JP2008078079A - 遮断器の開閉制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】開極指令信号又は閉極指令信号を検出した時に、最大でも１サイクル以下の待ち時間で開極指令信号又は閉極指令信号を遮断器に対して出力し、主回路電流又は系統電圧の所望の位相で遮断器を遮断又は投入させることを可能にした。
【解決手段】遮断器の開閉制御装置１００は、開閉制御信号出力時間算出手段１０と開閉指令信号出力遅延手段２０とを備え、開閉制御信号出力時間算出手段１０は、開極指令信号又は閉極指令信号の検出タイミングを基準として、開閉制御信号出力時間と遮断器６２０の予測開極動作時間又は予測閉極動作時間の和の時間経過後に遮断器が所望の位相で遮断又は投入するように開閉制御信号出力時間を算出し、開閉指令信号出力遅延手段２０は、開極指令信号又は閉極指令信号を実際に検出した場合、最新の前記開閉制御信号出力時間経過後に、遅延制御された開極指令信号又は遅延制御された閉極指令信号を遮断器に対して出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は遮断器の開閉制御装置に係り、特に、遮断器への開極指令信号又は閉極指令信号の出力タイミングを遅延させることにより所望の位相で遮断器を遮断又は投入するようにした遮断器の開閉制御装置に関する。

電力用遮断器の開極または閉極タイミングを制御して、電力系統や電力機器にとって過酷となる過渡現象の発生を抑止する方法については、従来から提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

この過渡現象の発生を抑止する方法を実現する具体的な発明としては、電流遮断時における遮断器接触子の開離タイミングを遮断電流の電流零点と波高値との間で行わせ、かつ遮断器接触子の閉合時に負荷の種類に応じて遮断器接触子の閉極タイミングを制御する遮断器開閉制御装置が既に提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、電力系統の充電電流補償や電圧調整を目的として母線に接続された分岐リアクトルを解列制御する際、遮断器の最終遮断点が電流位相零度点では高周波再発弧サージが発生しないことに着目し、計器用変圧器より単相電圧を遮断器開極制御装置に入力し、この遮断器開極制御装置で単相電圧の位相に基づいて各相の電流位相を算出し、分路リアクトルに流れる各相電流が零点にて遮断できるように遮断器への開極指令を出力するようにした発明も既に提案されている（例えば、特許文献２参照）。

上述した特許文献１および２に記載されている遮断器の開閉制御装置はいずれも、開極指令信号又は閉極指令信号を検出した時に、所望の位相で遮断器を遮断又は投入させるために、遮断器への開極指令信号又は閉極指令信号の出力タイミングを遅延させる機能を備えている。なお、このような遮断器の開閉制御は、同期開極制御又は同期閉極制御と呼ばれている。
特開平３−１５６８２０号公報 特開平６−２０５６４号公報 "Controlled switching of HVAC circuit breakers. Guide for application lines, reactors, capacitors, transformers. SC13", ELECTRA No.183 P.43 (1999)

上述したいずれの遮断器の開閉制御装置も、開極指令信号又は閉極指令信号が開閉制御装置に入力された後の系統電圧又は主回路電流の零クロス点を検出し、その零クロス点を基準として遮断器への開極指令信号又は閉極指令信号の出力遅延タイミングを制御するものである。

図１２を参照して非特許文献１に示される従来の同期開極制御のタイミングチャートについて説明する。
図１２中、ｔ_separateは遮断器接触子の開極タイミング、すなわち遮断器接触子を開極動作させる主回路電流の所望の開極位相を表している。

主回路電流波形の零クロス点（電流位相０度のタイミング）を基準としてｔ_separateの開極タイミングを時間に換算したものがＴ_targetである。実際の遮断器ではアーク電流の流れているアーク時間Ｔ_arcingが存在するため、電気的に遮断が完了するのはｔ_separateのタイミングからＴ_arcing時間後の電流０点になる。

特許文献１および２の何れの制御装置も、図１２に示したタイミングチャートと同様、主回路電流波形の零クロス点を基準として、同期開極遅延時間Ｔ_delayと開極動作時間Ｔ_openingの和の時間経過後に、ｔ_separateのタイミングで遮断器接触子が開極動作するように同期開極遅延時間Ｔ_delayを計算する。

従来の開閉制御装置では、例えば図１２のｔ_commandのタイミングで制御装置に開極指令信号が入力されると、主回路電流波形の次の零クロス点が検出されるまで待つ必要がある。図１２では、この待ち時間は、零クロス点待ち時間Ｔ_Wとして示されている。検出した次の零クロス点を基準として、更に同期開極遅延時間Ｔ_delayを待った後、制御装置はｔ_controlのタイミングで遮断器に対して開極指令信号を出力する。

すなわち、開極指令信号が制御装置に入力されてから、遮断器に対して開極指令信号が出力されるまでの全待ち時間として、合計で「Ｔ_total＝Ｔ_W＋Ｔ_delay」の全待ち時間が発生する。この全待ち時間の長さＴ_totalは、開極指令信号の入力タイミングや目標開極位相に依存し、最大で２サイクルに達する可能性がある。さらに、制御装置の演算性能によっては、さらにＮサイクル（Ｎ＝１，２、・・・）の待ち時間が発生する場合がある。

同期閉極制御においても類似のタイミングチャートとなり、同様な全待ち時間が発生する。ただし、同期閉極制御では、一般に系統電圧の零クロス点を基準にして制御を行い、また遮断器のプレアーク時間を考慮して制御を行う。

このように、従来の遮断器の開閉制御装置では、同期開極制御、又は同期閉極制御を行うために最大２サイクルの無駄な時間が発生することになる。なお、開閉制御装置の演算性能によっては、さらにＮサイクル（Ｎ＝１，２、・・・）の無駄な時間が発生する。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、開極指令信号又は閉極指令信号を検出した時に、最大でも１サイクル以下の待ち時間で開極指令信号又は閉極指令信号を遮断器に対して出力し、主回路電流又は系統電圧の所望の位相で遮断器を遮断又は投入させることが可能な遮断器の開閉制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、系統電圧又は主回路電流の所望の位相で遮断器を遮断又は投入させる遮断器の開閉制御装置において、遮断器の状態に応じた遮断器の開極動作時間または閉極動作時間を常時繰り返し予測算出する遮断器動作時間予測算出処理手段と、開極指令信号又は閉極指令信号を検出した時に前記所望の位相で遮断器を遮断又は投入させるために、遮断器への前記開極指令信号又は閉極指令信号の出力タイミングを遅延させる開閉指令信号出力遅延処理手段と、前記開極指令信号又は閉極指令信号の検出タイミングから前記開閉指令信号出力遅延処理手段が前記開極指令信号又は閉極指令信号を遮断器へ出力するタイミングまでの遅延時間である開閉制御信号出力時間を算出する開閉制御信号出力時間算出処理手段と、を備え、前記開閉制御信号出力時間算出処理手段は、開極指令信号又は閉極指令信号の検出タイミングを基準として、開閉制御信号出力時間と遮断器の予測開極動作時間又は予測閉極動作時間の和の時間経過後に遮断器が前記所望の位相で遮断又は投入するように前記開閉制御信号出力時間を算出し、前記開閉指令信号出力遅延処理手段は、開極指令信号又は閉極指令信号を実際に検出した場合に最新の前記開閉制御信号出力時間の経過後に遅延制御された開極指令信号又は遅延制御された閉極指令信号を遮断器に対して出力することを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、系統電圧又は主回路電流の所望の位相で遮断器を遮断又は投入させる遮断器の開閉制御装置において、遮断器の状態に応じた遮断器の予測開極動作時間または予測閉極動作時間を常時繰り返し予測算出する遮断器動作時間予測算出処理手段４０と、開極指令信号又は閉極指令信号を検出した時に、前記所望の位相で遮断器を遮断又は投入させるために、遮断器への前記開極指令信号又は閉極指令信号の出力タイミングを遅延させる開閉指令信号出力遅延処理手段２０ａと、前記開極指令信号又は閉極指令信号の検出タイミングから、前記開閉指令信号出力遅延処理手段２０ａが前記開極指令信号又は閉極指令信号を遮断器へ出力するタイミングまでの遅延時間である開閉制御信号出力時間を算出する開閉制御信号出力時間算出処理手段１０ａと、前記系統電圧又は主回路電流の基準点を周期的に検出する基準点検出手段６０と、前記基準点検出手段６０により検出された基準点を基準として同期遅延時間を算出する同期遅延時間算出手段５０と、
前記基準点から開極指令信号又は閉極指令信号の検出タイミングまでの時間である基準点指令信号間時間を算出する基準点指令信号間時間算出手段７０と、を備え、前記同期遅延時間算出手段５０は、前記基準点を基準として、同期遅延時間と前記遮断器動作時間予測算出処理手段４０で算出された遮断器の予測開極動作時間又は予測閉極動作時間の和の時間経過後に、遮断器が前記所望の位相で遮断又は投入するように前記同期遅延時間を算出し、前記開閉制御信号出力時間算出処理手段１０ａは、前記基準点指令信号間時間と前記同期遅延時間算出手段５０で算出された同期遅延時間との大小関係から、前記開閉制御信号出力時間を算出し、前記開閉指令信号出力遅延処理手段２０ａは、開極指令信号又は閉極指令信号を実際に検出した場合に最新の前記開閉制御信号出力時間の経過後に遅延制御された開極指令信号又は遅延制御された閉極指令信号を遮断器に対して出力することを特徴とする。

