JP2003505831A - 電気開閉装置用駆動・制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電気回路網に接続され、かつ、少なくとも１つの固定接点及び少なくとも１つの可動接点を有する電気開閉装置を開及び／又は閉する駆動・制御装置は、可動接点に作動的に接続され、開／閉動作を実行するようにエネルギーを供給する駆動手段と、前記回路網の位相の少なくとも１つの電圧及び／又は電流を検出する測定手段とを含み、この駆動手段が、可動接点に作動的に接続される位置制御に用いるモータと、測定手段からの情報を受け取り、かつ作動指令に従って、可動接点の移動が所定の動作時間及び受信情報に対して制御されるようにモータを駆動するためのモータ電気信号を送る電子制御・電源装置とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、例えば、遮断器、断路器等、特に、高圧及び中圧、すなわち、１０
００ボルト以上の送電及び／又は配電回路網用の電気開閉装置を開／閉する駆動
・制御装置に関する。

【０００２】 特に、本発明に係る駆動・制御装置は、機械的見地及び電気的見地の両方から
開閉装置の操作を改善でき、回路網パラメータに対して「同期で」、反復できる
ように電気操作が実行できる。本発明による装置は、特に高圧遮断器での使用に
適合され、用途の範囲をいかなる方法にも限定しないものである。

【０００３】 公知のように、高圧遮断器の単極は、支持フレーム上に配置された第１のポス
ト状支持絶縁体と、前記第１の絶縁体の上端部に配置された第２の絶縁体と、前
記第２の絶縁体内に設けられた、固定接点及び可動接点によって構成された遮断
機構を有する遮断室とを備えている。この可動接点は、第１の絶縁体内で可動接
点からポストのベースに延びる駆動ロッドに作動的に接続されている。このロッ
ドは、ポストのベースのハウジングの中にあり、駆動装置に作動的に接続された
運動系によって駆動される。

【０００４】 遮断器の開閉は、例えば、制御パネルあるいは保護ロジックによって送られる
制御信号に関連して実行される。特に、この信号は固定接点に対して可動接点を
係合及び離間させる駆動装置に送られる。

【０００５】 現技術水準で、通常機械式あるいは油圧式の現在使用されている駆動装置は、
構造上複雑で、調整不能の運動規則に従って作動する。例えば、機械式駆動装置
は、通常、２つのばね、すなわち閉路ばね及び開路ばねと、行程制限緩衝器と、
閉路ばねのための再付勢モータと、ばねで発生した運動を可動接点の並進運動に
変換し、開路ばねを再付勢し、閉路運動とは無関係に開路運動を行うことができ
る機構とを使用する。長く、複雑な初期調整を必要とする非常に多数の部品の他
に、１つの重大な欠点は、可動接点の運動が開路ばねの弾性特性のみによって決
定されるという事実にある。可動接点の運動の規則は、ユーザによって変更でき
ず、設計時に設定される。可動接点の運動が適応油圧アクチュエータによって保
証される油圧式駆動装置は、部分的にこれらの欠点を取り除くことができるが、
特に流体の温度感度のために流体の存在に関連する欠点を有する。

【０００６】 実際のところ、遮断器の開閉操作は、言ってみれば電気回路網との一時的な関
係を有しない電気パラメータの位相に対して通常非同期である。これは、たいて
い、閉じている間の前駆現象及び開いている間の再駆現象により電気回路網に過
渡現象をもたらす。特に、電気回路網にある負荷の種類に応じて、非最適瞬間で
実行された操作は、電気回路網の電気パラメータの定格値に比べて高振幅を有す
る高周波振動現象を生じる。電流値は、例えば定格電流値よりも数桁高い電流値
さえ生じ得る。これらの過渡現象は、明らかに電気回路網を特異の応力の影響下
に置き、電子保護の不調を生じ、電気回路網に接続された装置の予想寿命を減ら
し、特に工業装置の電源の導通の高損失を有する前記装置の遮断さえもたらす可
能性がある。さらに、これらの過渡現象は、どんな場合でも遮断器そのものの接
点のより大きい摩耗をもたらすので、その有用な寿命を減らす。駆動装置の運動
の規則に対する無制御は、駆動の終わりの残留運動エネルギーを浪費し、極に対
する抑制されていない影響を避けるダンパあるいは緩衝器を設ける必要がある。
さらに、可動接点の位置決めの精度は、ばねの存在のために本来不正確である機
構によって制限される。

