JP2007020300A - 断路器の動作監視装置、この装置が組み込まれた断路器、断路器の動作監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】断路器の開閉動作特性を簡単な構成で検知することが可能な断路器の動作監視装置を提供する。
【解決手段】断路器の動作監視装置は、入または切の操作指令が入力されたか否かを検知する手段と、ロックアウト装置の動作を検知する手段と、ブレードの入切を示すリミットスイッチおよびパレットスイッチの開閉状態に基づいてブレードの入切の状態を検知する手段と、入または切の操作指令の入力が検知された後、ロックアウト装置が動作完了するまでの時間を測定する手段と、入の操作指令が入力された後、ブレードの入状態が検知されるまでの時間を測定する手段と、切の操作指令の入力が検知された後、ブレードの切状態が検知されるまでの時間を測定する手段と、測定されたこれらの時間をメモリに記憶する記憶手段と、を備える。
【選択図】 図６

Description

本発明は、電力開閉器の一つである断路器の動作を監視するための装置及び方法に関する。また、本発明は、このような監視装置が組み込まれた断路器にも関する。

発変電機器には、遮断器、断路器、変圧器など、様々なものがある。かかる発変電機器の保守点検を行うにあたっては、各機器の動作状態を把握することが必要であり、そのため、従来、機器の巡視点検が行われている。しかしながら、運転中の機器の動作状態を巡視点検のみで精度良く把握することは必ずしも容易ではない。特に、電力開閉器である遮断器や断路器は、グリス固着などによって各部の動作時間が徐々に増加して最終的に故障に至るのであるが、巡視点検では、各部の動作時間を正確に判定することができないため、開閉器の不具合を初期段階で発見することは難しい。

これに関連して、例えば、特許文献１には、遮断器の開閉時間を検出するための装置が開示されている。この装置では、遮断器の操作ロッドに光遮蔽板を配設し、この光遮蔽板の運動経路に沿って開路位置及び閉路位置を検出するための光ファイバヘッドを設けており、これら光ファイバヘッドによる位置検出により、開閉時間を検出するようにしている。
特開平６−３４９３８１号公報

上述のように、遮断器と断路器は何れも電力開閉器であるが、遮断器は負荷電流が流れている状態でその負荷電流を遮断するものであり、一方、断路器は、負荷電流が流れていない無負荷状態で電路を開閉するものであって、両者は構成が大きく異なっている。このため、特許文献１の構成を断路器に適用することはできない。例えば、断路器には送電路を開閉するブレードの回転をロックするロックアウト装置が設けられているが、遮断器にはこのようなロックアウト装置は設けられておらず、特許文献１に記載された構成では、ロックアウト装置の動作時間を監視することはできない。また、特許文献１の装置では、上記の通り、遮断器の外部にセンサ（光ファイバヘッド）を設けることが必要であり、装置が大掛かりになってしまう。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、断路器の各部の動作時間を正確に、かつ、簡単な構成で検知できるようにすることを目的とする。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載された発明は、入または切の操作指令に応じて駆動されることにより送電路の入状態と切状態とを切り替えるブレードと、常時は前記ブレードの駆動をロックし、前記操作指令が入力された場合に通電されることにより前記ロックを解除するロックアウト装置と、前記ブレードが送電路を入状態としているか切状態としているかに応じた開閉状態を取るリミットスイッチおよびパレットスイッチとを備える断路器の動作監視装置であって、
入または切の操作指令が入力されたことを検知する操作指令検知手段と、
前記ロックアウト装置への通電状態に基づいて、前記ロックアウト装置が前記ブレードの駆動のロックを解除した状態であるか否かを検知するロックアウト状態検知手段と、
前記リミットスイッチおよびパレットスイッチの開閉状態に基づいて、ブレードが送電路が入状態としているか切状態としているかを検知するブレード状態検知手段と、
前記操作指令検知手段により入または切の操作指令の入力が検知された後、前記ロックアウト状態検知手段により前記ロックアウト装置が動作完了したと判別されるまでの時間を測定するロックアウト機構動作時間測定手段と、
前記操作指令検知手段により入の操作指令の入力が検知された後、前記ブレード状態検知手段により入状態が検知されるまでの時間を測定する入動作時間測定手段と、
前記操作指令検知手段により切の操作指令の入力が検知された後、前記ブレード状態検知手段により切状態が検知されるまでの時間を測定する切動作時間測定手段と、
前記ロックアウト機構動作時間測定手段、入動作時間測定手段、及び、切動作時間測定手段により測定された時間をメモリに記憶する記憶手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、断路器が備えるリミットスイッチおよびパレットスイッチの開閉状態やロックアウト装置の動作状態に基づいて操作指令が入力されてからの動作時間を測定する。このため、断路器のブレード及びロックアウト装置の動作時間を正確にかつ簡単な構成で検知することができる。

