JP2008140690A - 遮断器の閉極制御方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遮断器の閉極動作時間の変動に関する予測算出処理を必要としないで、同期投入制御が可能な遮断器の閉極制御方法および同方法を実現すること。
【解決手段】遮断器７１０の電源側および負荷側に接続された前記断路器７２０、７３０が開路状態の時に、当該遮断器７１０の閉極動作時間を計測し、遮断器７１０の電源側および負荷側に接続された断路器７２０、７３０が閉路状態の時に、当該遮断器の閉極動作時間を使って、前記閉極指令信号に対する同期遅延時間の算出及び閉極指令信号の遅延制御を行い、系統電圧の所望の位相で前記遮断器を投入させるようにした遮断器の閉極制御方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、遮断器の閉極制御方法およびその装置に係り、特に遮断器の閉極タイミングを制御して、電力系統や電力機器に過酷となる過渡現象を発生させないようにした遮断器の閉極制御方法およびその装置に関する。

電力系統やそれに接続される電力機器にとって過酷となる過渡現象が発生しないように、遮断器の閉極タイミングを制御する方法は、遮断器の同期閉極制御として、従来から提案されている（例えば非特許文献１を参照）。

この遮断器の同期閉極制御は、遮断器の閉極動作時間を使って、遮断器の閉極指令信号に対する同期遅延時間を算出し、閉極指令信号の出力タイミングを遅延制御するようにしたものである。

ところで、遮断器の同期閉極制御における閉極動作時間は、遮断器の周囲温度や制御電圧などの環境条件によって変化する。非特許文献１などによれば、遮断器の同期閉極制御装置において、閉極動作時間の変動を予測算出する機能の必要性が述べられている。

また、特許文献１によれば、遮断器の制御電圧および周囲温度の検出値と、予め求めた複数の周囲温度における遮断器の制御電圧に対する閉極動作時間の変動の関係とから、動作時における遮断器の閉極動作時間の変動を予測算出するとともに、遮断器の動作間隔に基づいた遮断器の閉極動作時間の変動も予測算出している。

また、特許文献２によれば、予め計測した環境条件（遮断器の制御電圧と周囲温度など）に基づいた閉極時間補正テーブルにより、基準環境条件での基準閉極動作時間を補正して、閉極動作時間を予測算出するようにしている。なお、遮断器の操作機構が油圧駆動方式である場合には、遮断器の閉極動作時間は油圧の影響も受けるため、油圧による変動も予測算出する必要がある。
特開２００１−５７１３５号公報、 特開２００１−１３５２０５号公報、 "Controlled switching of HVAC circuit breakers. Guide for application lines, reactors, capacitors, transformers. SC13", ELECTRA No.183 P.43 (1999)、

特許文献１や特許文献２に示す従来技術のように、遮断器の同期閉極制御装置において、遮断器の制御電圧、操作油圧、周囲温度などを用いて閉極動作時間の変化を予測算出するためには、当然のことながら、遮断器の制御電圧、操作油圧、周囲温度などを随時計測する必要がある。

一般には、周囲温度と操作油圧を計測するためには、それぞれ温度センサと油圧センサが必要である。また、遮断器の同期閉極制御装置には、遮断器の制御電圧と、温度センサ、油圧センサの出力を入力・処理する回路（一般には、絶縁機能を伴うアナログ入力回路、アナログ−ディジタル変換回路、およびディジタル値を処理して制御電圧、周囲温度、操作油圧に変換するディジタル回路などで構成される回路）が必要になる。

遮断器の制御電圧、周囲温度、操作油圧などによる遮断器の閉極動作時間の変動を予測算出するには、一般には同期閉極制御装置に実装されたＭＰＵ（マイクロプロセッサーユニット）のソフトウエア処理で行う。

一方、ＭＰＵは、同期閉極制御を実行するための最重要処理である、遮断器の閉極指令信号に対する同期遅延時間の算出、及び閉極指令信号の出力タイミングの遅延制御も実行する。すなわち、ＭＰＵは、閉極指令信号の遅延制御処理と閉極動作時間の変動の予測算出処理とを並行して実行する必要がある。このために、ＭＰＵには高速かつ高性能な演算能力が求められる。なお、１個のＭＰＵでは、期待する演算能力が発揮できない場合には、複数個のＭＰＵで分散処理させる場合もある。

また、メモリなどのＭＰＵの周辺回路も大容量、高性能なＩＣの適用が必要になる。さらに、同期閉極制御装置に閉極時間補正テーブルを保存するためのメモリとして、大容量の不揮発性メモリなどが必要になる。

５００ｋＶ系統などの基幹系統に設置される遮断器に同期閉極制御装置を適用しようとする場合、一般に遮断器のコストと比較して、同期閉極制御装置のコストの割合は小さいので、センサ類の入力回路や、高速・高性能ＭＰＵ等を適用することによるコストアップは問題とならない場合が多い。しかし、配電系統など低位系統の遮断器に同期閉極制御装置を適用しようとする場合、低位系統の遮断器が基幹系統に設置される遮断器に比べて単価が低いので、同期閉極制御装置のハードウエアおよびソフトウエアによるコストアップは無視できない。

