JP2008067478A - 変圧器の監視装置および監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを下げて変圧器の停電を監視できる変圧器の監視装置および監視方法を提供する。
【解決手段】少なくとも１台の変圧器２の２次側の電圧を停電監視装置２０のＡＣ入力端子に供給し、残りの変圧器３，４の２次側電圧をＡＣアダプタ３１，３２に与えて通電信号を停電監視装置２０の汎用入力端子に供給することで、変圧器２，３，４の停電を監視する。零相変流器８，９，１０により漏電電流を検知して漏電検知信号を停電監視装置２０の漏電検知入力端子に与えて漏電を監視する。停電監視装置２０は、停電あるいは漏電を判別すると、外部にその情報を送信する。
【選択図】図１

Description

この発明は変圧器の監視装置および監視方法に関し、特に、複数の変圧器で交流電圧を受電して、各種電気機器に配電する受変電設備に設置されて停電を監視する変圧器の監視装置および監視方法に関する。

ビルなどの建物の受変電設備には、交流電圧を受電して各種電気機器に配電する複数の変圧器が設置されている。このような受変電設備において、停電が生じると各電気機器に障害をきたすため、停電を監視する装置が設置されている。そのような装置として、例えば特開平８−１４９７１７号公報（特許文献１）および特開平９−２３３６８０号公報（特許文献２）に記載されたものがある。

その他に、図５に示すような受変電設備の例がある。図５において、受変電設備は、例えば３台の変圧器２，３，４を備えており、電源母線１から各変圧器２，３，４の１次側巻線に、ＡＣ６６００Ｖの電源電圧が供給される。各変圧器２，３，４は、１次巻線に供給されたＡＣ６６００Ｖを降圧して、２次側巻線から例えばＡＣ１００Ｖの電圧を出力する。

各変圧器２，３，４の２次側巻線から出力されたＡＣ１００Ｖは、配電設備を介して図示しない各電気機器に供給される。変圧器２から出力されたＡＣ１００Ｖは、停電監視装置１１のＡＣ入力端子に与えられている。各変圧器２，３，４には接地端子が設けられており、各接地端子は漏電事故を防止するために、接地線５，６，７を介して接地されている。接地線５，６，７には変圧器２，３，４のそれぞれの漏洩電流を検知するための零相変流器８，９，１０が設けられている。零相変流器８，９，１０の出力は、停電監視装置１１の漏電検知入力端子に与えられている。停電監視装置１１は、変圧器２の２次側巻線から入力されているＡＣ１００Ｖを監視していて、変圧器２の停電を監視している。また、停電監視装置１１は、各零相変流器８，９，１０の出力に基づいて、各変圧器２，３，４の絶縁油の劣化などに起因する漏電状態を監視する。
特開平８−１４９７１７号公報 特開平９−２３３６８０号公報

図５に示した受変電設備において、停電監視装置１１は、漏電検知入力端子を有していて変圧器３，４の漏電を監視しているが、変圧器２を除いて２次側巻線に出力される電圧を監視できるように構成されていない。このため、変圧器３，４の停電を監視することができない。変圧器３，４の停電を監視するためには、停電監視装置１１を変圧器３，４のそれぞれに対応して設ける必要があり、コスト高の要因になる。

そこで、この発明の目的は、コストを下げて変圧器の停電を監視できる変圧器の監視装置および監視方法を提供することである。

この発明は、電源母線に１次側巻線が接続された少なくとも２台の変圧器を監視する変圧器の監視装置であって、少なくとも２台の変圧器のうちの少なくとも１台の変圧器の２次側巻線から交流電圧が入力される交流電圧入力端子と、交流電圧入力端子に接続された変圧器を除いた残りの変圧器の２次側巻線からの通電信号が入力される入力端子と、交流電圧入力端子に入力される入力電圧と、入力端子に入力される通電信号とに基づいて、少なくとも２台の変圧器の停電を監視する監視手段とを備える。