また、請求項２に記載された発明は、請求項１記載の断路器の動作監視装置において、前記断路器に操作指令が入力されている時間を測定する操作指令入力時間測定手段を更に備えることを特徴とする。

また、請求項３に記載された発明は、請求項１又は２記載の断路器の動作監視装置が組み込まれた断路器である。

また、請求項４に記載された発明は、入または切の操作指令に応じて駆動されることにより送電路の入状態と切状態とを切り替えるブレードと、常時は前記ブレードの駆動をロックし、前記操作指令が入力された場合に通電されることにより前記ロックを解除するロックアウト装置と、前記ブレードが送電路を入状態としているか切状態としているかに応じた開閉状態を取るリミットスイッチおよびパレットスイッチとを備える断路器の動作監視方法であって、
入または切の操作指令が入力されたか否かを検知する操作指令検知ステップと、
前記ロックアウト装置への動作状態に基づいて、前記ロックアウト装置が前記ブレードの駆動のロックを解除した状態であるか否かを検知するロックアウト状態検知ステップと、
前記リミットスイッチおよびパレットスイッチの開閉状態に基づいて、ブレードが送電路が入状態としているか切状態としているかを検知するブレード状態検知ステップと、
前記操作指令検知手段により入または切の操作指令の入力が検知された後、前記ロックアウト状態検知手段により前記ロックアウト装置が動作完了したと判別されるまでの時間を測定するロックアウト機構動作時間測定ステップと、
前記操作指令検知ステップにより入の操作指令の入力が検知された後、前記ブレード状態検知ステップにより入状態が検知されるまでの時間を測定する入動作時間測定ステップと、
前記操作指令検知ステップにより切の操作指令の入力が検知された後、前記ブレード状態検知ステップにより切状態が検知されるまでの時間を測定する切動作時間測定ステップと、
前記ロックアウト機構動作時間測定ステップ、入動作時間測定ステップ、及び、切動作時間測定ステップにより測定された時間をメモリに記憶する記憶ステップと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、断路器の各部の動作時間を正確に、かつ、簡単な構成で検知することができる。

図１は、本発明が適用される断路器１００の概略構成を示す斜視図である。同図に示すように、断路器１００は、送電路に接続される複数組（図では３組）の固定接触部１１０ａ，１１０ｂと、これら固定接触部１１０ａ，１１０ｂの間を開閉するブレード１２０と、固定接触部１１０ａ，１１０ｂを絶縁する碍子１３０と、操作装置１４０の内部に設けられた操作モータ（図１には示さず）の回転を一のブレード１２０に伝達するための操作ロッド１５０と、当該一のブレード１２０の回転を他のブレード１２０に伝達するための連動ロッド１６０とを備えて構成されており、上記操作モータの回転駆動によってブレード１２０を回転することにより、固定接触部１１０ａ，１１０ｂ間をブレード１２０で開閉するものである。

操作モータには、その回転をロックするためのロックアウト装置が設けられている。図２は、このロックアウト装置３００の構成を示す平面図である。同図に示すように、ロックアウト装置３００は、操作機構の回転軸３０２に取付けられた円盤３０４と、円盤３０４に設けられた切欠３０６に入り込んだ状態と切欠３０６の外に出た状態との間で回動可能なロックアウトレバー３０８と、ロックアウトレバー３０８を駆動するロックアウトコイル３１０とを備えている。ロックアウトコイル３１０が通電されない状態では、ロックアウトレバー３０８が切欠３０６と係合することにより操作機構の回転がロックされ、ロックアウトコイル３１０が通電されると、ロックアウトレバー３０８が回動してロック状態が解除される。