また、遮断器の動作間隔に基づいて遮断器の閉極動作時間の変動を予測算出する場合、遮断器の動作間隔を検出するための時計機能が同期閉極制御装置に必要になる。この場合、単に時計機能を有するだけでなく、同期閉極制御装置の電源が断となった場合にも継続して動作間隔を計測する必要があるため、時計機能を維持できるバックアップ機能が必要となる。このような時計機能も同期閉極制御装置のコストアップ要因となる。

さらに、遮断器の閉極動作時間を予測算出するためには、基準となる環境条件での基準閉極動作時間が必要となる。基準閉極動作時間は、遮断器ごとの個体差があるため、適用する遮断器ごとに予め測定し、結果を同期閉極制御装置に保存する必要がある。

さらに、遮断器の閉極動作時間を予測算出するためには、環境条件（遮断器の制御電圧と周囲温度など）に基づいた閉極時間補正テーブルを予め作成し、これを同期閉極制御装置に保存する必要がある。閉極時間補正テーブルは遮断器形式ごとに異なるため、同期閉極制御装置を適用する遮断器ごとに測定する必要があり、試験費用が必要となる。単価が低い低位系統の遮断器に同期閉極制御装置を適用する場合、このような開発試験費用・工場試験費用の発生は大きな負担となる。

さらに、既設の遮断器に従来の同期閉極制御装置を適用する場合、温度センサ、操作油圧センサの取付け、および周辺回路の追加が必要であるが、このような回路の追加接続は、スペース等の問題から必ずしも容易ではない。

本発明は、上述した課題を解決するためになされるものであり、その目的とするところは、遮断器の閉極動作時間の変動に関する予測算出処理を必要としないで、同期投入制御が可能な遮断器の閉極制御方法および同方法を実現するための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、系統電圧と遮断器の閉極指令信号とを入力し、当該系統電圧の所望の位相で、前記遮断器を閉極させるようにした遮断器の閉極制御方法において、前記遮断器の電源側および負荷側に接続された前記断路器が開路状態の時に当該遮断器の閉極動作時間を計測するか、または前期断路器の有無および開閉状態にかかわらず前回当該遮断器操作時に計測した閉極動作時間を使って、前記閉極指令信号に対する同期遅延時間の算出及び閉極指令信号の遅延制御を行い、系統電圧の所望の位相で前記遮断器を投入させることを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、系統電圧と遮断器の閉極指令信号とを入力し、当該系統電圧の所望の位相で、前記遮断器を閉極させるようにした遮断器の閉極制御方法において、前記遮断器の電源側および負荷側に接続された断路器が開路状態の時に当該遮断器の閉極動作時間を少なくとも２回以上計測するか、または前期断路器の有無および開閉状態にかかわらず当該遮断器操作時に計測した２個以上の遮断器の閉極動作時間の内、最後に計測した閉極動作時間を使って、前記閉極指令信号に対する同期遅延時間の算出及び閉極指令信号の遅延制御を行い、系統電圧の所望の位相で遮断器を投入させることを特徴とする。

また、請求項３に係る発明は、系統電圧と遮断器の閉極指令信号とを入力し、当該系統電圧の所望の位相で、前記遮断器を閉極させるようにした遮断器の閉極制御方法において、前記遮断器の電源側および負荷側に接続された断路器が開路状態の時に当該遮断器の閉極動作時間を少なくとも２回以上計測するか、または前期断路器の有無および開閉状態にかかわらず当該遮断器操作時に計測した２個以上の閉極動作時間に対して、統計的処理を行って閉極動作時間を算出し、この算出した閉極動作時間を使って、前記閉極指令信号に対する同期遅延時間の算出及び閉極指令信号の遅延制御を行って、系統電圧の所望の位相で、遮断器を投入させることを特徴とする。

さらに、請求項６に係る発明は、系統電圧と遮断器の閉極指令信号とを入力し、当該系統電圧の所望の位相で、前記遮断器を閉極させるようにした遮断器の閉極制御装置において、当該遮断器の閉極動作時間を計測する手段と、当該計測された遮断器の閉極動作時間を使って、前記閉極指令信号に対する同期遅延時間を算出し、閉極指令信号の遅延制御を行う手段と、当該遅延制御された閉極指令信号出力して、系統電圧の所望の位相で前記遮断器を投入させる閉極指令出力部と、を備えたことを特徴とする。

さらに、請求項７に係る発明は、系統電圧と遮断器の閉極指令信号とを入力し、当該系統電圧の所望の位相で、前記遮断器を閉極させるようにした遮断器の閉極制御装置において、当該遮断器の閉極動作時間を少なくとも２回以上計測する手段と、前記遮断器の閉極動作時間の内、最後に計測した閉極動作時間を使って、前記閉極指令信号に対する同期遅延時間の算出し、閉極指令信号の遅延制御を行う手段と、当該遅延制御された閉極指令信号出力して、系統電圧の所望の位相で前記遮断器を投入させる閉極指令出力部と、を備えたことを特徴とする。