このように、入力端子を設けて他の変圧器の２次側巻線に出力される通電信号を入力できるようにしたので、各変圧器の停電を監視できる。

好ましくは、残りの変圧器の２次側巻線に出力される交流電圧に基づいて、通電信号を入力端子に出力する通電信号出力手段を含み、監視手段は、交流電圧入力端子に交流電圧が入力されていないとき、あるいは入力端子に通電信号が入力されていないことを判別したことに応じて、停電の発生を示す情報を出力する制御手段を含む。このように通電信号の有無に応じて停電を監視できる。

好ましくは、通電信号出力手段は、残りの変圧器の２次側巻線に出力される交流電圧を直流電圧に整流して、直流電圧を通電信号として出力する整流手段を含む。比較的簡単な整流回路で通電信号を生成できる。

好ましくは、制御手段から出力された停電の発生を示す情報を外部に送信する通信手段を含むことにより、外部で停電の発生を知ることができる。

好ましくは、監視手段は、交流電圧入力端子に入力された交流電圧から変換された駆動電圧に基づいて駆動され、駆動電圧が出力されなくなったことに応じて駆動電圧の供給を行う電池を含むことにより、停電が発生しても電池から電源を供給できるので停電の発生を通知できる。

好ましくは、少なくとも２台の変圧器のそれぞれの漏洩電流を検知した漏電検知信号が入力される漏電検知入力端子を含み、制御手段は、漏電検知入力端子に漏電検知信号が入力されたことに応じて、漏電の発生を示す情報を出力する。これにより、停電と漏電の両方を監視できる。

この発明の他の局面は、電源母線に１次側巻線が接続された少なくとも２台の変圧器を監視する変圧器の監視方法であって、少なくとも２台の変圧器のうちの少なくとも１台の変圧器の２次側巻線から交流電圧を入力するステップと、少なくとも１台の変圧器を除いた残りの変圧器の２次側巻線からの通電信号を、交流電圧の入力経路とは異なる経路で入力するステップと、入力される入力電圧と入力される通電信号とに基づいて、少なくとも２台の変圧器の停電を監視するステップとを備える。

この発明によれば、少なくとも２台の変圧器のうちの少なくとも１台の変圧器の２次側巻線から交流電圧入力端子に入力される交流電圧と、残りの変圧器の２次側巻線から信号入力端子に入力される信号とを監視することにより、各変圧器に監視装置を設けることなく変圧器の停電を監視できるので、コストを低減できる。

図１はこの発明の一実施形態の変圧器の監視装置が設置された受変電設備を示す図である。図１において、受変電設備は、従来例の図５と同様にして、電源母線１に接続された変圧器２，３，４と、接地線５，６，７と、漏洩電流検知手段として作動する零相変流器８，９，１０とを含む。さらに、受変電設備として、変圧器２，３，４の監視装置としての停電監視装置２０が設けられている。停電監視装置２０には、交流電圧入力端子としてのＡＣ入力端子と、漏電検知入力端子とが設けられているとともに、汎用入力端子が設けられている。ＡＣ入力端子には、３台の変圧器のうちの少なくとも１台の変圧器２の２次側巻線から出力された交流電圧が入力され、漏電検知入力端子には、零相変流器８，９，１０から漏電検知信号が入力される。

残りの２台の変圧器３，４の２次側巻線には、通電信号出力手段として作動するＡＣアダプタ３１，３２が接続されている。ＡＣアダプタ３１，３２は、各変圧器３，４の２次側巻線から出力される降圧されたＡＣ電圧を直流電圧に変換して、例えば５Ｖの通電信号を停電監視装置２０の汎用入力端子に与える。停電監視装置２０は、変圧器２の停電を検出するのみならず、ＡＣアダプタ３１，３２から汎用入力端子に入力されている通電信号に基づいて、変圧器３，４の停電も監視する。

汎用入力端子は、５Ｖの信号を入力できる汎用の入力端子で、ユーザの設定などにより種々の機能を選択できる。本実施例では、この汎用入力端子を通電信号の入力用に使用している。汎用入力端子ではなく、通電信号の入力用の専用の入力端子を持つ構成でもかまわない。