図３は、断路器１００の回路図である。先ず、この回路図に基づいて、例えば入操作を行う場合の断路器１００の動作を説明する。なお、図３には、断路器１００が切状態（図１の固定接触部１１０ａ、１１０ｂ間が切り離された状態）である場合を示している。

不図示の遠隔制御装置において入操作が行われることにより遠隔制御線ＣＬ０００に入信号が供給され、あるいは、不図示の制御装置にて制御スイッチが入操作されると、入操作スイッチ１２が閉じることにより断路器１００の入操作端子１４に入の操作指令が入力される。

断路器１００の切状態では、接点１６，１７はメーク中であるため、上記のように入の操作指令が入力されると、その信号によりロックアウト装置３００のロックアウトコイル３１０に通電され、ロックアウトレバー３０８が作動することで、操作機構のロック状態が解除され，操作モータ（図３に符号２８で示す）が動作可能となる。また、切状態では、接点２０がメーク中であり、また、ロックアウトレバー３０８が作動すると、これに連動してＬＯ接点２２がメークすることにより８８Ｃ２４に通電され８８Ｃ２４が作動する。８８Ｃ２４が作動すると、これに連動して８８Ｃ接点２６がメークすることにより操作モータ２８が入方向に動作を開始し、ブレード１２０（図１）が切状態から入状態に向けて回転する。ブレード１２０が入状態に向けて回転を開始すると、パレットスイッチ群３４が切→入の向きに動作を始め，パレットスイッチ７０がオンからオフに切り替わり，続いてＴａリミットスイッチ３２がオンからオフに切り替わる。その後、ブレード１２０の回転動作が進み、入状態に近くになるとＣａリミットスイッチ３０がオフからオンに切り替わり，その後にパレットスイッチ６８がオフからオンに切り替わり入り動作が完了となる。

また、断路器１００が入状態になると、接点１６，１７がブレークすることにより、操作モータ２８が停止すると共にロックアウトコイル３１０への通電が停止して操作機構がロックされ，操作モータ２８がロック状態となる。また、入状態になると、パレットスイッチ６８がメークしていることからランプ７１が点灯する。

この入状態で、遠隔制御線ＯＰ０００に切信号が供給され、あるいは、制御装置にて切操作が行われると、切操作スイッチ４０が閉じることにより断路器１００の切操作端子４２に切の操作指令が入力される。断路器１００の入状態では、接点１６，１７がブレークし、接点３６，３７がメークしているので、切の操作指令が入力されると、その信号によりロックアウトコイル３１０に通電されてロックアウトレバー３０８が作動することにより、操作機構のロックが解除され，操作モータ２８のロック状態が解除される。また、ロックアウトレバー３０８が作動すると、これに連動してＬＯ接点４４がメークすることにより８８Ｔ４６が作動する。８８Ｔ４６が作動すると、これに連動して８８Ｔ接点４８がメークすることにより操作モータ２８が切方向に動作を開始し、ブレード１２０が入状態から切状態に向けて回転する。ブレード１２０が切状態に向けて回転を開始すると、パレット群３４が入→切の向きに動作を始め，パレットスイッチ６８がオンからオフに切り替わり，続いてＣａリミットスイッチ３０がオンからオフに切り替わる。その後、ブレード１２０の回転動作が進み，切状態近くになるとＴａリミットスイッチ３２がオフからオンに切り替わり，その後，パレットスイッチ７０がオフからオンに切り替わり，切り動作が完了となる。

断路器１００が切状態になると、接点３６，３７がブレークすることで操作モータ２８が停止すると共に、ロックアウトコイル３１０が停止して操作機構がロックされ，操作モータ２８がロック状態となる。また、切状態では、パレットスイッチ７０がメークしていることからランプ６９が点灯する。