本発明によれば、開極指令信号又は閉極指令信号を検出した時に、最大でも１サイクル以下の待ち時間で、開極指令信号又は閉極指令信号を遮断器に対して出力し、主回路電流の所望の位相で遮断器を遮断させ、あるいは系統電圧の所望の位相で遮断器を投入させることが可能な遮断器の開閉制御装置を提供することができる。

以下、本発明に係る遮断器の開閉制御装置の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図を通して共通する部分には同一符号を、また関連する部分には添え字を付けて重複する説明は適宜省略するものとする。

（実施形態１）
（構成）
図１は本実施形態１における遮断器の同期開閉制御システム構成図である。
なお、図１では徒に図面が複雑になることを避けるため、主回路や遮断器、およびその制御回路等を１相分のみ示しているが、勿論、３相回路に適用できるものである。

図１において、７００は電力系統の主回路、７１０は主回路７００に設けた遮断器、７２０は主回路電流を変成して出力する変流器（ＣＴ）、７３０は系統電圧を変成して出力する計器用変圧器（ＶＴまたはＰＤ）である。

なお、主回路７００には、以上説明した系統構成機器以外に変電所を構成する電力機器として断路器や接地開閉器等、また各種の計器類が接続されているが、これらの機器や計器は本発明に直接関係がないのでここでは省略する。

６１０は制御電源回路である。この制御電源回路６１０のプラス側電極（Ｐ）と接地側電極（Ｎ）との間には、保護リレー装置やＢＣＵ（Ｂａｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）などの上位装置６００と、本発明の主要部である遮断器の開閉制御装置１００と、遮断器７１０の操作機構部６２０とが直列に接続されている。操作機構部６２０は遮断器駆動用コイル（遮断コイルＴＣ、投入コイルＣＣ）６３０で構成されている。

ところで、本図で示す遮断器の開閉制御装置１００は、概念を示すものであり、開閉制御信号出力時間算出処理手段１０と、開閉指令信号出力遅延処理手段２０と、ＦＥＴやＩＧＢＴ等の半導体スイッチで構成した開閉指令出力部３０とを備えている。この開閉指令出力部３０は、遮断用スイッチ３０ＴＣおよび投入用スイッチ３０ＣＣから構成されており、開閉指令信号出力遅延処理手段２０から出力されるトリガー信号により、半導体スイッチがＯＮ動作するようになっている。開閉指令出力部３０がＯＮ動作した時は、遮断器の同期開閉制御信号（遮断器駆動電流）が遮断器駆動コイル（ＣＣ／ＴＣ）６３０に流れ、遮断器７１０の接触子を開極又は閉極動作させる。

遮断器の開閉制御装置１００には、変流器７２０や計器用変圧器７３０から出力された主回路電流信号や系統電圧信号が入力されるが、主回路電流や系統電圧を検出可能な機器であれば、変流器７２０や計器用変圧器７３０のような専用の機器以外に、汎用の機器を適用可能であることは言うまでも無い。また、遮断器の制御条件により、主回路電流又は系統電圧のどちらか一方のみを入力すれば良い場合、一方を省略可能なことは言うまでも無い。

図２は本実施形態１における遮断器の開閉制御装置１００の詳細構成を示すブロック図である。
図２において、遮断器の開閉制御装置１００は、ＡＣ入力回路１、センサ入力回路２、アナログ−デジタル変換器（図中、Ａ／Ｄ変換器と表記）３、ＭＰＵ（マイクロプロセッサー）４および開閉指令出力部３０などから構成されている。そして、ＭＰＵ４および開閉指令出力部３０には、外部の上位装置６００からの開閉信号が入力され、開閉指令出力部３０から出力される開極指令または閉極指令により遮断器の操作機構部６２０の遮断器駆動コイル６３０が駆動されるように構成されている。

ところで、前述したＡＣ入力回路１には図示していないが、変流器７２０および計器用変圧器７３０の２次回路と遮断器の開閉制御装置１００とを電気的に絶縁するためと、入力した主回路電流信号および系統電圧信号を適当な大きさに変換するための補助ＣＴ、ＰＴを備え、さらにこの補助ＣＴ、ＰＴの出力の中から高調波成分を除去するアナログフィルタ（一般に低域通過フィルタ）も備えている。

一方、センサ入力回路２には、遮断器の制御電圧が入力されるとともに、遮断器操作機構部などに設けられた図示しない操作圧力センサ、温度センサ、ストロークセンサ等の各種のセンサから出力される圧力信号、温度信号、ストローク信号などが入力されるように構成されている。これらセンサから出力される信号は、一般に４−２０ｍＡ程度の大きさのＤＣ信号である。このセンサ入力回路２もＡＣ入力回路１と同様に絶縁回路やアナログフィルタ（一般に低域通過フィルタ）などを備えている。

次に、アナログ−デジタル変換器３は、ＡＣ入力回路１およびセンサ入力回路２の出力、すなわち主回路電流信号、系統電圧信号、センサ信号などのアナログ信号を所定の周期でサンプリングし、このサンプル値をデジタル信号に変換する。アナログ−デジタル変換器３でデジタル信号に変換された主回路電流信号、系統電圧信号、センサ信号はＭＰＵ４に入力される。

なお、アナログ−デジタル変換器３はアナログ入力信号毎に設けても良いし、マルチプレクサなどと組合せ、時系列に変換されたサンプル値を１個のアナログ−デジタル変換器で変換するようにしても良いし、または、各相ごとに集約されたアナログ−デジタル変換器を適用しても良く、その回路構成に制約を課すものではない。