停電監視装置２０は、変圧器２から入力されているＡＣ１００Ｖの交流電圧と、ＡＣアダプタ３１，３２から入力されている通電信号とに基づいて、各変圧器２，３，４の２次側巻線から電圧が出力されなくなって停電状態になったか否かを監視する。また、停電監視装置２０は、零相変流器８，９，１０からの漏電検知信号に基づいて漏電状態を監視する。停電監視装置２０は、停電あるいは漏電状態を検出すると、それぞれの状態を示す情報を外部に出力する。

このように、変圧器３，４の２次側巻線の出力から得られる交流電圧をＡＣアダプタ３１，３２に入力し、出力される電圧を通電信号として停電監視装置２０の汎用入力端子に与えることにより、各変圧器２，３，４の停電を監視することができる。従って、変圧器３，４の２次側にそれぞれ停電監視装置２０を設置する必要がないのでコストを下げることができる。

図２は、図１に示した停電監視装置２０の具体的なブロック図と、外部装置を示す図であり、図３は図１に示したＡＣアダプタ３１，３２を示す回路図である。

図２において、停電監視装置２０は、漏電検知入力端子２０１〜２０３と、汎用入力端子２０４，２０５と、ＡＣ入力端子２０６，２０７とを有している。漏電検知入力端子２０１〜２０３には零相変流器８〜１０から漏電検知信号が入力され、汎用入力端子２０４，２０５には、ＡＣアダプタ３１，３２から通電信号が入力される。ＡＣ入力端子２０６，２０７には、変圧器２からＡＣ１００Ｖが入力される。

さらに、停電監視装置２０は、抵抗Ｒ１〜Ｒ３と、整流回路２１１〜２１３と、積分回路２３１〜２３３と、Ａ／Ｄコンバータ２３と、制御手段として作動し、例えばマイクロコンピュータなどで構成される制御回路２４と、ＲＯＭ２５と、ＲＡＭ２６と、通信手段として作動する通信回路２７と、変圧器２８と、整流回路２９と、平滑回路３０とを含む。Ａ／Ｄコンバータ２３と、制御回路２４と、ＲＯＭ２５と、ＲＡＭ２６は、監視手段として作動する。

ＡＣ入力端子２０６，２０７に入力されたＡＣ１００Ｖの交流電圧は、変圧器２８によって降圧される。降圧された電圧は整流回路２９で整流され、平滑回路３０で例えば５Ｖの直流電圧に平滑されて制御回路２４に駆動電源として供給されるとともに、制御回路２４に停電検知入力として与えられる。なお、平滑回路３０で平滑されて出力される直流電圧を安定化回路で安定化するようにしてもよい。

抵抗Ｒ１〜Ｒ３は、漏電検知入力端子２０１〜２０３に入力された漏電検知信号が流れることにより、整流回路２１１〜２１３の入力端に電圧を発生させる。整流回路２１１〜２１３は、抵抗Ｒ１〜Ｒ３の両端に発生した電圧を整流する。整流された電圧は、積分回路２２１〜２２３に与えられて平均化され、Ａ／Ｄコンバータ２３に与えられてデジタル信号に変換されて制御回路２４に与えられる。制御回路２４は、Ａ／Ｄコンバータ２３から出力されたデジタル信号と、予め定めるしきい値とに基づいて、漏電状態を判別する。このしきい値は、例えばＲＯＭ２５に記憶されている。

汎用入力端子２０４，２０５には、図３に示すＡＣアダプタ３１，３２から通電信号が入力される。ＡＣアダプタ３１は、図３に示すように、変圧器３１１と、例えば全波整流回路などの整流回路３１２と、平滑コンデンサ３１３と、負荷抵抗３１４とを含む。ＡＣアダプタ３１は、例えば５Ｖの直流電圧を通電信号として出力する整流手段として作動する。