【０００７】 多数の部品のために、先行技術の装置は、この部品の通常の動作を保持するた
めに保守を必要とするので、システムの摩耗及びエージングによる変動を補償す
ることによって駆動の反復可能性を保証する。駆動反復可能性はどんな場合でも
本来の限界を有する。

【０００８】 さらに、供給されねばならないエネルギーは、開閉装置のいろいろの機械素子
も移動させる必要があるので、可動接点を移動させるのに完全に必要とされるエ
ネルギーよりも大きい。

【０００９】 本発明の目的は、開閉装置の開閉動作を同期して実行し、制御パネルあるいは
保護ロジックから送られた即時の指令にかかわりなく、回路網の電気パラメータ
に対して少なくとも１つの個別の位相を基準として使用できる、電気開閉装置、
例えば遮断器、断路器等用駆動・制御装置を提供することにある。例えばキャパ
シタに対するゼロ電圧あるいはリアクティブ負荷に対してピーク電圧のような負
荷の種類及びアースに対する負荷及び回路網の中性線の接続に対する理想的引き
はずし瞬間を有し、この接点の離間／係合は、理想瞬間の周りに同期時間窓の範
囲内にあるので、得られる過渡現象が十分低い場合、開閉動作は、同期とみなす
ことができると理解すべきである。

【００１０】 この目的の範囲内で、本発明の目的は、異なる種類の回路網及び負荷を有する
電気回路網の波形との動作の同期をとることができるので、使用中かなりの柔軟
性によってそのものを区別する、例えば遮断器、断路器等のような電気開閉装置
用駆動・制御装置を提供することにある。

【００１１】 本発明の他の目的は、実行される動作の反復可能性ならびに選択された異なる
種類の遮断技術に対するその最適化を保証する、例えば遮断器、断路器等のよう
な電気開閉装置用駆動・制御装置を提供することにある。

【００１２】 本発明の他の目的は、電気回路網の波形と同期している動作を得ることができ
、その信頼性を増加させると同時にその中にある装置の電気的寿命及び機械的寿
命を増加させることもできる、例えば遮断器、断路器等のような電気開閉装置用
駆動・制御装置を提供することにある。

【００１３】 本発明の他の目的は、機械的複雑さを減らした、例えば遮断器、断路器等のよ
うな電気開閉装置用駆動・制御装置を提供することにある。

【００１４】 本発明の他の目的は、駆動に使用されるエネルギーを減らすことができるので
、結果として経済的利点を有するアクチュエータ及び電源システムのサイジング
を最適化できる、例えば遮断器、断路器等のような電気開閉装置用駆動・制御装
置を提供することにある。

【００１５】 本発明は、非常に信頼性があり、競合するコストで製造するのが比較的容易で
ある、例えば遮断器、断路器等のような電気開閉装置用駆動・制御装置を提供す
ることが最後の目的ではない。

【００１６】 したがって、本発明は、電気回路網に接続され、かつ、少なくとも１つの固定
接点及び少なくとも１つの可動接点を有し、可動接点に作動的に接続され、開／
閉動作を実行するようにエネルギーを供給する駆動手段及び前記回路網の少なく
とも１つの相の電圧及び／又は電流を検出する測定手段を含む電気開閉装置を開
閉する駆動・制御装置に関するものである。本発明による装置は、前記駆動手段
が、前記可動接点に作動的に接続される位置制御用のモータと、前記測定手段か
らの情報を受け取り、かつ、作動指令に従って、前記可動接点の移動が所定の動
作時間及び前記受信情報に対応して制御されるように前記モータを駆動するため
のモータ電気信号を送る電子制御・電源装置とを備えたことを特徴とする。

【００１７】 このように着想された駆動・制御装置は、開閉装置の駆動を正確に制御でき、
同期化される開閉動作を実現し、電気回路網の少なくとも１つの相を基準として
利用できる。このように、電気回路網の電圧及び電流の過渡現象は除去されるか
あるいはできるだけ多く制限されるので、存在する装置に対するいかなる特異な
応力を減らす。さらに、位置制御に用いるモータを使用することによって、駆動
・制御装置は、ばね、閉路ばねを再付勢するモータ及びスイッチングサイクルを
実行できる全機構を除去できるので、従来技術の開閉装置に関してもかなり簡略
化され、したがって、大きさも減らされ、操作の反復可能性が保証される。