図４は、本発明の一実施形態である断路器動作監視装置１が断路器１００に接続された状態を示す構成図である。同図に示すように、断路器動作監視装置１は、ＣＰＵ２、メモリ３、ＣＰＵ２に入出力Ｉ／Ｆを介して接続されたフォトカプラ４、電源装置５等を含んで構成されている。また、ＣＰＵ２には、ＲＳ２３２ＣやＵＳＢその他の適宜な外部Ｉ／Ｆを介してデータ読出装置８が接続可能とされており、断路器動作監視装置１による監視結果のデータを外部から読み出せるようになっている。あるいは、有線又は無線のネットワーク経由で遠隔から監視結果のデータを読み出せるようにしてもよい。フォトカプラ４には、断路器１００の入操作コイル端子２４、切操作コイル端子４６、ロックアウトコイル３１０、８９ａ接点６８、８９ｂ接点７０、Ｃａリミットスイッチ３０、Ｔａリミットスイッチ３２が夫々接続されており、これら端子や接点等の各状態がＣＰＵ２に入力される。具体的には、操作コイル端子２４，４６に供給される電圧、ロックアウトコイル３１０に供給される電圧、及び、接点６８，７０やリミットスイッチ３０，３２の開閉状態がＣＰＵ２に入力される。ＣＰＵ２はフォトカプラ４を介して入力される各状態値に基づいて、断路器１００の各部の動作時間を監視する。

なお、上記の断路器動作監視装置１は、好ましくは、断路器１００に一体的に組み込まれて、監視装置付きの断路器を構成する。

図５は、断路器動作監視装置１が監視する断路器各部の動作時間を示す図であり、同図（ａ）は入操作の場合を、同図（ｂ）は切操作の場合を示している。同図に示すように、断路器動作監視装置１は、次の各時間を監視する。
ＣＯ：入または切の操作指令の継続時間
Ｌｏ：入又は切の操作指令が入力された後、ロックアウト装置３００が動作を完了するまでの時間
Ｔａ：操作指令が入力されてからＴａリミットスイッチの状態が変化するまでの時間（すなわち、入の操作指令が入力された後、Ｔａリミットスイッチ３２がオフするまでの時間、若しくは、切の操作指令が入力された後、Ｔａリミットスイッチ３２がオンするまでの時間）
Ｃａ：操作指令が入力されてからＣａリミットスイッチの状態が変化するまでの時間（すなわち、入の操作指令が入力された後、Ｃａリミットスイッチ３０がオンするまでの時間、若しくは、切の操作指令が入力された後、Ｃａリミットスイッチ３０がオフするまでの時間）
８９ａ：操作指令が入力されてから８９ａ接点６８の状態が変化するまでの時間（すなわち、入の操作指令が入力された後、８９ａ接点６８がメイクするまでの時間、若しくは、切の操作指令が入力された後、８９ａ接点がブレークするまでの時間）
８９ｂ：操作指令が入力されてから８９ｂ接点７０の状態が変化するまでの時間（すなわち、入の操作指令が入力された後、８９ｂ接点７０がブレークするまでの時間、若しくは、切の操作指令が入力された後、８９ｂ接点がメイクするまでの時間）

図６は、断路器動作監視装置１のＣＰＵ２が実行する処理のフローチャートである。同図に示すように、ロックアウトコイル３１０に供給される電圧に基づいて入または切の操作指令が入力されたか否かを判別し（Ｓ５００）、何れかの操作指令が入力されていれば、変数Ｌｏ，ＣＯ，Ｃａ，Ｔａ，８９ａ，８９ｂをゼロに初期化する（Ｓ５０２）。なお、これらの変数は、図５に示す同じ名称の時間を示すものである。次に、変数Ｃａ，Ｔａ，８９ａ，８９ｂの初期状態をメモリに記憶し（Ｓ５０４）、以後、各種判定動作を行う。