そして、ＭＰＵ４は、デジタル信号に変換された主回路電流信号、系統電圧信号、センサ信号および開閉指令信号などの入力信号を、予めインストールされているプログラムのソフトウエア処理によって、遮断器動作時間予測算出処理４０、開閉制御信号出力時間算出処理１０ａおよび開閉指令信号出力遅延処理２０ａを実行するようになっている。なお、図１ではＭＰＵ４のソフトウエア処理のうち、開閉制御信号出力時間算出処理部分１０および開閉指令信号出力遅延処理部分２０ａのみを示している。

なお、開閉制御信号出力時間算出手段１０、開閉指令信号出力遅延手段２０をハードウエアのみ、又はハードウエアとソフトウエアの組合せで構成しても良いことは言うまでも無い。
また、ＭＰＵ４は、遮断器の開閉制御装置１００として３相分の演算機能を１個に集約しても良いし、各相毎に同一演算機能を有するＭＰＵ４を設けても良いことは言うまでも無い。

（作用）
次に、図３を用いて遮断器の開閉制御装置１００の作用（動作）を説明する。
図３は遮断器の開閉制御装置１００の同期開極制御のタイミングチャートである。
ＭＰＵ４は、遮断器動作時間予測算出処理４０、開閉制御信号出力時間算出処理１０ａ、開閉指令信号出力遅延処理２０ａを常時一定の周期Ｔ_ssp（少なくとも数ｍｓオーダの周期）で繰り返し実行している。

遮断器動作時間予測算出処理４０は、遮断器（接触子）の開極動作時間Ｔ_openingを予測演算する。遮断器（接触子）の開極動作時間Ｔ_openingは、遮断器操作機構の操作圧力、周囲温度、遮断器の制御電圧、遮断器動作回数、遮断器休止時間などにより、時々刻々と変動する。遮断器動作時間予測算出処理４０は、センサ入力回路などからアナログ−デジタル変換器３を介して入力される前記データを元に、遮断器の開極動作時間の補正値を計算し、その動作環境に応じた開極動作時間Ｔ_openingを、一定の周期Ｔ_sspで常時繰り返し予測算出する。

開極動作時間Ｔ_openingは、定格条件における実測値Ｔ_opening0 に対して、
（１）環境条件（温度条件、制御電圧条件、油圧操作圧力条件）に対応した補正、
（２）遮断器休止時間に対応した補正
を行う。例えば、非特許文献１に掲載されている式を使用して計算する。

遮断器接触子の開極動作時間Ｔ_openingは、具体的には、入力される遮断器操作機構の操作油圧がＰ１、周囲温度がＴ１、遮断器の制御電圧がＶ１、遮断器休止時間がＨ１であるときの補正時間をそれぞれΔｔＰ（Ｔ１）、ΔｔＶ（Ｖ１）、ΔｔＰ（Ｐ１）、ΔｔＨ（Ｈ１）とすると、
Ｔ_opening ＝ Ｔ_opening0 ＋ΔｔＰ（Ｔ１）＋ΔｔＶ（Ｖ１）
＋ΔｔＰ（Ｐ１）＋ΔｔＨ（Ｈ１）
の様になる。

予測算出とは、定格条件から補正した開極動作時間の算出の意味である。
開閉制御信号出力時間算出処理１０ａは、常時一定の周期Ｔ_sspで開閉制御信号出力時間Ｔ_controlを繰り返し算出する。

開閉制御信号出力時間算出処理１０ａは、例えば図３の計算タスク“1”において、その次の計算タスク“2”を基準とした開閉制御信号出力時間Ｔ_control“1”を算出する。計算式は以下の通りである。

（１-ｉ）零クロス点を基準として、目標開極位相を時間に換算する。図３では、この零クロス点から目標開極位相までの時間をＴ_targetとして図示している。
目標開極位相をθ_target［ｄｅｇ］とし、主回路電流の周期をＴ_freq［ｍｓ］とすると、Ｔ_target［ｍｓ］は以下の式（１）となる。
Ｔ_target＝Ｔ_freq×（θ_target／３６０） ［ｍｓ］ ・・・・（１）

（１-ii）開閉制御信号出力時間Ｔ_control“1”の基準タイミングの主回路電流位相θ_command“1”［ｄｅｇ］を計算する。この計算は、主回路電流信号のデジタル値を使用して、例えばデジタル保護リレーで既に適用されている以下の式（２）の位相算出アルゴリズムなどを適用して行う。
θ_command“1”＝ｔａｎ^-1（αｓｉｎ３０°／（１＋αｃｏｓ３０°））［ｄｅｇ］
・・・・（２）

（１-iii）零クロス点を基準として、式（３）でθ_command“1”［ｄｅｇ］を時間に換算する。図３では、この時間をＴ_command“1”［ｍｓ］として図示している。
Ｔ_command“1”＝Ｔ_freq×（θ_command“1”／３６０） ［ｍｓ］・・・・（３）

（１-iv）計算タスク“1”における開極動作時間Ｔ_opening“1”を、遮断器動作時間予測算出処理４０から取得する。
（１-ｖ）以上述べた（１-ｉ）〜（１-iv）の結果を用いて開閉制御信号出力時間Ｔ_control“1”を次式（４）または（５）により算出する。

開閉制御信号出力時間Ｔ_control“1”は、開閉制御信号出力時間Ｔ_control“1”の基準タイミングの主回路電流位相を基点として、開閉制御信号出力時間Ｔ_control“1”と、開極動作時間Ｔ_opening“1”との和の時間後に、遮断器が所望の位相で開極動作するものとして計算される。
Ｔ_command“1” ≦ Ｔ_target の場合、
Ｔ_control“1”＝（Ｔ_target−Ｔ_command“1”）−（Ｔ_opening“1” ％ Ｔ_freq） ［ｍｓ］
・・・・（４）
また、Ｔ_command“1” ＞ Ｔ_target の場合、
Ｔ_control“1”＝（Ｔ_target−Ｔ_command“1”＋Ｔ_freq）
−（Ｔ_opening“1” ％ Ｔ_freq） ［ｍｓ］ ・・・・（５）
ただし、（Ａ ％ Ｂ）は、（Ａ ÷ Ｂ）の余りを意味する。

開閉制御信号出力時間算出処理１０ａは、以上説明した（１-ｉ）〜（１-ｖ）の演算を一定の周期Ｔ_sspで常時繰り返し実行する。すなわち、次の計算タスク“2”では、その次の計算タスク“3”を基準とした開閉制御信号出力時間Ｔ_control“2”を算出する。更に次の計算タスク“3”では、その次の計算タスク“4”を基準とした開閉制御信号出力時間Ｔ_control“3”を算出する。

以上のようにして、開閉制御信号出力時間算出処理１０ａは、開閉制御信号出力時間Ｔ_controlを、一定の周期Ｔ_sspで常時繰り返し算出する。算出される開閉制御信号出力時間Ｔ_controlの範囲が以下の式（６）であることは、式（１）〜式（５）より明白である。
０ ≦ Ｔ_control ＜ Ｔ_freq ・・・・（６）

次に、開閉指令信号出力遅延処理２０ａは、開極指令信号Ｔ_commandの有無を一定の周期Ｔ_sspで常時繰り返し監視する。開極指令信号Ｔ_commandを検出したときは、遮断器（遮断器操作機構部６２０の遮断コイルＴＣ）への開極指令信号の出力を、最新の開閉制御信号出力時間Ｔ_controlだけ遅延させる動作を実行する。

図３のタイムチャートは、計算タスク“3”において開極指令信号Ｔ_commandを検出できた場合の例を示す。この時、開閉指令信号出力遅延処理２０ａは、最新の開閉制御信号出力時間Ｔ_control、すなわち、次の計算タスク“4”を基準とした開閉制御信号出力時間Ｔ_control“3”の遅延時間をカウントする。開閉指令信号出力遅延処理２０ａは、最新の開閉制御信号出力時間Ｔ_control“3”の遅延時間経過後に開閉指令出力部３０に対してトリガー信号を出力する。