【００１８】 本発明の他の特徴及び利点は、添付図面に非限定的な例としてだけ示された電
気開閉装置を開及び／又は閉する駆動・制御装置のいくつかの好ましいが唯一で
はない実施形態の説明から明らかになる。

【００１９】 図１において、本発明に係る駆動・制御装置は、動作指令１（例えば、運転員
あるいは保護システムから到達する）に従って、位置制御に用いるモータ２を駆
動する電子制御・電源装置１００を含む。このモータ２は、適当な連結機構５に
よって電気開閉装置４の可動接点３に作動的に接続される。また、少なくとも１
つの固定接点８をも含む開閉装置４は、電気回路網３０と、前記回路網３０の少
なくとも１つの相の電圧及び／又は電流を検出するために設けられている測定装
置３１、例えば、変流器又は計器用変圧器とに接続されている。

【００２０】 位置制御は、通常、前記モータ２の運動に関連した情報７を制御装置１００に
送るように、モータ２に設けられた位置センサによって実行される。位置制御は
、可動接点３の実際の位置に関連した情報を制御装置１００に送るようにした、
可動接点の位置センサによっても実行することができる。前記位置センサは単に
、所期のスイッチング動作が完了したことを制御装置１００に報知するリミット
スイッチであっても良い。

【００２１】 好ましくは、位置制御に用いるモータ２は、位置センサを有する回転式のサー
ボモータによって構成される。この場合、モータと可動接点との間の接続は、駆
動シャフトの回転運動を可動接点の並進運動に変換することのできる一対の連動
手段によってなされる。サーボモータの使用は、高電力レベルを非常に短い供給
時間で利用することを可能にする。等しい電力に対して、さらに２つの別個の制
御パラメータ（トルク及び／又は速度）で作動させて、設計時よりも大きな柔軟
性を持たせることができる。

【００２２】 電子制御・電源装置１００は、通常、回路網３０によって電力が直接供給され
る。しかしながら、この装置は、さらに、補助エネルギー蓄積電源システム１０
１をも有する。好ましくは、例えばキャパシタの電池によって構成される前記シ
ステムは、迅速な開／閉／開（ＯＣＯ）スイッチングサイクルに必要な最小限の
エネルギーを蓄積し、供給できるにちがいない。

【００２３】 下記に詳述されるように、受信された動作指令、所定の動作時間、及び多分検
出された故障の種類の関数として簡単で柔軟な方法で、可動接点３の運動が制御
できるように、制御・電源装置１００によってモータ２を駆動し、回路網３０の
少なくとも１つの相の電流及び／又は電圧に対して同期化された開／閉動作を実
行できる。

【００２４】 特に、図２に示されるように、本発明に係る装置の好ましい実施形態では、電
子制御・電源装置１００は、回路網の電気パラメータを追跡するための情報３２
を前記測定手段３１から受け取る計算手段１１を含む。この情報に関連して、計
算手段１１は適当な計算により、検出された相の電流及び／又は電圧のゼロ及び
最大値の連続を予測し、周波数変動、高調波成分及び単相過渡現象成分も求める
。さらに、この手段１１は、検出されたゼロ及び最大値と予測されたゼロ及び最
大値との間の時間を計算し、指示信号３８をタイマ・コマンド装置３６に送る。

【００２５】 さらに、電子制御・電源装置１００は、有利なことには、負荷の種類、電気回
路網、アースに対する負荷及び中性線の回路網の接続に関する所定の情報を含む
テーブル３４を備え、前記所定の情報に関する理想的な動作終了時間を示す信号
３５をタイマ・コマンド装置３６に送る。さらに、この装置１００がアプリケー
ションによって要求された場合、前記テーブル手段は回路網３０の中性線の状態
についての情報も含む。本実施形態では、図５及び図６に示されるように、動作
指令１は、タイマ・コマンド装置３６に送られ、通常、電気回路網に対して非同
期での指令である。このタイマ・コマンド装置３６は、対応する同期開始動作指
令３７をモータ２に出力する。この同期指令３７は、同期動作を実行するのに役
立つ最初の理想瞬間を識別するために、所定の公称動作時間５１及び理想動作終
了時間及び予測される次のゼロあるいは最大値をそれぞれ示す前記信号３５及び
３８の関数である時間５０だけ非同期指令１に対して遅延される。所望の理想瞬
間３５は、明らかに動作の種類、負荷及び電気回路網に対する動作の過渡現象を
取り除く最適時間である。図６に示されるように、時間におけるこの瞬間は、ゼ
ロあるいは最大値と必ずしも一致しなくて、それにもかかわらず動作が最適瞬間
の周りに同期窓内で実行されることを保証する。