さらにまた、請求項８に係る発明は、系統電圧と遮断器の閉極指令信号とを入力し、当該系統電圧の所望の位相で、前記遮断器を閉極させるようにした遮断器の閉極制御装置において、
当該遮断器の閉極動作時間を少なくとも２回以上計測する手段と、２回以上計測した前記遮断器の閉極動作時間に対して統計的処理を行って閉極動作時間を算出する手段と、この算出した閉極動作時間を使って、前記閉極指令信号に対する同期遅延時間の算出し、閉極指令信号の遅延制御を行う手段と、当該遅延制御された閉極指令信号出力して、系統電圧の所望の位相で前記遮断器を投入させる閉極指令出力部と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、遮断器の閉極動作時間の変動に関する予測算出処理を必要としないで、同期投入制御が可能な遮断器の閉極制御方法および同方法を実現するための装置を得る事ができる。

以下、本発明に係る遮断器の閉極制御方法および装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
（実施の形態１） （請求項１〜４対応）
図１は本発明の実施の形態１における遮断器の閉極制御方法を実現するためのシステム構成図であり、図２は本実施の形態１における遮断器の閉極制御方法の同期閉極制御タイミングチャートである。

（構成）
図１において、７００は変電所等の電気所における母線を含む電力系統主回路、７１０は同主回路に設置された遮断器、７２０および７３０は遮断器７１０から見て電力系統主回路７００の電源側および負荷側にそれぞれ設置された断路器（ここで、図１は電源側に電気所の母線が構成されている例を示しており、以下の説明で電源側断路器を母線側断路器と表記する。また、負荷とは送電線、変圧器、調相設備などの電力機器を指す）、７４０は計器用変圧器であり、母線側電圧を計測できるように電力系統主回路７００に接続されている。

なお、図１では、変電所における他の機器、例えば、変流器や接地開閉器あるいは遮断器の負荷側機器等の図示を省略しているが、電力系統主回路７００には、変電所を構成する一般的な機器が接続されているものとする。

また、図１では１相分のみを図示しているが、本発明は３相の遮断器、及びその他の回路に対して動作・作用するものであり、以下において、特に断りが無い限り、その対象を３相回路又は３相の遮断器とする。

７１１は遮断器７１０の主接点（主接触子とも呼ぶ）であり、７１２は主接点７１１などを駆動するための操作機構である。この操作機構７１２は、遮断器駆動用コイル６２０（投入コイルＣＣ）、遮断器の開／閉状態信号を表す遮断器補助接点７１３（ａ接点）などから構成される。なお、実際の遮断器７１０には上記の構成要素以外に他の構成要素を備えているが、それらの構成要素は本発明に直接関係しないので図示および説明を省略することにする。

遮断器駆動用コイル６２０（投入コイルＣＣ）は、保護リレー装置やＢＣＵ（Ｂａｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）などの上位装置６００および遮断器の同期閉極制御装置１００を介して制御電圧回路６１０のプラス側端子（Ｐ）、マイナス側（接地側）端子（Ｎ）間に接続されている。

遮断器の同期閉極制御装置１００は、ＤＩ入力手段（ディジタル入力手段）１、ＡＣ入力手段（アナログ入力手段）２、アナログ−ディジタル変換手段３、ＭＰＵ（マイクロプロセッサーユニット）４および閉極指令出力部５などで構成されており、このうち、閉極指令出力部５は前述の外部の上位装置６００と遮断器駆動用コイル６２０（投入コイルＣＣ）とを接続する直列回路に挿入接続されている。

以下、遮断器の同期閉極制御装置１００の内部構成要素について説明する。
ＤＩ入力手段１は、遮断器操作機構７１２の遮断器補助接点７１３（本発明では、特にａ接点）が入力されるように構成されている。このＤＩ入力手段１の内部構成については図示していないが絶縁回路などから構成されている。

また、ＡＣ入力手段２は、前記計器用変圧器７４０の出力である系統電圧信号が入力されるように構成されている。このＡＣ入力手段２の内部構成については図示していないが、絶縁回路やアナログフィルタ（アナログ−ディジタル変換器のアンチエイリアスフィルタ）などから構成されている。

また、アナログ−ディジタル変換手段３は、内部構成について図示していないが、サンプリングホールド回路、マルチプレクサ、アナログ−ディジタル変換器などの回路から構成されており、ＡＣ入力手段２から出力される系統電圧信号をアナログ情報として取り込み、所定のサンプリング間隔でホールドした後、ディジタルデータに変換して出力するようになっている。アナログ−ディジタル変換手段３から出力された系統電圧信号のディジタルデータは、ＭＰＵ４に入力される。

なお、アナログ−ディジタル変換手段３は、サンプリングホールド回路、マルチプレクサを省略した回路構成を採用しても良いし、サンプリングホールド回路内蔵アナログ−ディジタル変換器などを採用した回路構成としても良い。