これによりトリガー信号が入力された開閉指令出力部３０はＯＮ状態となるので、遮断器の同期開極制御信号（遮断器駆動電流）が遮断器駆動コイル６３０（遮断コイルＴＣ）に流れ、遮断器の開極動作を行う。

以上の説明では、実施形態１の遮断器の開閉制御装置１００の応動の一例を、同期開極制御のタイミングチャートを使用して説明したが、同期閉極制御のタイミングチャートにおいても、遮断器の開閉制御装置１００は同様に応動する。

また、本実施の形態１では、遮断器動作時間予測算出処理４０、開閉制御信号出力時間算出処理１０ａ、開閉指令信号出力遅延処理２０ａを一定の周期Ｔ_sspで常時繰り返し実行するものとして説明したが、これらを互いに非同期で実行しても良いし、非周期処理で実行しても良いことは言うまでも無い。また、さらにタスクを細分化しても良いことはいうまでも無い。

また、本実施の形態では、ＭＰＵ４はマルチタスク処理が可能で、遮断器動作時間予測算出処理４０、開閉制御信号出力時間算出処理１０ａ、開閉指令信号出力遅延処理２０ａを並列に実行できることを前提としたが、これらの処理についてシングルタスク処理をする複数のＭＰＵで分散して実行しても良いことは言うまでも無い。また、マルチタスク処理が可能な複数のＣＰＵで分散して実行しても良いことは言うまでも無い。

（効果）
以上の説明より明らかなように、本実施形態１における遮断器の開閉制御装置は、開閉指令信号の入力から開閉指令信号の出力までの時間差は、開閉制御信号出力時間Ｔ_controlである。開閉制御信号出力時間Ｔ_controlの範囲は、以下である。
０≦Ｔ_control＜Ｔ_freq

従って、本実施形態１によれば、開極指令信号又は閉極指令信号を検出した時に、最大でも１サイクル以下の待ち時間で、開極指令信号又は閉極指令信号を遮断器に対して出力し、主回路電流の所望の位相で遮断器を遮断させ、あるいは系統電圧の所望の位相で遮断器を投入させることが可能な遮断器の開閉制御装置を提供することができる。

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２における遮断器の開閉制御装置について説明する。
（構成）
本発明の実施形態２における遮断器の同期開閉制御システム構成は、実施形態１の図１と同様の構成なので省略し、遮断器の開閉制御装置１００Ａの詳細構成図のみ示す。

以下、図４を参照して、実施形態２の遮断器の開閉制御装置１００Ａの詳細構成を説明する。
本実施形態２における遮断器の開閉制御装置１００Ａは、図２の遮断器の開閉制御装置１００に対して、基準点検出手段６０、同期遅延時間算出手段５０、基準点指令信号間時間算出手段７０を追加した構成になっている。

すなわち、図４において、遮断器の開閉制御装置１００Ａは、実施形態１の構成と同様に、ＡＣ入力回路１、センサ入力回路２、アナログ−デジタル変換器３、ＭＰＵ４、開閉指令出力部３０などを備えているが、本実施形態２が実施形態１と相違する点は、ＭＰＵ４の処理内容であり、実施形態１のＭＰＵ４の処理内容に加えて、新たに同期遅延時間算出処理５０と、基準点検出処理６０と、基準点指令信号間時間算出処理７０とが実行されるようになっている。これらの処理は、例えばＭＰＵ４に予めインストールされているプログラムによるソフトウエア処理で実行するものである。

（作用）
本実施形態２の作用を遮断器の開閉制御装置の同期開極制御のタイミングチャートを参照して説明する。
ＭＰＵ４は、図５で示すように大きく分けて第１のタスクおよび第２のタスクという２つの周期のタスクで動作している。

まず第１のタスクは、高速の一定の周期Ｔ_ssp（少なくとも数ｍｓのオーダの周期）で常時繰り返し実行するタスクであって、基準点検出処理６０、基準点指令信号間時間算出処理７０、開閉制御信号出力時間算出処理１０ａ、開閉指令信号出力遅延処理２０ａなどを実行している。

次に、第２のタスクは、周期Ｔ_sspより遅い周期Ｔ_100ms（数１００ｍｓのオーダの周期まで許容できる）で常時繰り返し実行するタスクであって、遮断器動作時間予測算出処理４０と同期遅延時間算出処理５０などを実行している。

以下に第１、第２のタスクの詳細について説明する。
＜第２のタスク；周期Ｔ_100msの計算タスクの動作＞
遮断器動作時間予測算出処理４０は、遮断器の開極動作時間Ｔ_openingを予測算出する。遮断器の開極動作時間Ｔ_openingは、実施形態１の場合と同様に遮断器操作機構の操作圧力、周囲温度、遮断器の制御電圧、遮断器動作回数、遮断器休止時間などにより、時々刻々と変動する。

遮断器動作時間予測算出処理４０は、センサ入力回路などから入力されるこれらのデータを元に、遮断器の開極動作時間の補正値を計算し、その動作環境に応じた開極動作時間Ｔ_openingを、一定の周期Ｔ_100msで常時繰り返し予測算出する。

同期遅延時間算出処理５０は、主回路電流の零クロス点（主回路電流の位相０度のタイミング）を基準とした同期開極遅延時間Ｔ_delayを、一定の周期Ｔ_100msの計算タスクで常時繰り返し算出する。

同期開極遅延時間Ｔ_delay［ｍｓ］の計算式は以下の通りであり、零クロス点を基点として、同期開極遅延時間Ｔ_delayと開極動作時間Ｔ_openingの和の時間後に、遮断器が所望の位相で開極動作するとして計算される。
Ｔ_dealy ＝ Ｔ_target−（Ｔ_opening ％ Ｔ_freq） ［ｍｓ］ ・・・・（７）
ここで、Ｔ_dealy ＜ ０ となる場合は、次式により正の値になるように補正する。
Ｔ_dealy ＝ Ｔ_dealy + Ｔ_freq ・・・・（８）
ただし、（Ａ ％ Ｂ）は、（Ａ ÷ Ｂ）の余りを意味する。
Ｔ_target、Ｔ_opening、Ｔ_freqの定義、算出方法は、実施形態１と同じである。

＜第１のタスク；周期Ｔ_sspの計算タスクの動作＞
基準点検出処理６０は、主回路電流の基準点として、零クロス点（主回路電流の位相０度のタイミング）のタイミングを、一定の周期Ｔ_sspの計算タスクで常時繰り返し検出する。

零クロス点の検出方法を図６に示す。
基準点検出処理６０は、符合の異なる２点のサンプリングデータ、すなわち、図６に示す零クロス点直前のサンプリングデータＶ（ｓ）と、零クロス点直後のサンプリングデータＶ（ｓ＋１）を検出する。

図６に示す零クロス点直前のサンプリングタイミングｓと零クロス点の時間差Ｔ１［ｍｓ］を以下の計算式を用いて計算する。
Ｔ１＝｜Ｖ（ｓ）｜／（｜Ｖ（ｓ）｜＋｜Ｖ（ｓ＋１）｜）×Ｔ_sp・・（９）
ここで、Ｔ_spはサンプリング周期である。