【００２６】 本発明の重要な利点は、位置制御にモータ２を使用することによって、可動接
点３の運動についての情報は、各瞬間に電子制御・電源装置１００に送られると
いう事実にある。このようにすると、操作中、補正動作があればこれを実行でき
るので、実時間で制御を実行し、所定の通常動作時間に動作を実行することを保
証する。

【００２７】 さらに、モータ（及び／又は可動接点３）で実行される位置制御は、スイッチン
グ動作の終了で可動接点に制動装置を取り付けることを可能にするので、緩衝器
の使用と、操作の大きな反復可能性とを取り除く。遮断動作中のエネルギーの回
収も可能であり、それによって全エネルギー消費を減少させる。

【００２８】 しかしながら、いかなる点でも通常の操作からの逸脱は、動作中さらに深刻に
なり、重要な補正を必要とする場合、この装置は、自己編成モードで所定の通常
の動作時間を補正できる。この場合、動作中適度に監視される通常の動作時間は
、新しい基準値に対して再規定される。この新しい基準時間は明らかに装置１０
０に利用される。

【００２９】 実際には、本発明におけるような装置が、開閉装置の動作を制御し、制御され
た運動の規則による可動接点３の駆動を実行するので、最も広い異なる種類の電
気システム及びこのシステムに負荷を有し、故障がある場合でさえ、電気回路網
と同期する動作を得ることができるという点で設定された目的どおりにタスクを
十分に行うことができるようにするかが示された。

【００３０】 したがって、このことは、除去に関する、すなわち回路網の電圧及び電流の過
渡現象の少なくとも著しい減少ならびに電気力学応力及び熱応力を制限すること
に関する大きな利点を生じ、電気回路網に存在する装置と使用される開閉装置に
とって顕著な利点があり、有効寿命と信頼性が大きく増す。

【００３１】 本発明による装置は、遮断器、断路器等のようないろいろな種類の電気開閉装
置に応用されるのが便利であり、特に高圧遮断器に適合される。図３は、ロッド
２６によって、図に示されていない可動接点３に接続される参照番号２００によ
って示される本発明による制御・駆動装置を含む高圧遮断器の極の一例の概略を
示す。

【００３２】 電気開閉装置がそれに接続された回路を開閉する３極高圧遮断器によって構成
される場合、各個別の極は本発明による駆動・制御装置を含み得る。このように
、電子制御・電源装置１００に適切にプログラムすることによって、同期開閉動
作を柔軟な方法で行うことができる。例えば、他とは無関係に電気回路網３０の
各相のための測定手段３１を使用し、各位相のための同期動作を実行できる。そ
れとは別に、基準としてみなされる１つの位相だけのための測定手段３１を設け
、回路網が電気的に対称であるため、各位相が電気角で１２０度前のものからシ
フトされることを予想することができる。

【００３３】 図４に示された他の実施形態では、３極遮断器は、本発明による単一駆動・制
御装置を有することができる、このような場合、この装置は、適当なロッド２４
を取り入れることによって遮断器の各個別の極に機械的に結合される。この場合
、電気回路網の情報は単一位相に設けられた測定装置によって示される。実際に
は、本発明による駆動・制御装置は、可動接点の運動の規則を制御することによ
って電気開閉装置の特性を改良できるので、意図された目的を完全に達成するこ
とが分かった。

【００３４】 上記の利点に加えて、駆動・制御装置は、部品を減らし、校正動作を減らし、
衝撃損傷を生じる得る運動及び応力を除去することによってコストを減らすこと
ができる。したがって、保守コストも減らされる。

【００３５】 このように着想された装置は、その全てが本発明の概念の範囲内にある修正及
び変更に影響されない。全ての詳細はさらに技術的に等価な素子と交換されても
よい。実際には、使用される材料が、特定の使用ならびに寸法と互換がある限り
、技術の要求及び技術水準に従う任意のものであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る装置のブロック図。