ところで、同期閉極制御装置１００の主要部であるＭＰＵ４は、ＤＩ入力手段１から取り込んだ「遮断器補助接点信号」、アナログ−ディジタル変換手段３から取り込んだ「系統電圧信号のディジタルデータ」、および上位装置６００から取り込んだ「閉極指令信号」などの入力信号を用いて、ソフトウエアにより遮断器閉極動作時間計測処理４０、同期遅延時間算出処理３０、基準点検出処理２０および閉極指令信号出力遅延制御処理１０などの各種処理を実行する。

なお、遮断器閉極動作時間計測処理４０、同期遅延時間算出処理３０、基準点検出処理２０および閉極指令信号出力遅延制御処理１０などの各種処理は、ソフトウエアによる処理に限定せずに、ハードウエアのみによる処理、又はハードウエアとソフトウエアとの組合せによる処理に置き換えても良いことは言うまでも無い。

一方、閉極指令出力部５は、一般にはＦＥＴやＩＧＢＴなどの半導体スイッチで構成されており、閉極指令信号出力遅延制御処理１０から出力されるトリガー信号によりＯＮ動作する。閉極指令出力部５がＯＮ動作した時に遮断器の同期閉極制御信号（遮断器駆動電流）が遮断器駆動用コイル６２０（投入コイルＣＣ）に流れ、遮断器７１０が閉極動作する。

なお、遮断器の同期閉極制御装置１００の構成要素についても、図１では１相分のみが図示されているが、実際には３相の遮断器を制御するために必要な構成と成っていることは言うまでも無く、特に断りが無い限り、以下の記述においても同様である。

また、遮断器の同期閉極制御装置１００には、計器用変圧器７４０の出力、すなわち系統電圧信号が入力されるが、系統電圧を検出可能な機器であれば、専用、汎用を問わず計器用変圧器７４０以外の機器を適用可能なことは言うまでも無い。

また、図１では、遮断器の同期閉極制御装置１００を、遮断器の同期閉極制御のみを行う装置として説明したが、遮断器の同期開極制御機能を併せて実装しても良いことは言うまでも無く、この場合、１００は同期開閉制御装置として動作・機能する。同期開極制御では、一般には主回路電流を用いて制御するので、この場合、装置１００に主開路電流の入力回路を組み込む必要がある。

（作用）
このように構成された遮断器の同期閉極制御装置１００の概略動作は次のとおりである。
すなわち、保護リレー装置やＢＣＵなどの上位装置６００から出力された遮断器の「閉極指令信号」は、遮断器の同期閉極制御装置１００の閉極指令信号出力遅延制御処理１０で検出される。すると、閉極指令信号出力遅延制御処理１０は、「閉極指令信号」を検出した時点から所定の遅延時間経過後にトリガー信号（ＯＮ指令）を出力して閉極指令出力部５である半導体スイッチを導通させる。半導体スイッチ５の導通により同期閉極制御信号としての遮断器駆動電流が遮断器駆動用コイル６２０（投入コイルＣＣ）に対して出力され、遮断器７１０の主接点（主接触子）７１１は系統電圧の所定の位相にて同期閉極動作する。

以後、図２に示す遮断器の同期閉極制御のタイミングチャートを用いて、遮断器の閉極制御方法の詳細を説明する。
まず、閉極指令信号出力遅延制御処理１０の作用（機能）について説明する。

閉極指令信号出力遅延制御処理１０は、ｔ_commandのタイミングで閉極指令信号検出後、次に来る母線側電圧の零クロス点のタイミングｔ_zeroを待つ。この母線側電圧零クロス点のタイミングｔ_zeroは、基準点検出処理２０が系統電圧である母線側電圧波形を観察することによって常時検出している。

この零クロス点のタイミングｔ_zeroから同期閉極遅延時間Ｔ_delayの経過後に、遮断器７１０に対して同期閉極制御された閉極指令信号（図中、「同期閉極制御信号」と表記）を出力すれば、遮断器７１０が系統電圧（母線側電圧）の所定の位相（図２ではｔ_closeのタイミング）で閉極するとして、同期閉極遅延時間Ｔ_delayを算出する。

この同期閉極遅延時間Ｔ_delayは、同期遅延時間算出処理３０が算出する。理想的には同期閉極遅延時間Ｔ_delayは、零クロス点から目標投入位相（電気的な目標投入位相のことで、図２ではｔ_makeのタイミング）までの時間Ｔ_targetと、目標投入位相に対応するプレアーク時間Ｔ_pre-arcingと、遮断器の閉極動作時間Ｔ_closingと、系統周期Ｔ_freqを用いて次式で得られる。

Ｔ_delay = Ｔ_freq ＋ (Ｔ_target ＋ Ｔ_pre-arcing − (Ｔ_closing ％Ｔ_freq ) )…(式１)
( 0 ≦ Ｔ_delay ＜ 2 x Ｔ_freq )
ただし、(Ｔ_closing ％Ｔ_freq )は、Ｔ_closing ／ Ｔ_freq の余り
ここで、遮断器の閉極動作時間Ｔ_closingは、後述するように、遮断器閉極動作時間計測処理４０で取得する。