すなわち、先ず、入操作コイル端子２４または切操作コイル端子４６に供給される電圧に基づいてロックアウトコイル３１０が動作完了したか否かを判別し（Ｓ５０６）、動作完了していなければ、変数ＬＯに単位時間Δｔを加算する（Ｓ５０８）。また、Ｃａリミットスイッチ３０、Ｔａリミットスイッチ３２、８９ａリミットスイッチ６０、及び８９ｂリミットスイッチ６２の開閉状態が夫々変化したか否かを判別し（Ｓ５１０，Ｓ５１４，Ｓ５１８，Ｓ５２２）、変化していれば該当する変数Ｃａ，Ｔａ，８９ａ，及び８９ｂに夫々単位時間Δｔを加算する（Ｓ５１２、Ｓ５１６，Ｓ５１８，Ｓ５２０）。さらに、操作指令が復帰したか（解除されたか）否かを判別し（Ｓ５２６）、復帰していなければ変数Ｃｏに短時間Δｔを加算し（Ｓ５２８）、タイマーにより単位時間Δｔが経過するのを待った後（Ｓ５３０）、Ｓ５０６へ戻る。

一方、Ｓ５２６で操作指令が復帰していれば、操作指令の入切の種別、及び変数ＣＯ，Ｌｏ，Ｔａ，Ｃａ，８９ａ，８９ｂの値をメモリ３に記憶する（Ｓ５３２）。そして、メモリ消費量が５０％であるか否かを判別し（Ｓ５３４）、５０％以下であればＳ５００へ戻る。一方、メモリ消費量が５０％を越えていれば、メモリ消費量が９０％以下であるか否かを判別し（Ｓ５３６）、９０％以下であれば注意表示（例えば黄ＬＥＤの点灯）を行い（Ｓ５３８）、９０％を超えていれば警告表示（例えば赤ＬＥＤの点灯）を行う（Ｓ５４０）。

このようにして、断路器１００に入又は切の操作指令が入力される都度、変数ＣＯ，Ｌｏ，Ｔａ，Ｃａ，８９ａ，８９ｂの値がメモリに蓄積記憶されていくので、これらのデータをデータ読出装置８で読み出すことにより、断路器１００の各部の操作指令に対する応答時間を把握することができ、断路器１００の不具合発生を早期の段階で発見することができる。すなわち、断路器１００の各接点やロックアウト装置等の動作時間はグリス固着や機構部固渋等に起因して次第に大きくなっていくが、このような動作時間の増加傾向を適切に把握することで、断路器１００の不具合を早期に予測することができるのである。また、ロックアウト装置や接点の各部について個々に動作時間を検知するので、どの部分に不具合が発生しているかを判別することも可能であり、断路器１００の状態に応じた効果的な保守管理が可能となる。また、巡視点検を行う場合などには、不具合が進んでいない部分については点検を省略するなど、点検作業の簡素化を図ることもできる。

なお、図６のフローチャートでは、ロックアウト装置３００、Ｃａリミットスイッチ３０、Ｔａリミットスイッチ３２、８９ａ接点６８、８９ｂ接点７０の順序で動作するものとして、Ｌｏ、Ｃａ、Ｔａ、８９ａ、８９ｂをその順序で測定しているが、装置によっては必ずしも同じ順序にならない場合もあり、その場合は、装置毎に適した順序で測定すればよい。あるいは、Ｌｏ、Ｃａ、Ｔａ、８９ａ、８９ｂを並行して独立に測定してどのような動作順序であっても適応できるようにしてもよい。

本発明が適用される断路器の概略構成を示す斜視図である。 断路器が備えるロックアウト装置の平面図である。 断路器の回路図である 本発明の一実施形態である断路器動作監視装置が断路器に接続された状態を示す構成図である。 本実施形態の断路器動作監視装置が監視する断路器の各部の動作時間を示す図であり、同図（ａ）は入操作の場合を、同図（ｂ）は切操作の場合を示している。 断路器動作監視装置のＣＰＵが実行する処理のフローチャートである。