ＡＣアダプタ３１は、ＡＣ１００Ｖが通電されているときは５Ｖ（ハイレベル）を出力している。無通電すなわち停電状態になると、整流回路３１２の出力は、負荷抵抗３１４を通じてＧＮＤ（グラウンド）につながっているので、この負荷抵抗３１４がプルダウン抵抗のように振る舞い、０Ｖ(ローレベル)が出力される。したがって、この出力（通電信号）を監視することで停電を検出できる。ＡＣアダプタ３２も同様に構成されている。

汎用入力端子２０４，２０５に入力された通電信号は、制御回路２４に与えられる。制御回路２４は、通電信号と、予め定めるしきい値とに基づいて、停電状態を判別する。そのしきい値は、例えば制御回路２４を構成するＣＰＵの入力回路の特性（入力電圧がハイレベル、あるいはローレベル）によって決められる。制御回路２４で判別された判別出力は、ＲＡＭ２６に記憶される。ＲＡＭ２６に記憶された停電あるいは漏電状態の判別出力は、制御回路２４により通信回路２７に出力される。

通信回路２７の出力は、例えばＤｏＰａ（登録商標）などのデータ通信回線を介してデータセンタ４０に送信される。データセンタ４０はインターネット回線５０に接続されており、インターネット回線５０には、パーソナルコンピュータ（以下、パソコンと略称する）６０が接続されている。ユーザは、パソコン６０により、データセンタ４０をアクセスすることにより、停電あるいは漏電状態をモニタすることができる。

なお、ユーザがモニタするための機器は、パソコン６０に限定されず、携帯電話や専用端末などを利用してもよい。また、データセンタ４０やインターネット回線５０も必須ではなく、停電監視装置２０から直接パソコン６０等へ送信される構成でもよい。また、通信回線は無線が望ましいが、有線でもかまわない。

なお、制御回路２４は、変圧器２が停電状態になると、駆動されなくなるので、バックアップのための駆動電圧を供給する電池３３が停電監視装置２０に設けられている。

図４は、停電監視装置２０から停電情報あるいは漏電情報を出力する動作を説明するためのフローチャートである。

図２に示した停電監視装置２０は、図１に示した変圧器２からＡＣ１００Ｖの電圧が入力されて動作している。すなわち、停電監視装置２０に内蔵されている変圧器２８、整流回路２９および平滑回路３０により直流電圧が生成されて制御回路２４などの各回路が駆動されている。また、この直流電圧は通電信号として制御回路２４に与えられている。変圧器３，４の２次側巻線から出力されたＡＣ１００Ｖは、図示しない配電設備を介して各電気機器に供給されるとともに、ＡＣアダプタ３１，３２で直流の通電信号に変換され、汎用入力端子２０４，２０５から制御回路２４に入力されている。

零相変流器８，９，１０のそれぞれの漏電検知信号は、漏電検知入力端子２０１，２０２，２０３に与えられている。漏電が生じていないときには、漏電検知信号が抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に流れないので、整流回路２１１，２１２，２１３の入力側には電圧が発生しない。このため、整流回路２１１，２１２，２１３の出力は、ほぼ０電位になっており、積分回路２２１，２２２，２２３の出力もほぼ０電位になっている。

制御回路２４は、図４に示すフローチャートに基づいて、停電状態および漏電状態を判別する。すなわち、ステップ（図示ではＳＰと略称する）ＳＰ１において、変圧器２の出力が断したか否かを判別する。この判別は、平滑回路３０から通電信号が入力されているか否かに基づいて行われる。

制御回路２４は、平滑回路３０からの通電信号が入力されなくなると、変圧器２の出力が断したことにより停電になったものと判別し、平滑回路３０からの直流電圧に代えて電池３３から直流電圧の供給を受ける。これにより、停電監視装置２０は停電および漏電の監視を続けることができる。制御回路２４は停電の生じたことを判別すると、ステップＳＰ２において、変圧器２の出力断により停電の生じたことを知らせる情報を通信回路２７に出力する。その情報は、通信回路２７からデータ通信回線を介してデータセンタ４０に送信され、さらにデータセンタ４０からインターネット回線５０に出力される。ユーザはパソコン６０を操作することにより、変圧器２の出力が断することにより停電の生じていることを知ることができる。