ただし、実際の系統電圧の零クロス点のタイミングt_zeroとＭＰＵ４の基準点検出処理２０が認識する零クロス点のタイミングにはズレ（遅れ）があるので、閉極指令信号出力遅延制御処理１０はこのズレを考慮して、理想的な同期閉極遅延時間Ｔ_delayに補正を加えるものとする。

以上の演算結果を用いて、閉極指令信号出力遅延制御処理１０は、零クロス点のタイミングｔ_zeroを基準として、同期閉極遅延時間Ｔ_delayの遅延時間後に、同期閉極制御された閉極指令信号（「同期閉極制御信号」）を出力して、遮断器７１０の遮断器駆動用コイル６２０（投入コイルＣＣ）を駆動すれば良い。

なお、本実施の形態１で示した同期閉極制御アルゴリズムは、一例であり、その他のいかなる同期閉極制御アルゴリズムも本発明に適用できることは言うまでも無い。
また、同期閉極制御装置１００に同期開極制御機能を合わせて実装した場合、同期開極制御においても同様な動作・作用を行うことは言うまでも無い。ただし、同期開極制御では、一般には電力系統主回路電流の零クロス点を基準に制御し、プレアーク時間を考慮する必要は無い。

次に、遮断器閉極動作時間計測処理４０の作用（機能）について説明する。
遮断器閉極動作時間計測処理４０は、遮断器７１０が閉極動作した時、遮断器７１０の閉極動作時間Ｔ_closingを計測する機能を有している。閉極動作時間Ｔ_closingの計測手順は以下である。

（１）閉極指令信号出力遅延制御処理１０が同期閉極制御信号を出力したタイミング（図２でｔ_controlのタイミング）で、遮断器閉極動作時間計測処理４０は閉極動作時間計測タイマーをスタートさせる。

（２）遮断器補助接点（ａ接点）７１３がＯＦＦ状態からＯＮ状態なったタイミングで閉極動作時間計測タイマーを停止させる。この間に閉極動作時間計測タイマーで計測した時間が、補助接点（ａ接点）で計測した閉極動作時間である（図２でＴ_{a_contact}の時間）。

（３）補助接点（ａ接点）で計測した閉極動作時間Ｔ_{a_contact}は、実際の閉極動作時間、すなわち、遮断器の主接点（主接触子）が閉極する間での時間Ｔ_closingに対して、誤差を有する（図２でΔＴ_closing）。したがって、次式２によりこの誤差を補正する。

Ｔ_closing＝Ｔ_{a_contact}−ΔＴ_closing・・・(式２)
ただし、補助接点（ａ接点）で計測した閉極動作時間の誤差ΔＴ_closingは、工場試験や現地据付試験において予め計測しておき、同期閉極制御装置１００の不揮発性メモリ（図示していない）などに保存しておくものとする。

なお、ここでは、遮断器の閉極動作は、遮断器の同期閉極制御装置１００により同期閉極制御されることを前提に説明したが、同期閉極制御を実施しない場合も、遮断器閉極動作時間計測処理４０により遮断器の閉極動作時間Ｔ_closingを計測出来ることは言うまでも無い。この場合、閉極動作時間計測タイマーのスタート基準を閉極指令信号の入力タイミング（図２のｔ_commandのタイミング）とするなどの変更を行えば良い。

以上で本発明の遮断器の同期閉極制御装置１００が演じる諸機能の説明を終えたので、次に、遮断器の閉極制御方法について詳細に説明する。
一般的に、遮断器が電気的に系統から切り離された状態、すなわち、図１において母線側断路器７２０及び負荷側断路器７３０の両方が開路状態の場合には、特段の制限を受けることなく、当該遮断器７１０の開閉操作を行うことができる。

この場合、当然のことながら、遮断器７１０の開閉動作に伴って、系統の電気的な接続／切離しは発生しない。ここでは、このように、遮断器７１０が系統から切り離されている状態で主接点を開閉動作させることを、遮断器を「空打ち」すると言う。

ところで、従来の同期閉極制御装置の問題点として、遮断器の閉極動作時間が遮断器の制御電圧、操作油圧、周囲温度など環境条件によって変化するため、同期閉極制御装置が閉極動作時間の変化を予測算出する機能を持つ必要があることを述べた。

しかし、遮断器の同期閉極動作時間が、短期間に同期閉極制御に影響を及ぼすような変化が発生することは実際には起こり得ない。これは、周囲温度や制御電圧、操作油圧などが極端に急変することは、現実的に起こり得ないことから明らかである。

したがって、遮断器７１０を投入して電気的に系統を接続する前に「空打ち」して遮断器の閉極動作時間を計測し、この計測値を適用して同期閉極制御を行うのであれば同期閉極制御装置１００に閉極動作時間の変化を予測算出する機能を持たせる必要が無い。
すなわち、本発明による遮断器の閉極制御方法は、以下の手順を実行するものである。

（１）母線側断路器７２０及び負荷側断路器７３０の両方が開路状態の時に、遮断器７１０を「空打ち」により閉極して、当該遮断器の閉極動作時間Ｔ_closingを計測する。閉極動作時間Ｔ_closingの計測は、同期閉極制御装置１００で行い、計測結果を不揮発性メモリ（図示していない）などに保存する。