ここで、主回路電流又は系統電圧の実際の零クロス点の時刻と、遮断器の開閉制御装置１００Ａの基準点検出処理６０が認識する零クロス点の時刻は、時間的に異なる。その理由は、遮断器の開閉制御装置１００Ａの主回路電流信号、又は系統電圧信号の入力回路には、アナログフィルタ（一般に低域通過フィルタ）やアナログ−デジタル変換器とその周辺回路、更にはＭＰＵの処理であるデジタルフィルタなどが存在するため、基準点検出処理６０が認識する主回路電流、又は系統電圧は、実際の主回路電流、又は系統電圧に対して遅延しているためである。

このため、実際の主回路電流、又は系統電圧が零クロス点を通過した場合でも、基準点検出処理６０がそれを認識するまで時間が掛かり、その間に制御する必要があっても制御することができない。その場合、次の零クロス点以降での制御となる。同様のことが繰り返され、零クロス点を通過したのか否かを認識するのに時間が必要であり、制御不可能なタイミングが発生する。そこで、これを回避するために、本実施形態２では、図７に示すように最新の零クロス点の実測値を用いて、次の零クロス点もしくは実際の最新の零クロス点を予測する処理手段を備えている。

基準点指令信号間時間算出処理７０は、開極指令信号の有無を一定の周期Ｔ_sspで常時繰り返し監視する。開極指令信号を検出したときは、零クロス点から開極指令信号を検出するまでの時間である基準点指令信号間時間Ｔ_zeroを算出する。より詳細には、図５において周期Ｔ_sspの計算タスク（ｍ）において開極指令信号を検出した場合、零クロス点を基準として、その次の計算タスク（ｍ＋１）のタイミングまでの時間を、基準点指令信号間時間Ｔ_zeroとして算出する。

開閉制御信号出力時間算出処理１０ａは、同期遅延時間算出処理５０が算出した同期開極遅延時間Ｔ_delayと、基準点指令信号間時間算出処理７０が算出した基準点指令信号間時間Ｔ_zeroとを用いて、開閉制御信号出力時間Ｔ_controlを算出する。

以下、図５を用いて、遮断器の開閉制御装置１００Ａにｔ_commandのタイミングで開極指令信号が入力された場合の開閉制御信号出力時間Ｔ_controlの算出処理について説明する。

（２-ｉ）図５の零クロス点（ａ）を基準として、制御が可能か判断する。
基準点指令信号間時間Ｔ_zero ≦ 同期開極遅延時間Ｔ_delayの場合は、零クロス点（ａ）を基準とした制御が可能であるので、その次の計算タスク（ｍ＋１）のタイミングを基点とした開閉制御信号出力時間Ｔ_controlを次式により算出できる。
Ｔ_control ＝ Ｔ_delay − Ｔ_zero ・・・・（１０）

しかし、図５の例では、基準点指令信号間時間Ｔ_zero ＞ 同期開極遅延時間Ｔ_delayであるため、（２-ｉ）の計算式により開閉制御信号出力時間Ｔ_controlを計算することができない。 そこで、次の（２-ii）の計算に移行する。

（２-ii）図５の零クロス点（ａ）を基準とした制御が不可能なので、次の零クロス点（ｂ）を基準とした制御を行う。その次の計算タスク（ｍ＋１）のタイミングを基点とした開閉制御信号出力時間Ｔ_controlを次式により算出できる。
Ｔ_control ＝ Ｔ_delay ＋ （Ｔ_freq − Ｔ_zero） ・・・・（１１）
以上の如く算出される開閉制御信号出力時間Ｔ_controlの範囲は、再掲する式（６）と同じであることは、計算式より明白である。
０ ≦ Ｔ_control ＜ Ｔ_freq ・・・・再掲（６）

開閉指令信号出力遅延処理２０ａは、遮断器（遮断器操作機構部の遮断コイルＴＣ）への開極指令信号の出力を、開閉制御信号出力時間算出処理１０ａで算出した開閉制御信号出力時間Ｔ_controlだけ遅延させる動作を実行する。

図５の例では、開閉指令信号出力遅延処理２０ａは、計算タスク（ｍ＋１）のタイミングを基点として、開閉制御信号出力時間算出処理１０ａで算出した開閉制御信号出力時間Ｔ_controlの遅延時間をカウントする。開閉制御信号出力時間Ｔ_controlの遅延時間経過後、開閉指令信号出力遅延処理２０ａは、開閉指令出力部３０に対してトリガー信号を出力する。

トリガー信号が入力された開閉指令出力部３０はＯＮ状態となり、遮断器の同期開極制御信号（遮断器駆動電流）が遮断器駆動コイル６３０（遮断コイルＴＣ）に流れ、遮断器が開極動作する。

実施形態２に係る以上の説明では、基準点指令信号間時間算出処理７０が開極指令信号を検出したときに、基準点指令信号間時間Ｔ_zeroを算出し、更に、開閉制御信号出力時間算出処理１０ａが開閉制御信号出力時間Ｔ_controlを算出して、開閉指令信号出力遅延処理２０ａが開閉指令出力部３０に対してトリガー信号を出力するとしたが、以下の如く動作するように処理を変更しても、同様の作用効果が得られることは明確である。

すなわち、開極指令信号の実際の検出有無によらず、開極指令信号が検出されたと仮定して、基準点指令信号間時間算出処理７０が基準点指令信号間時間Ｔ_zeroを、開閉制御信号出力時間算出処理１０ａが開閉制御信号出力時間Ｔ_controlを予め一定の周期Ｔ_sspの計算タスクで常時繰り返し算出し、開閉指令信号出力遅延処理２０ａが実際に開極指令信号を検出した場合に、予め計算しておいた開閉制御信号出力時間Ｔ_controlを使用して、開閉指令出力部３０に対してトリガー信号を出力する処理としても良い。
また、この時、開極指令信号の検出を開閉指令信号出力遅延処理２０ａ以外の処理が実行しても同様の作用効果が得られることは明確である。

以上の説明では、本実施形態２の遮断器の開閉制御装置１００Ａの動作と作用の一例を、同期開極制御のタイミングチャートを使用して説明したが、同期閉極制御のタイミングチャートにおいても、遮断器の開閉制御装置１００は同様の動作を実行し、同様の作用が得られる。

また、本実施形態２では、遮断器動作時間予測算出処理４０、開閉制御信号出力時間算出処理１０ａ、開閉指令信号出力遅延処理２０ａを一定の周期Ｔ_ssp及びＴ_100msで常時繰り返し実行するとしたが、これらを互いに非同期で実行しても良いし、非周期処理で実行しても良いことは言うまでも無い。また、さらにタスクを細分化しても良いことはいうまでも無い。

また、本実施形態２では、ＭＰＵ４はマルチタスク処理が可能で、遮断器動作時間予測算出処理４０、開閉制御信号出力時間算出処理１０ａ、開閉指令信号出力遅延処理２０ａを並列に実行できることを前提としたが、これをシングルタスク処理の複数のＭＰＵで分散して実行しても良いことは言うまでも無い。また、マルチタスク処理が可能な複数のＣＰＵで分散して実行しても良いことは言うまでも無い。

（効果）
以上述べたように、本実施形態２によれば、実施形態１と同様に開極指令信号又は閉極指令信号を検出した時に、最大でも１サイクル以下の待ち時間で、開極指令信号又は閉極指令信号を遮断器に対して出力し、主回路電流又は系統電圧の所望の位相で遮断器を遮断又は投入させることができる遮断器の開閉制御装置を提供することができる。

加えて、実施形態１の方式に対して、実施形態２の方式ではＭＰＵへの演算負担がより小さくなるので、より安価なＭＰＵ及びより安価なメモリなどの周辺回路を採用することができる。これは、実施形態１が一定周期で毎回実行していた処理を、実施形態２ではより細分化したタスクに分担して実施し、かつタスクの実行速度に優先度をつけたことによるものである。 従って、実施形態２では、実施形態１よりも廉価な遮断器の開閉制御装置を提供することができる。

