動作タイミングおよび測定される電流の時間変化波
形を示すグラフ。

【図５】本発明の第２の実施形態による負荷時タップ切
換器診断装置の構成図。

【図６】本発明の第３の実施形態による負荷時タップ切
換器診断装置の構成図。

【図７】従来の負荷時タップ切換器の切換開閉器の各接
点の接続状態を示す図。

【図８】従来の負荷時タップ切換器診断装置の一例を示
す外形図。

【符号の説明】

１…変圧器 ２…負荷時タップ切換器 ３…１次側変圧器巻線 ４…２次側変圧器巻線 ５…１次側高電圧ブッシング ６…２次側高電圧ブッシング ７…中性点ブッシング ８…タップ巻線 １５…タップ選択器 ２１…負荷時タップ切換器診断装置 ２２…直流電圧源 ２３…電源スイッチ ２４…抵抗器 ２５…アンプ ２６…アナログ−ディジタル変換器 ２７…パーソナルコンピュータ ２８…外部接続端子 ２９…抵抗値調整手段 ３０…ホール素子 ３１…接続ケーブル ３２…短絡ケーブル ３３…電圧調整手段

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変圧器の内部に収納され、切換開閉器と
   タップ選択器とから構成される負荷時タップ切換器の診
   断装置であって、 前記負荷時タップ切換器の内部回路に直流電流を通電す
   る直流電圧源と、 前記直流電圧源を変圧器のブッシングへ接続するための
   外部接続端子と、 前記直流電流の時間変化波形を測定する電流測定手段
   と、 前記電流測定手段が測定した時間変化波形を表示する表
   示手段とを備えたことを特徴とする負荷時タップ切換器
   診断装置。
2. 【請求項２】 前記電流測定手段が測定した時間変化波
   形に基づいて前記切換開閉器の切換時間を算出し、これ
   と予め設定した基準切換時間とを比較することにより、
   負荷時タップ切換器の診断を支援する診断支援手段を備
   えたことを特徴とする請求項１記載の負荷時タップ切換
   器診断装置。
3. 【請求項３】 前記電流測定手段が測定した時間変化波
   形を時系列ディジタルデータに変換するアナログ−ディ
   ジタル変換器を備えたことを特徴とする請求項１または
   ２記載の負荷時タップ切換器診断装置。
4. 【請求項４】 前記電流測定手段として前記直流電圧源
   に直列に接続された抵抗器を備えたことを特徴とする請
   求項１、２または３記載の負荷時タップ切換器診断装
   置。
5. 【請求項５】 前記抵抗器の抵抗値を調整する抵抗値調
   整手段を備えたことを特徴とする請求項４記載の負荷時
   タップ切換器診断装置。
6. 【請求項６】 電流測定手段としてホール素子を備えた
   ことを特徴とする請求項１、２または３記載の負荷時タ
   ップ切換器診断装置。
7. 【請求項７】 電流測定手段として計器用変流器を備え
   たことを特徴とする請求項１、２または３記載の負荷時
   タップ切換器診断装置。
8. 【請求項８】 前記直流電圧源の電圧を調整する電圧調
   整手段を備えたことを特徴とする請求項１、２、３、
   ４、５、６または７記載の負荷時タップ切換器診断装
   置。
9. 【請求項９】 請求項１〜８のいずれかに記載の負荷時
   タップ切換器診断装置を用いた診断方法であって、 ニューラルネットワークによるパターン認識を用いたこ
   とを特徴とする負荷時タップ切換器診断方法。
10. 【請求項１０】 請求項１〜８のいずれかに記載の負荷
    時タップ切換器診断装置を用いた診断方法であって、 診断対象とする負荷時タップ切換器が装備された変圧器
    の運転を停止させ、 前記外部接続端子の一端を負荷時タップ切換器が装備さ
    れた側の変圧器巻線の高電圧ブッシングに接続し、 前記外部接続端子の他端を前記変圧器巻線の中性点ブッ
    シングに接続し、 前記負荷時タップ切換器が装備されていない側の少なく
    とも１つの変圧器巻線を短絡した状態で、前記負荷時タ
    ップ切換器を動作させることを特徴とする負荷時タップ
    切換器の診断方法。
11. 【請求項１１】 請求項１〜８のいずれかに記載の負荷
    時タップ切換器診断装置を用いた診断方法であって、 診断対象とする負荷時タップ切換器が装備された変圧器
    の運転を停止させ、 前記外部接続端子の一端を負荷時タップ切換器が装備さ
    れていない側のいずれか１つの変圧器巻線の高電圧ブッ
    シングに接続し、 前記外部接続端子の他端を前記変圧器巻線の中性点ブッ
    シングに接続し、 前記負荷時タップ切換器が装備された側の変圧器巻線を
    短絡した状態で、前記負荷時タップ切換器を動作させる
    ことを特徴とする負荷時タップ切換器の診断方法。