（２）遮断器７１０を「空打ち」により開極した後、母線側断路器７２０及び負荷側断路器７３０を閉路状態にする。
（３）遮断器７１０を同期閉極制御装置１００を用いた同期閉極制御により投入する。遮断器７１０は、電気的に系統を接続される。

ところで、遮断器７１０の閉極動作時間は、周囲温度、制御電圧、操作圧力などの環境条件の他に遮断器の動作間隔にも依存する。したがって、同期閉極制御で使う遮断器の閉極動作時間Ｔ_closingは、遮断器の動作間隔に依存しないものでなければならない。

このため、通常は遮断器７１０の「空打ち」を少なくとも２回以上実施して、遮断器動作間隔の影響を除去する。（ただし、前回の遮断器投入の間隔が短く、明らかに動作間隔の影響を受けない場合は、「空打ち」は１回でもよいことは言うまでも無い。また、遮断器の閉極動作時間が、遮断器の動作間隔にほとんど依存しないタイプの遮断器の場合は、「空打ち」は１回でもよいことは言うまでも無い。）

さらに、遮断器の閉極動作時間は、一般に機械的バラツキを有する。この影響を除去するために、「空打ち」を複数回実行し、複数回計測した閉極動作時間の平均値を、閉極動作時間Ｔ_closingとして採用するなど、複数回計測した閉極動作時間の統計処理を実行しても良い。この時、１回目の「空打ち」の計測値は、動作間隔の影響を除去するために、統計処理には採用しない。このような統計処理は、遮断器閉極動作時間計測処理４０で実行するように、ソフトウエアをプログラミングする。
なお、動作間隔の影響をほとんど受けないと考えられるときは、「空打ち」せずに至近の操作時に計測した閉極動作時間を用いても良い。

（効果）
以上の説明から明らかなように、本実施の形態１における遮断器の閉極制御方法は、以下の効果を有する。
本実施の形態１の遮断器の閉極制御方法では、遮断器の閉極動作時間の変動の予測算出処理が不要である。

従って、同期閉極制御装置において、温度センサや操作油圧センサ等の入力回路が不要となる。また遮断器の閉極動作時間の変動の予測算出を実行するための高速・高性能なＭＰＵを適用する必要がなくなる。これに伴い、ＭＰＵの周辺回路についても、高性能なＩＣを適用する必要がなくなる。

さらに、同期閉極遅延時間は、遮断器を「空打ち」した後に１回だけ算出すれば良いので、この点からもＭＰＵの演算性能を抑えることができる(従来の同期閉極制御装置では、閉極動作時間の更新に対応して、常時、同期閉極遅延時間を算出する必要がある)。
また、閉極時間補正テーブルなどの巨大なデータの保存が不要となるため、同期閉極制御装置の不揮発性メモリの容量は従来と比べて数分の１に削減可能となる。

また、遮断器の動作間隔に基づいて遮断器の閉極動作時間の変動を予測算出する必要も無いため、電源断時のバックアップ機能を備えた時計機能も不要に出来る。
さらに、温度センサや操作油圧センサ自体が不要になることは明らかである。従って、既設遮断器への適用で問題となる、センサや周辺回路の追加接続の問題も発生しない。

さらにまた、遮断器形式ごとに異なる閉極時間補正テーブルを作成する必要がなくなるため、開発試験費用・工場試験費用の抑制が可能である。
以上述べたように、本発明によれば、配電系統などの低位系統の遮断器にも適用可能な、低コストの遮断器の同期閉極制御方法を提供することができる。

（実施の形態２） （請求項５対応）
図３は本発明の実施の形態２における遮断器の閉極制御方法を実現するためのシステム構成図であり、図４は本実施の形態２における遮断器の閉極制御方法のフローチャートである。

（構成）
本実施の形態２における遮断器の閉極制御方法を実現するためのシステム構成は、実施の形態１における図１のシステム構成と類似しているので、類似点の重複する説明は省略し、実施の形態１との相違点についてのみ説明する。

図３の遮断器の閉極制御方法のシステム構成では、遮断器の同期閉極制御装置１００のＤＩ入力手段１に、遮断器操作機構７１１の遮断器補助接点７１３に加えて、新たに母線側断路器７２０の補助接点（又は動作確定スイッチ）および負荷側断路器７３０の補助接点（又は動作確定スイッチ）を入力する。

そして、ＭＰＵ４は、新たに断路器条件分岐処理５０を設けるように構成し、遮断器補助接点信号、断路器補助接点信号、系統電圧信号および閉極指令信号などの入力信号を用いて、断路器条件分岐処理５０、遮断器閉極動作時間計測処理４０、同期遅延時間算出処理３０、基準点検出処理２０、閉極指令信号出力遅延制御処理１０などの各種処理を実行する。

（作用）
次に、図４のフローチャートを参照して本実施の形態２における遮断器の閉極制御方法について説明する。
ＭＰＵ４に実装された同期閉極制御プログラムは、母線側断路器７２０と負荷側断路器７３０の開路状態／閉路状態によって、閉極動作時間計測モード２００と同期閉極制御モード２０１に分岐する。