（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３における遮断器の開閉制御装置について説明する。
（構成）
本発明の実施形態３における遮断器の同期開閉制御システム構成図は、実施形態１又は実施形態２と同様であるので省略し、遮断器の開閉制御装置１００Ｂの詳細構成図のみ示す。

本実施形態３における遮断器の開閉制御装置１００Ｂは、図８に示すように、遮断器の開閉制御装置１００Ｂの開閉制御信号出力時間算出処理１０ａの一部に以下の相順照合処理１１および開閉制御信号出力時間再計算処理１２が組み込まれている点において実施形態１又は実施形態２と相違する。

（３-ｉ）相順照合処理１１：算出した開閉制御信号出力時間Ｔ_controlを使用して制御したときに、指定された第１相及び相順に従って、遮断又は投入制御ができるか否かを計算によって予め予測・照合する。

（３-ii）開閉制御信号出力時間再計算処理１２：上記（３−ｉ）の照合結果が、「指定された第１相及び相順に従って遮断又は投入制御ができない」と判定された場合に、開閉制御信号出力時間Ｔ_controlを再計算する。

なお、上記（３-ｉ）、（３-ii）の処理は、開閉制御信号出力時間算出処理１０ａとは独立した処理として構成しても良いし、開閉指令信号出力遅延処理２０ａなど、既存の別の処理に組み込んでも良いことは言うまでも無い。

（作用）
本実施形態３の作用を遮断器の開閉制御装置の同期開極制御のタイミングチャートを参照して説明する。
本発明の実施形態３は、遮断又は投入の第１相が指定されている場合、又は遮断又は投入の相順が指定されている場合、又は遮断又は投入の第１相と相順の両方が指定されている場合に、指定された第１相及び相順に従って、各相間の開閉制御信号出力時間Ｔ_controlの大小関係を調整する。

例えば、遮断第１相がＡ相、遮断第２相がＢ相、遮断第３相がＣ相であると指定されている場合を考える。
あるタイミングで遮断器の開閉制御装置１００Ｂに開極指令信号が入力され、開閉制御信号出力時間算出処理１０ａが各相の開閉制御信号出力時間Ｔ_control（Ａ相）、Ｔ_control（Ｂ相）、Ｔ_control（Ｃ相）を計算したとする。この時、相順照合処理１１は、計算された開閉制御信号出力時間Ｔ_control（Ａ相）、Ｔ_control（Ｂ相）、Ｔ_control（Ｃ相）をそのまま使用して、開閉指令信号出力遅延処理２０ａが開閉指令出力部３０に対してトリガー信号を出力するとした場合、遮断第１相がＢ相、遮断第２相がＣ相、遮断第３相がＡ相になることを計算により予め予測し、指定された相順で遮断制御できないと判定したとする。
この場合、遮断第１相がＡ相、遮断第２相がＢ相、遮断第３相がＣ相の相順で、所望の開極位相で遮断動作させるために、以下の処理を実行する。

（３-iii）開閉制御信号出力時間算出処理１０ａの開閉制御信号出力時間再計算処理１２で、指定された相順で遮断動作させるために開閉制御信号出力時間Ｔ’_control（Ａ相）、Ｔ’_control（Ｂ相）、Ｔ’_control（Ｃ相）を次式などにより再計算する。
Ｔ’_control（Ａ相）＝Ｔ_control（Ａ相）
Ｔ’_control（Ｂ相）＝Ｔ_control（Ｂ相）＋Ｔ_freq
Ｔ’_control（Ｃ相）＝Ｔ_control（Ｃ相）＋Ｔ_freq

（３-iv）開閉指令信号出力遅延処理２０ａは、各相それぞれについて再計算した開閉制御信号出力時間Ｔ’_control（Ａ相）、Ｔ’_control（Ｂ相）、Ｔ’_control（Ｃ相）の遅延時間をカウントする。開閉制御信号出力時間Ｔ’_control（Ａ相）、Ｔ’_control（Ｂ相）、Ｔ’_control（Ｃ相）の遅延時間経過後、開閉指令信号出力遅延処理２０ａは、各相それぞれの開閉指令出力部３０に対してトリガー信号を出力する。

以上の如く、開閉指令信号出力遅延処理２０ａが開閉指令出力部３０に対してトリガー信号を出力する前に、相順照合処理１１において遮断器が遮断動作する第１相及び相順を予測し、指定された第１相及び相順と異なる場合は、開閉制御信号出力時間再計算処理１２が開閉制御信号出力時間Ｔ_controlを１周期単位で加算又は減算する、再計算処理を実行することにより、指定された第１相及び相順に従って、所望の開極位相で遮断動作させることが可能にできる。

以上の説明では、本実施形態３の遮断器の開閉制御装置１００Ｂの同期開極制御の場合を例に説明したが、同期閉極制御においても、遮断器の開閉制御装置１００Ｂは同様に動作することは言うまでもない。

（効果）
本実施形態３によれば、遮断又は投入の第１相が指定されている場合、又は遮断又は投入の相順が指定されている場合又は遮断又は投入の第１相と相順の両方が指定されている場合には、指定された第１相及び相順に従って、所望の位相で遮断器を遮断又は投入制御が可能となる。

（実施形態４）
次に、本発明の実施形態４における遮断器の同期開閉制御装置について説明する。
（構成）
本実施形態４における遮断器の同期開閉制御システム構成は、実施形態１又は実施形態２と同様であるので省略し、図９の遮断器の開閉制御装置１００Ｃの詳細構成図のみを示す。

図９において、遮断器の開閉制御装置１００Ｃは、実施形態１又は実施形態２の構成と同様に、ＡＣ入力回路１、センサ入力回路２、アナログ−デジタル変換器３、ＭＰＵ（マイクロプロセッサー）４、開閉指令出力部３０などで構成されている。これらの構成は実施形態１又は実施形態２と同様なので詳細説明を省略する。

本実施形態４と、実施形態１又は実施形態２の相違点は、ハードウエアで構成された遅延時間カウンタ８０が構成要素として新たに追加されている点である。
一般に、ハードウエアで構成したカウンタは、ソフトウエアで構成したカウンタに比べて高精度であり、また細かいカウント（高分解能なカウント）を実行できる。しかし、ハードウエアで構成したカウンタの最大カウント値を大きくし過ぎると、それだけカウンタのハードウエア規模が大きくなるため、全てのカウント動作をハードウエアのみで実現することは好ましくない。

そこで、本実施形態４では、開閉制御信号出力時間Ｔ_controlのカウント動作を、ソフトウエアカウンタ（開閉指令信号出力遅延処理２０ａによるカウント動作）で粗くカウントし、ハードウエア（遅延時間カウンタ８０）で細かくカウントするように構成して実現するようにしたものである。

図９の遮断器の開閉制御装置１００Ｃは、ＭＰＵ４の開閉制御信号出力時間算出処理１０ａが算出した開閉制御信号出力時間Ｔ_controlの遅延時間経過後に、開閉指令出力部３０をＯＮ動作させるが、本実施形態４では、この時の開閉制御信号出力時間Ｔ_controlのカウント動作を、（ｉ）ＭＰＵ４の開閉指令信号出力遅延処理２０ａによるソフトウエアカウンタによるカウント動作と、（ii）ハードウエアで構成された遅延時間カウンタ８０によるカウント動作の組合せにより構成する。