符号の説明

１ 断路器動作監視装置 ２ ＣＰＵ
１２ 入操作スイッチ １４ 入操作端子
１６，１７，２０ 接点 ２２，４４ ＬＯ接点
２４ 入操作コイル ２８ 操作モータ
３０ Ｃａリミットスイッチ ３２ Ｔａリミットスイッチ
３４ パレットスイッチ群 ３６，３７ 接点
４６ 切操作コイル ６９ ランプ（切表示）
６８ パレットスイッチ８９ａ接点
７１ ランプ（入表示）
７０ パレットスイッチ８９ｂ接点
１２０ ブレード
３００ ロックアウト装置
３１０ ロックアウトコイル

Claims (4)

1. 入または切の操作指令に応じて駆動されることにより送電路の入状態と切状態とを切り替えるブレードと、常時は前記ブレードの駆動をロックし、前記操作指令が入力された場合に通電されることにより前記ロックを解除するロックアウト装置と、前記ブレードが送電路を入状態としているか切状態としているかに応じた開閉状態を取るリミットスイッチおよびパレットスイッチとを備える断路器の動作監視装置であって、
   入または切の操作指令が入力されたことを検知する操作指令検知手段と、
   前記ロックアウト装置の動作完了を検知するロックアウト状態検知手段と、
   前記リミットスイッチおよびパレットスイッチの開閉状態に基づいて、ブレードが送電路入状態としているか切状態としているかを検知するブレード状態検知手段と、
   前記操作指令検知手段により入または切の操作指令の入力が検知された後、前記ロックアウト状態検知手段により前記ロックアウト装置が動作完了したと判別されるまでの時間を測定するロックアウト機構動作時間測定手段と、
   前記操作指令検知手段により入の操作指令の入力が検知された後、前記ブレード状態検知手段により入状態が検知されるまでの時間を測定する入動作時間測定手段と、
   前記操作指令検知手段により切の操作指令の入力が検知された後、前記ブレード状態検知手段により切状態が検知されるまでの時間を測定する切動作時間測定手段と、
   前記ロックアウト機構動作時間測定手段、入動作時間測定手段、及び、切動作時間測定手段により測定された時間をメモリに記憶する記憶手段と、を備えることを特徴とする断路器の動作監視装置。
2. 前記断路器に操作指令が入力されている時間を測定する操作指令入力時間測定手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載の断路器の動作監視装置。
3. 請求項１又は２記載の断路器の動作監視装置が組み込まれた断路器。
4. 入または切の操作指令に応じて駆動されることにより送電路の入状態と切状態とを切り替えるブレードと、常時は前記ブレードの駆動をロックし、前記操作指令が入力された場合に通電されることにより前記ロックを解除するロックアウト装置と、前記ブレードが送電路を入状態としているか切状態としているかに応じた開閉状態を取るリミットスイッチおよびパレットスイッチとを備える断路器の動作監視方法であって、
   入または切の操作指令が入力されたか否かを検知する操作指令検知ステップと、
   前記ロックアウト装置への通電状態に基づいて、前記ロックアウト装置が前記ブレードの駆動のロックを解除した状態であるか否かを検知するロックアウト状態検知ステップと、
   前記リミットスイッチおよびパレットスイッチの開閉状態に基づいて、ブレードが送電路が入状態としているか切状態としているかを検知するブレード状態検知ステップと、
   前記操作指令検知手段により入または切の操作指令の入力が検知された後、前記ロックアウト状態検知手段により前記ロックアウト装置が動作完了したと判別されるまでの時間を測定するロックアウト機構動作時間測定ステップと、
   前記操作指令検知ステップにより入の操作指令の入力が検知された後、前記ブレード状態検知ステップにより入状態が検知されるまでの時間を測定する入動作時間測定ステップと、
   前記操作指令検知ステップにより切の操作指令の入力が検知された後、前記ブレード状態検知ステップにより切状態が検知されるまでの時間を測定する切動作時間測定ステップと、
   前記ロックアウト機構動作時間測定ステップ、入動作時間測定ステップ、及び、切動作時間測定ステップにより測定された時間をメモリに記憶する記憶ステップと、を備えることを特徴とする断路器の動作監視方法。

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