図４の動作モードの分岐制御は、断路器条件分岐処理５０が実行する。閉極動作時間計測モード２００と同期閉極制御モード２０１は、同時に実行せず、以下の処理Ａおよび処理Ｂを交互に切り替えて実行する。

＜処理Ａ；母線側断路器７２０が開路状態かつ負荷側断路器７３０が開路状態の場合＞
この場合、閉極動作時間計測モード２００で動作する。
（Ａ１）「空打ち」で遮断器が閉極動作した時、遮断器閉極動作時間計測処理４０が、遮断器の閉極動作時間Ｔ_closingを計測する。
（Ａ２）同期遅延時間算出処理３０が同期閉極遅延時間Ｔ_delayを算出する。

なお、閉極動作時間計測モード２００の（Ａ１）、（Ａ２）の動作についは、実施の形態１と同様であるので詳細説明を省略する。
実施の形態１と異なる点は、本実施の形態２では、「空打ち」で同期閉極制御を行わないので、閉極動作時間計測タイマーのスタート基準を閉極指令信号の入力タイミング（図２のｔ_commandのタイミング）とすることである。

＜処理Ｂ；母線側断路器７２０が閉路状態かつ負荷側断路器７３０が閉路状態の場合＞
この場合、同期閉極制御モード２０１で動作する。
（Ｂ１）基準点検出処理２０が、母線側電圧波形の零クロス点のタイミングｔ_zeroを常時検出する。
（Ｂ２）閉極指令信号出力遅延制御処理１０は、閉極指令信号が入力された時に、零クロス点のタイミングｔ_zeroを基準として、同期閉極遅延時間Ｔ_delayの遅延時間後に、同期閉極制御された閉極指令信号を出力して、遮断器７１０の遮断器駆動用コイル６２０（投入コイルＣＣ）を駆動する。

同期閉極制御モード２０１の（Ｂ１）、（Ｂ２）の動作についは、実施の形態１と同様であるので、詳細説明を省略する。
また、正しい同期投入制御を行うためには、系統電圧を実際に接続する実同期投入を、遮断器閉極動作時間計測後の一定時間内に実行する必要がある。本実施の形態２の同期閉極制御装置１００では、断路器の開路状態／閉路状態の状態変化のタイミングから、「空打ち」による遮断器閉極動作時間計測後の経過時間をカウントし、一定時間経過後に断路器が閉路状態にならなかった場合は、遮断器閉極動作時間が変化した可能性があることを上位装置に通知する。

このような通知があった場合は、「空打ち」による遮断器閉極動作時間の計測を再度実施する。このような処理を、ＭＰＵ４の断路器条件分岐処理５０、又はその他の処理で実行する。

（効果）
本実施の形態における遮断器の閉極制御方法は、実施の形態１の効果に加えて、以下の効果を有する。
すなわち、閉極動作時間計測モードと同期閉極制御モードとを同時に実行せず、交互に切り替えて実行するので、実施の形態１よりもさらにＭＰＵの演算性能を抑えることができ、その結果、より低コストの遮断器の同期閉極制御方法を提供することができる。

また、正しい同期投入制御が可能か否かを、同期投入制御装置自身で判断できるので、外部回路によるインターロック回路の構成が不要となり、外部回路のコストを削減できると共に、既設遮断器回路への同期投入制御装置の追加設置が容易である。

本発明の実施の形態１における遮断器の閉極制御方法を実現するためのシステム構成図。 本発明の実施の形態１における遮断器の閉極制御方法の同期閉極制御のタイミングチャート。 本発明の実施の形態２における遮断器の閉極制御方法を実現するためのシステム構成図。 本発明の実施の形態２における遮断器の閉極制御方法のフローチャート。

符号の説明

４…ＭＰＵ（マイクロプロセッサー）、５…閉極指令出力部、１０…閉極指令信号出力遅延制御処理、２０…基準点検出処理、３０…同期遅延時間算出処理、４０…遮断器閉極動作時間計測処理、５０…断路器条件分岐処理、１００…遮断器の同期閉極制御装置、７１０…遮断器、７２０，７３０…断路器、７４０…計器用変圧器。

Claims (9)