（作用）
本実施形態４における遮断器の開閉制御装置の開閉制御信号出力時間のカウント方法を説明する。
図１０は、開閉指令信号出力遅延処理２０ａによるソフトウエアカウンタによるカウント動作と、ハードウエアで構成された遅延時間カウンタ８０によるカウント動作とを説明する図である。

＜開閉指令信号出力遅延処理２０ａによるソフトウエアカウンタ＞
開閉指令信号出力遅延処理２０ａは、開閉制御信号出力時間算出処理１０ａが算出した開閉制御信号出力時間Ｔ_controlと、ハードウエアで構成された遅延時間カウンタ８０の最大カウント値ＴＨ_{count_max}を比較する。

図１０は、周期Ｔ_sspの計算タスク（ｍ−２）で、カウント処理を開始する例である。この時の開閉制御信号出力時間Ｔ_controlは、その次の計算タスク（ｍ−１）のタイミングを基点とした開閉制御信号出力時間である。

（４-ｉ）計算タスク（ｍ-２）：遅延時間カウンタ８０に渡す制御時間ＴＨ_count1（遅延時間カウンタ値）を計算する。
ＴＨ_count1＝Ｔ_control
この時、ＴＨ_count1 ＞ ＴＨ_{count_max} なので、計算タスク（ｍ−２）は遅延時間カウンタ８０に制御時間ＴＨ_count1を渡さない。

（４-ii）計算タスク（ｍ-１）：遅延時間カウンタ８０に渡す制御時間ＴＨ_count2（遅延時間カウンタ値）を計算する。この時、時間Ｔ_sspが経過しているので、
ＴＨ_count2＝Ｔ_control − Ｔ_ssp
この時、ＴＨ_count2 ＞ ＴＨ_{count_max} なので、計算タスク（ｍ−１）は遅延時間カウンタ８０に制御時間ＴＨ_count2を渡さない。

（４-iii）計算タスク（ｍ）：遅延時間カウンタ８０に渡す制御時間ＴＨ_count3（遅延時間カウンタ値）を計算する。この時、時間２×Ｔ_sspが経過しているので、
ＴＨ_count3＝Ｔ_control − ２×Ｔ_ssp
この時、ＴＨ_count3 ≦ ＴＨ_{count_max} なので、計算タスク（ｍ）は遅延時間カウンタ８０に制御時間ＴＨ_count3を渡す。

以上のように、開閉指令信号出力遅延処理２０ａは、ハードウエアで構成された遅延時間カウンタ８０がカウント動作可能になるまで、開閉制御信号出力時間Ｔ_controlに対してＴ_ssp単位の減算処理を行う。すなわち、ソフトウエアカウンタによる粗いカウント動作を実行する。

＜ハードウエアで構成された遅延時間カウンタ８０によるカウント動作＞
ハードウエアで構成された遅延時間カウンタ８０は、開閉指令信号出力遅延処理２０ａから受信したカウント値ＴＨ_count3に対して、遅延時間のカウントを実行する。
開閉指令信号出力遅延処理２０ａから受信した遅延時間カウンタ値ＴＨ_count3の遅延時間経過後、遅延時間カウンタ８０は、開閉指令出力部３０に対してトリガー信号を出力する。

トリガー信号が入力された開閉指令出力部３０の半導体スイッチはＯＮ状態となり、遮断器の同期開極制御信号又は同期閉極制御信号（遮断器駆動電流）が遮断器駆動コイル６２０（遮断コイルＴＣ又は投入コイルＣＣ）に流れ、遮断器が開極動作又は閉極動作する。
なお、同期閉極制御で同様の作用効果が得られることは言うまでも無い。

（効果）
以上述べたように、本実施形態４によれば、同期開閉制御の最終的な精度を決定する遮断器駆動電流の通電タイミングを、高精度で高分解能なハードウエアで構成したカウンタで制御するので、より精度の高い同期開閉制御が可能となる。
また、ソフトウエアによるカウンタ処理は、粗いカウンタ処理に留めているので、ＭＰＵの演算負担を軽減することが可能とである。

（実施形態５）
本発明の実施形態５における遮断器の同期開閉制御装置について説明する。
（構成）
図１１は本実施形態５における遮断器の同期開閉制御システム構成図である。
本実施形態５のシステム構成と図１に示す遮断器の同期開閉制御システム構成との相違点は、図１１に示すように、変流器を１相のみに設置するように構成されていることである。なお、実施形態５の説明に不要な図１との共通部分については、図示を省略している。

本実施形態５の場合、Ａ相のみに設置された変流器７２０Ａと遮断器の開閉制御装置１００Ｄにおける各相のＡＣ入力回路１Ａ、１Ｂおよび１Ｃを直列に接続する。開閉制御装置１００Ｄの各相のＡＣ入力回路及び各相のＭＰＵには、それぞれＡ相の主回路電流信号の情報が入力されることになる。

なお、図１１には示していないが、系統電圧の計測手段である計器用変圧器（ＰＴまたはＰＤ）が１相のみに設置されている場合は、１相のみに設置された計器用変圧器と遮断器の開閉制御装置１００Ｄの各相のＡＣ入力回路１Ａ、１Ｂ、１Ｃを並列に接続する。

また、変流器の２次電流出力が電流−電圧変換器で電圧に変換されてから遮断器の開閉制御装置１００Ｄに入力され、かつ電圧に変換された主回路電流情報が１相のみの場合も、１相のみに設置された電流−電圧変換器と、遮断器の開閉制御装置１００Ｄの各相のＡＣ入力回路１Ａ、１Ｂ、１Ｃとを並列に接続すれば良い。

（作用）
本実施形態５では、変流器が１相しか設置されておらず、そのため主回路電流信号の情報が１相のみである（図１１の例ではＡ相のみ）。

このため、１相のみの主回路電流信号を使って、３相分の開閉制御信号出力時間Ｔ_{control_A}、Ｔ_{control_B、}Ｔ_{control_C}を計算する必要がある。図１１を例とした場合の計算方法を、実施形態２の変形例として以下に説明する。
本実施形態５では、周期Ｔ_100msの計算タスクの同期遅延時間算出処理５０の計算方法が実施形態２とは異なる。

同期開極遅延時間Ｔ_delay［ｍｓ］の計算において、実施形態２では各相が各相個別の主回路電流情報に対して計算を実施するが、本実施形態５では以下の計算式により、１相のみ（図１１の例ではＡ相）の主回路電流情報に対して３相分の同期開極遅延時間Ｔ_{delay_A}、Ｔ_{delay_B}、Ｔ_{delay_C}［ｍｓ］を計算する必要がある。
Ａ相：Ｔ_{dealy_A} ＝ Ｔ_{target_A}−（Ｔ_{opening_A} ％ Ｔ_freq） ［ｍｓ］
Ｂ相：Ｔ_{dealy_B} ＝ Ｔ_{target_B}−（Ｔ_{opening_B} ％ Ｔ_freq）＋１２０／３６０×Ｔ_freq ［ｍｓ］
Ｃ相：Ｔ_{dealy_C} ＝ Ｔ_{target_C}−（Ｔ_{opening_C} ％ Ｔ_freq）＋２４０／３６０×Ｔ_freq ［ｍｓ］
ここで、３相の相順はＡ相→Ｂ相→Ｃ相とした。
なお、計算結果が負となる場合は、実施形態２と同様に正の値となるように補正する。

その他の処理については、各相ともＡ相の主回路電流情報を使用して零クロス点の検出、基準点指令信号間時間Ｔ_zeroの算出、開閉制御信号出力時間Ｔ_controlの算出などの処理を実行する点を除き、実施形態２と同様の処理を実施する。