制御回路２４は、ステップＳＰ３において、変圧器３の出力断であるか否かを判別する。この判別は、汎用入力端子２０４にＡＣアダプタ３１から通電信号が入力されているか否かによって行われる。変圧器３の出力断を判別したときには、ステップＳＰ４において、変圧器３の出力断により停電の発生したことを知らせる情報を通信回路２７から送信する。

制御回路２４は、ステップＳＰ５において、変圧器４の出力断であるか否かを判別する。この判別は、汎用入力端子２０５にＡＣアダプタ３２から通電信号が入力されているか否かによって行われる。変圧器４の出力断を判別したときには、ステップＳＰ６において、変圧器４の出力断により停電の発生したことを知らせる情報を通信回路２７から送信する。

ステップＳＰ７において、変圧器２が漏電しているか否かを判別する。変圧器２が絶縁油の劣化などにより漏電が生じると、図１に示した接地線５に漏洩電流が流れる。零相変流器８は漏電電流を検知して漏電検知信号を漏電検知入力端子２０１に出力する。漏電検知入力端子２０１に入力された漏電検知信号は、抵抗Ｒ１に流れるので、抵抗Ｒ１の両端に電圧が発生する。整流回路２１１は、この電圧を整流し、積分回路２２１がその整流された電圧を平均化してＡ／Ｄコンバータ２３に出力する。制御回路２４は、Ａ／Ｄコンバータ２３によってデジタル化された信号に基づいて、変圧器２の漏電を判別する。

制御回路２４は、ステップＳＰ７において、変圧器２の漏電を判別すると、ステップＳＰ８において、変圧器２が漏電していることを知らせる情報を通信回路２７から送信する。ステップＳＰ９において、漏電検知入力端子２０２に漏電検知信号が入力されているかに基づいて、変圧器３が漏電しているか否かを判別する。変圧器３の漏電を判別すると、ステップＳＰ１０において、変圧器３が漏電していることを示す情報を通信回路２７から送信する。ステップＳＰ１１において、漏電検知入力端子２０３に漏電検知信号が入力されているかに基づいて、変圧器４が漏電しているか否かを判別する。変圧器４の漏電を判別すると、ステップＳＰ１２において、変圧器４が漏電していることを示す情報を通信回路２７から送信する。

上述のごとく、この実施形態によれば、変圧器２から停電監視装置２０に電源を供給するとともに、少なくとも１台の変圧器２の停電を監視し、残りの変圧器３，４の２次側にＡＣアダプタ３１，３２を接続して通電信号を停電監視装置２０の汎用入力端子２０４，２０５に入力することで、変圧器３，４の停電も監視できる。従って、他の変圧器３，４にそれぞれ個別に停電監視装置２０を設ける必要がなく、安価なＡＣアダプタ３１，３２を設けるだけで済むので、コストを低減できる。また、停電のみならず漏電も監視できるので、変圧器２，３，４のそれぞれの動作状態の監視が可能になる。

なお、上述の説明では３台の変圧器２〜４の停電と漏電を監視するようにしたが、受変電設備に少なくとも２台の変圧器が配置されていれば、この発明を適用できる。

また、図５に示した例のＡＣアダプタ３１，３２を停電監視装置２０に内蔵し、変圧器３，４の２次側電圧を直接停電監視装置２０に与え、内蔵しているＡＣアダプタ３１，３２で通電信号を生成するようにしてもよい。

さらに、上述の実施形態では、変圧器２〜４の停電および漏電を監視するようにしたが、変圧器２〜４にサーミスタ測温体や熱電対などの温度を測定する機器を設けて、それぞれの温度を監視して過熱しているか否かを監視するようにしてもよい。

また、ＲＯＭ２に代えて書き換え可能な不揮発性メモリを用いるとともに通信回路２７として双方向通信可能なものを用い、外部のパソコン６０から漏電を判別するためのしきい値を入力して不揮発性メモリに設定するようにしてもよい。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明の変圧器の監視装置は、ビルなどの建物の受変電設備における変圧器の停電や漏電などの動作状態を監視するために利用される。