1. 系統電圧と遮断器の閉極指令信号とを入力し、当該系統電圧の所望の位相で、前記遮断器を閉極させるようにした遮断器の閉極制御方法において、
   予め当該遮断器の閉極動作時間を計測し、
   前記計測した当該遮断器の閉極動作時間を使って、前記閉極指令信号に対する同期遅延時間の算出及び閉極指令信号の遅延制御を行い、
   系統電圧の所望の位相で前記遮断器を投入させることを特徴とする遮断器の閉極制御方法。
2. 系統電圧と遮断器の閉極指令信号とを入力し、当該系統電圧の所望の位相で、前記遮断器を閉極させるようにした遮断器の閉極制御方法において、
   予め当該遮断器の閉極動作時間を少なくとも２回以上計測し、
   前記計測した遮断器の閉極動作時間の内、最後に計測した閉極動作時間を使って、前記閉極指令信号に対する同期遅延時間の算出及び閉極指令信号の遅延制御を行い、
   系統電圧の所望の位相で遮断器を投入させることを特徴とする遮断器の閉極制御方法。
3. 系統電圧と遮断器の閉極指令信号とを入力し、当該系統電圧の所望の位相で、前記遮断器を閉極させるようにした遮断器の閉極制御方法において、
   予め当該遮断器の閉極動作時間を少なくとも２回以上計測し、
   前記２回以上計測した遮断器の閉極動作時間に対して統計的処理を行って閉極動作時間を算出し、この算出した閉極動作時間を使って、前記閉極指令信号に対する同期遅延時間の算出及び閉極指令信号の遅延制御を行い、
   系統電圧の所望の位相で、遮断器を投入させることを特徴とする遮断器の閉極制御方法。
4. 前記遮断器の閉極動作時間を当該遮断器の補助接点の動作タイミングから計測し、かつ、予め計測した当該遮断器の主接点の動作タイミングと前記補助接点の動作タイミングの差により、当該遮断器の閉極動作時間の補正を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の遮断器の閉極制御方法。
5. 前記遮断器の電源側および負荷側に接続された断路器の開路／閉路状態量を入力し、前記遮断器の電源側および負荷側に接続された断路器が開路状態の時に当該遮断器の閉極動作時間を計測し、前記遮断器の電源側および負荷側に接続された断路器が閉路状態の時に当該遮断器の閉極動作時間を使って、前記閉極指令信号に対する同期遅延時間の算出及び閉極指令信号の遅延制御を行い、
   系統電圧の所望の位相で前記遮断器を投入させることを特徴とする請求項１乃至請求項４記載の遮断器の閉極制御方法。
6. 系統電圧と遮断器の閉極指令信号とを入力し、当該系統電圧の所望の位相で、前記遮断器を閉極させるようにした遮断器の閉極制御装置において、
   当該遮断器の閉極動作時間を計測する閉極動作時間計測手段と、
   当該計測された遮断器の閉極動作時間を使って、前記閉極指令信号に対する同期遅延時間を算出する同期遅延時間算出手段と、
   前記同期遅延時間に基づいて閉極指令信号の遅延制御を行う閉極指令信号遅延制御手段と、
   当該遅延制御された閉極指令信号出力して、系統電圧の所望の位相で前記遮断器を投入させる閉極指令出力部と、
   を備えたことを特徴とする遮断器の閉極制御装置。
7. 系統電圧と遮断器の閉極指令信号とを入力し、当該系統電圧の所望の位相で、前記遮断器を閉極させるようにした遮断器の閉極制御装置において、
   当該遮断器の閉極動作時間を少なくとも２回以上計測する閉極動作時間計測手段と、
   前記遮断器の閉極動作時間の内、最後に計測した閉極動作時間を使って、前記閉極指令信号に対する同期遅延時間を算出する同期遅延時間算出手段と、
   前記同期遅延時間に基づいて閉極指令信号の遅延制御を行う閉極指令信号遅延制御手段と、
   当該遅延制御された閉極指令信号出力して、系統電圧の所望の位相で前記遮断器を投入させる閉極指令出力部と、
   を備えたことを特徴とする遮断器の閉極制御装置。
8. 系統電圧と遮断器の閉極指令信号とを入力し、当該系統電圧の所望の位相で、前記遮断器を閉極させるようにした遮断器の閉極制御装置において、
   当該遮断器の閉極動作時間を少なくとも２回以上計測し、２回以上計測した前記遮断器の閉極動作時間に対して統計的処理を行って閉極動作時間を算出する閉極動作時間計測手段と、
   前記算出した閉極動作時間を使って、前記閉極指令信号に対する同期遅延時間を算出する同期遅延時間算出手段と、
   前記同期遅延時間に基づいて閉極指令信号の遅延制御を行う閉極指令信号遅延制御手段と、
   当該遅延制御された閉極指令信号出力して、系統電圧の所望の位相で前記遮断器を投入させる閉極指令出力部と、
   を備えたことを特徴とする遮断器の閉極制御装置。
9. 前記遮断器の電源側および負荷側に接続された断路器の開路／閉路状態量を入力する手段を備え、
   前記遮断器の電源側および負荷側に接続された断路器が開路状態の時に当該遮断器の閉極動作時間を計測する閉極動作時間計測手段と、
   前記遮断器の電源側および負荷側に接続された断路器が閉路状態の時に当該計測された遮断器の閉極動作時間を使って、前記閉極指令信号に対する同期遅延時間を算出する同期遅延時間算出手段と、
   前記同期遅延時間に基づいて閉極指令信号の遅延制御を行う閉極指令信号遅延制御手段と、
   当該遅延制御された閉極指令信号出力して、系統電圧の所望の位相で前記遮断器を投入させる閉極指令出力部と、
   を備えたことを特徴とする請求項６乃至請求項８に記載の遮断器の閉極制御装置。

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