以上の説明では、１相のみの主回路電流信号を使って、同期開極制御の場合について説明したが、１相のみの系統電圧信号を使って、同期開極制御又は同期閉極制御を行う場合も、同様の計算方法を適用できることは言うまでも無い。

また、以上の説明では実施形態２の変形例として説明したが、実施形態１の変形例として類似の計算方法を適用できることは言うまでも無い。

（効果）
本実施形態５によれば、変流器や計器用変圧器などの主回路電流検出手段、系統電圧検出手段が１相のみしか設置されない系統においても、主回路電流検出手段、系統電圧検出手段を追加することなく同期開極制御又は同期閉極制御を適用することが可能となる。

特に本発明の手法は、上記のような状況において、単相毎の同期開極制御又は同期閉極制御を実行する場合に効果的である。

本発明の実施形態１における遮断器の同期開閉制御システム構成図。 本発明の実施形態１における遮断器の開閉制御装置の詳細構成を示すブロック図。 本発明の実施形態１における遮断器の開閉制御装置の同期開極制御のタイミングチャート。 本発明の実施形態２における遮断器の開閉制御装置の詳細構成を示すブロック図。 本発明の実施形態２における遮断器の開閉制御装置の同期開極制御のタイミングチャート。 本発明の実施形態２における主回路電流又は系統電圧の零クロス点の検出方法を示す図。 本発明の実施形態２における主回路電流又は系統電圧の零クロス点の予測方法を示す図。 本発明の実施形態３における遮断器の開閉制御装置の詳細構成を示すブロック図。 本発明の実施形態４における遮断器の開閉制御装置の詳細構成を示すブロック図。 本発明の実施形態４における遮断器の開閉制御装置の開閉制御信号出力時間のカウント方法を示す図。 本発明の実施形態５における遮断器の同期開閉制御システム構成図。 従来の遮断器の開閉制御装置における同期開極制御のタイミングチャート。

符号の説明

４…ＭＰＵ（マイクロプロセッサー）、１０…開閉制御信号出力時間算出処理手段、１０ａ…開閉制御信号出力時間算出処理、１０ａ…開閉制御信号出力時間算出処理（手段）、１１…相順照合処理、１２…開閉制御信号出力時間再計算処理、２０ａ…開閉指令信号出力遅延処理、２０ａ…開閉指令信号出力遅延処理（手段）、３０…開閉指令出力部、４０…遮断器動作時間予測算出処理、５０…同期遅延時間算出処理、６０…基準点検出処理、７０…基準点指令信号間時間算出処理、８０…ハードウエアで構成された遅延時間カウンタ、１００、１００Ａ〜１００Ｄ…遮断器の開閉制御装置。

Claims (7)

1. 系統電圧又は主回路電流の所望の位相で遮断器を遮断又は投入させる遮断器の開閉制御装置において、
   遮断器の状態に応じた遮断器の開極動作時間または閉極動作時間を常時繰り返し予測算出する遮断器動作時間予測算出処理手段と、
   開極指令信号又は閉極指令信号を検出した時に、前記所望の位相で遮断器を遮断又は投入させるために、遮断器への前記開極指令信号又は閉極指令信号の出力タイミングを遅延させる開閉指令信号出力遅延処理手段と、
   前記開極指令信号又は閉極指令信号の検出タイミングから、前記開閉指令信号出力遅延手段が前記開極指令信号又は閉極指令信号を遮断器へ出力するタイミングまでの遅延時間である開閉制御信号出力時間を算出する開閉制御信号出力時間算出処理手段と、を備え、
   前記開閉制御信号出力時間算出処理手段は、開極指令信号又は閉極指令信号の検出タイミングを基準として、開閉制御信号出力時間と前記遮断器動作時間予測算出処理手段で算出された遮断器の予測開極動作時間又は予測閉極動作時間との和の時間経過後に遮断器が前記所望の位相で遮断又は投入するように開閉制御信号出力時間を繰り返し算出し、
   前記開閉指令信号出力遅延処理手段は、開極指令信号又は閉極指令信号を検出した場合、最新の前記開閉制御信号出力時間の経過後に遅延制御された開極指令信号又は遅延制御された閉極指令信号を遮断器に出力することを特徴とする遮断器の開閉制御装置。
2. 系統電圧又は主回路電流の所望の位相で遮断器を遮断又は投入させる遮断器の開閉制御装置において、
   遮断器の状態に応じた遮断器の予測開極動作時間または予測閉極動作時間を常時繰り返し予測算出する遮断器動作時間予測算出処理手段と、
   開極指令信号又は閉極指令信号を検出した時に、前記所望の位相で遮断器を遮断又は投入させるために、遮断器への前記開極指令信号又は閉極指令信号の出力タイミングを遅延させる開閉指令信号出力遅延処理手段と、
   前記開極指令信号又は閉極指令信号の検出タイミングから、前記開閉指令信号出力遅延処理手段が前記開極指令信号又は閉極指令信号を遮断器へ出力するタイミングまでの遅延時間である開閉制御信号出力時間を算出する開閉制御信号出力時間算出処理手段と、
   前記系統電圧又は主回路電流の基準点を周期的に検出する基準点検出手段と、
   前記基準点検出手段により検出された基準点を基準として同期遅延時間を算出する同期遅延時間算出手段と、
   前記基準点から開極指令信号又は閉極指令信号の検出タイミングまでの時間である基準点指令信号間時間を算出する基準点指令信号間時間算出手段と、を備え、
   前記同期遅延時間算出手段は、前記基準点を基準として、同期遅延時間と前記遮断器動作時間予測算出処理手段で算出された遮断器の予測開極動作時間又は予測閉極動作時間の和の時間経過後に、遮断器が前記所望の位相で遮断又は投入するように前記同期遅延時間を算出し、
   前記開閉制御信号出力時間算出処理手段は、前記基準点指令信号間時間と前記同期遅延時間算出手段で算出された同期遅延時間との大小関係から、前記開閉制御信号出力時間を算出し、
   前記開閉指令信号出力遅延処理手段は、開極指令信号又は閉極指令信号を実際に検出した場合に最新の前記開閉制御信号出力時間の経過後に遅延制御された開極指令信号又は遅延制御された閉極指令信号を遮断器に対して出力することを特徴とする遮断器の開閉制御装置。
3. 前記基準点は、少なくとも最新の基準点のタイミングを元に、次回の基準点を予測することを特徴とする請求項２記載の遮断器の開閉制御装置。
4. 前記基準点は、系統電圧又は主回路電流の零クロス点であることを特徴とする請求項２または請求項３記載の遮断器の開閉制御装置。
5. 遮断又は投入の第１相が指定されている場合、又は遮断又は投入の相順が指定されている場合、又は前記遮断又は投入の第１相と前記相順の両方が指定されている場合は、指定された第１相及び相順に従って、各相間の前記開閉制御信号出力時間の大小関係を調整することを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１つに記載の遮断器の開閉制御装置。
6. 前記開閉指令信号出力遅延手段は、ハードウエアカウンタとソフトウエアカウンタから構成され、
   前記開閉制御信号出力時間が前記ハードウエアカウンタのカウンタ最大値より大きい場合、前記開閉制御信号出力時間が前記ハードウエアカウンタのカウンタ最大値より小さくなるまで、前記ソフトウエアカウンタで遅延制御を実行することを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか１つに記載の遮断器の開閉制御装置。
7. 前記電流検出手段又は電圧検出手段が１相のみに設置されている場合、前記同期遅延時間算出手段は、電流検出手段又は電圧検出手段がある相の前記基準点を基準として電流検出手段又は電圧検出手段が無い相の同期遅延時間を算出することを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれか１つに記載の遮断器の開閉制御装置。

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