この発明の一実施形態の変圧器の監視装置の一例の停電監視装置が設置された受変電設備を示す図である。 図１に示した変圧器の監視装置の一例の停電監視装置の具体的なブロック図と、外部装置を示す図である。 図１に示したＡＣアダプタを示すブロック図である。 停電監視装置から停電情報あるいは漏電情報を出力する動作を説明するためのフローチャートである。 従来の受変電設備を示すブロック図である。

符号の説明

１ 電源母線、２，３，４，２８，３１１ 変圧器、５，６，７ 接地線、８，９，１０ 零相変流器、２０ 停電監視装置、２３ Ａ／Ｄコンバータ、２４ 制御回路、２５ ＲＯＭ、２６ ＲＡＭ、２７ 通信回路、２９，２１１〜２１３，３１２ 整流回路、３０ 平滑回路、４０ データセンタ、５０ インターネット回線、６０ パソコン、２０１〜２０３ 漏電検知入力端子、２０４，２０５ 汎用入力端子、２０６，２０７ ＡＣ入力端子、２２１〜２２３ 積分回路、３１３ 平滑コンデンサ、３１４ 負荷抵抗。

Claims (7)

1. 電源母線に１次側巻線が接続された少なくとも２台の変圧器を監視する変圧器の監視装置であって、
   前記少なくとも２台の変圧器のうちの少なくとも１台の変圧器の２次側巻線から交流電圧が入力される交流電圧入力端子と、
   前記交流電圧入力端子に接続された変圧器を除いた残りの変圧器の２次側巻線からの通電信号が入力される入力端子と、
   前記交流電圧入力端子に入力される入力電圧と、前記入力端子に入力される通電信号とに基づいて、前記少なくとも２台の変圧器の停電を監視する監視手段とを備える、変圧器の監視装置。
2. 前記残りの変圧器の２次側巻線に出力される交流電圧に基づいて、前記通電信号を前記入力端子に出力する通電信号出力手段を含み、
   前記監視手段は、前記交流電圧入力端子に前記交流電圧が入力されていないとき、あるいは前記入力端子に前記通電信号が入力されていないことを判別したことに応じて、停電の発生を示す情報を出力する制御手段を含む、請求項１に記載の変圧器の監視装置。
3. 前記通電信号出力手段は、前記残りの変圧器の２次側巻線に出力される交流電圧を直流電圧に整流して、前記直流電圧を前記通電信号として出力する整流手段を含む、請求項２に記載の変圧器の監視装置。
4. 前記制御手段から出力された停電の発生を示す情報を外部に送信する通信手段を含む、請求項２または３に記載の変圧器の監視装置。
5. 前記監視手段は、前記交流電圧入力端子に入力された交流電圧から変換された駆動電圧に基づいて駆動され、
   前記駆動電圧が出力されなくなったことに応じて、駆動電圧の供給を行う電池を含む、請求項１から４のいずれかに記載の変圧器の監視装置。
6. 前記少なくとも２台の変圧器のそれぞれの漏洩電流を検知する漏電検知信号が入力される漏電検知入力端子を含み、
   前記制御手段は、前記漏電検知入力端子に前記漏電検知信号が入力されたことに応じて、漏電の発生を示す情報を出力する、請求項２から５のいずれかに記載の変圧器の監視装置。
7. 電源母線に１次側巻線が接続された少なくとも２台の変圧器を監視する変圧器の監視方法であって、
   前記少なくとも２台の変圧器のうちの少なくとも１台の変圧器の２次側巻線から交流電圧を入力するステップと、
   前記少なくとも１台の変圧器を除いた残りの変圧器の２次側巻線からの通電信号を、前記交流電圧の入力経路とは異なる経路で入力するステップと、
   前記入力される入力電圧と、前記入力される通電信号とに基づいて、前記少なくとも２台の変圧器の停電を監視するステップとを備える、変圧器の監視方法。
   
   

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