【図２】 本発明に係る装置で使用される電子制御・電源装置の概略を示すブロック図。

【図３】 本発明に係る装置が装備された高圧遮断器の極を示す図。

【図４】 本発明に係る単一駆動・制御装置が装備された３極の遮断器を示す図。

【図５】 通常の動作状態における時間に対する電圧位相を示す図。

【図６】 過渡現象がある場合の時間に対する電流位相を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ， ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，Ｓ Ｎ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ( ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，Ｔ Ｍ)，ＡＵ，ＢＡ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＵ，Ｃ Ｚ，ＥＥ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＫ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＲＯ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＲ，ＵＡ，ＵＳ，Ｙ Ｕ (72)発明者 ジャンドメニコ、テスティ イタリー国オシオ、ソット、コルソ、ビッ トリオ、ベネト、17 Ｆターム(参考） 5G028 AA22 5G034 AA06 AD01 AD11

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気回路網に接続され、かつ、少なくとも１つの固定接点及び少なくとも１つ
   の可動接点を有し、前記可動接点に作動的に接続され、開／閉動作を実行するよ
   うにエネルギーを供給する駆動手段及び前記回路網の少なくとも１つの相の電圧
   及び／又は電流を検出する測定手段を含む電気開閉装置を開／閉する駆動・制御
   装置において、 前記駆動手段が、 前記可動接点に作動的に接続される位置制御用のモータと、 前記測定手段からの情報を受け取り、かつ、作動指令に従って、前記可動接点
   の移動が所定の動作時間及び前記受信情報に対応して制御されるように前記モー
   タを駆動するためのモータ電気信号を送る電子制御・電源装置と、 を備えたことを特徴とする駆動・制御装置。
2. 【請求項２】 前記開及び／又は閉が、前記電気回路網の少なくとも１つの相に対して同期化
   されることを特徴とする請求項１記載の駆動・制御装置。
3. 【請求項３】 位置制御がモータの位置センサによってなされることを特徴とする前述の請求
   項のいずれか１つに記載の駆動・制御装置。
4. 【請求項４】 位置制御に用いる前記モータが回転形のサーボモータであることを特徴とする
   前述の請求項のいずれか１つに記載の駆動・制御装置。
5. 【請求項５】 前記電子制御・電源装置が、前記測定手段によって検出された位相の電圧及び
   電流のゼロ及び最大値の次の位相の電圧及び電流のゼロ及び最大値を予測し、か
   つ検出されたゼロ及び最大値と予測されたゼロ及び最大値との間の時間を計算す
   るのに適した計算手段を含むことを特徴とする前述の請求項のいずれか１つに記
   載の駆動・制御装置。
6. 【請求項６】 前記電子制御・電源装置が、負荷の種類及びアースに対する負荷及び回路網の
   中性線の接続に関する所定の情報を含むテーブル手段を含み、前記テーブル手段
   が前記所定の情報に対して理想的な動作終了時間を示す信号を出力することを特
   徴とする請求項５記載の駆動・制御装置。
7. 【請求項７】 前記電子制御・電源装置が、タイマ・コマンド装置を含み、タイマ・コマンド
   装置は入力において、 −前記電気回路網に対して非同期である動作指令、 −理想動作終了時間を示す信号、 −次の予測ゼロあるいは最大値を示す信号、を受信し、 かつ所定の動作時間及び前記理想動作終了時間と前記予測された次のゼロある
   いは最大値を示す前記信号の関数である時間だけ前記非同期動作指令に対して遅
   延された対応同期作動指令を出力することを特徴とする請求項６記載の駆動・制
   御装置。
8. 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれか１つの駆動・制御装置を含むことを特徴とする高圧
   遮断器の極。
9. 【請求項９】 各極に対して請求項１乃至７のいずれか１つの駆動・制御装置を含むことを特
   徴とするそれに接続された回路を開閉する３極高圧遮断器。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至７のいずれか１つの駆動・制御装置と、前記装置を前記遮断器の
    各別個の極に結合する機構とを含むことを特徴とするそれに接続された回路を開
    閉する３極高圧遮断器。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至７の１つあるいはそれ以上による駆動・制御装置を含むことを特
    徴とする高圧あるいは中圧断路器。